Que performance para a nova geração? Serão os 4K nativos alcançáveis com essa qualidade? – Parte II

Esta segunda parte do artigo anterior irá permitir-nos calcular de forma muito mais científica e complexa, qual a potência que deveria ter uma consola para nos garantir uma nova geração. Acima de tudo estas contas aqui realizadas irão comprovar muitas coisas que vemos e referimos no dia a dia, de forma matemática.

Avisamos desde já que, apesar de não ser um artigo complexo, o mesmo é bastante mais intendo em cálculos que o anterior. Tentem acompanhar o raciocínio pois vão ver aqui comprovado matematicamente muitas das coisas que sempre dissemos ao longo dos anos.

Em que se baseia o artigo? No cálculo dedicado a cada pixel em cada geração de consolas. E na aplicação de igual melhoria para o futuro!

Vamos começar, revelando-se necessário começar pela geração passada:

Xbox 360



Esta era uma consola com 0.24 Tflops, que alcançava uma resolução de 720p

Ora 720p é uma resolução com 1280 pixels na horizontal e 768 pixels na vertical.

E isto quer dizer que o racio de flops por pixels a 30 fotogramas é:

240 000 000 Kflops /1280/768/30 = 8,13 Kflops por pixel.

Este valor na altura revelava-se no limite para a qualidade que os programadores queriam alcançar na Xbox, motivo porque muitos jogos optavam por cortar na resolução. Mas neste momento essa situação é irrelevante. Fiquemos-nos apenas com o dado que para apresentar uma qualidade semelhante à da Xbox 360, teremos de dedicar 8.13 Kflops a cada um dos pixels que temos no ecrã.

Xbox One

Ora a Xbox One tem uma performance de 1.34 Tflops, tendo como alvo os 1920 pixels horizontais por 1080 pixels verticais.

O racio de flops por pixel que esta consola pode apresentar a 30 fotogramas é:

1 340 000 000/1920/1080/30 = 21,5 Kflops por pixel.

PS4

Vamos tomar a PS4 como o padrão desta geração, ou seja a consola que define o padrão de qualidade.

Esta consola possui 1.84 Tflops, tendo como alvo os 1920 pixels horizontais por 1080 pixels verticais.

Desta forma,

O racio de flops por pixel que esta consola pode apresentar a 30 fotogramas é:

1 840 000 000/1920/1080/30 = 29,57 Kflops por pixel.

Por aqui se percebe claramente o motivo porque a Xbox One tem de reduzir resoluções para acompanhar a PS4. Há aqui 8 Kflops por pixel a mais na PS4, basicamente tanto quando a Xbox 360 tinha de capacidade para dedicar a cada pixel.

Por esse motivo, definindo o padrão de qualidade a ser atingido na PS4, a Xbox One pura e simplesmente não consegue acompanhar ao não conseguir dedicar o mesmo tipo de processamento a cada pixel. No fundo nada mais do que uma diferente tradução das diferenças de performance entre as consolas.

Xbox One X

Analisemos agora a Xbox One X com os seus 6 Tflops, que tem como alvo os 3840 pixels horizontais por 2160 pixels verticais.

O racio de flops por pixel que esta consola pode apresentar a 30 fotogramas é:

6 000 000 000/3840/2160/30 = 24,11 Kflops por pixel.

A conclusão que se tira daqui é aquela que já sabiamos. A Xbox One X consegue levar a 4K os jogos com a qualidade máxima Xbox One a 1080p, ficando até ligeiramente acima dessa capacidade o que lhe permite melhorias extras, mas não consegue levar para 4K jogos com a qualidade máxima que pode ser apresentada pela PS4 a 1080p. O processamento que pode dedicar a cada pixel na resolução 4K é inferior ao que a PS4 pode dedicar a cada pixel na resolução 1080p.

Tal como Mark Cerny tinha referido, para tal, necessitaríamos de perto de 8 Tflops. Podemos desde já fazer as contas para o valor exacto:

29.5Kflops/pixel*3840*2160*30= 7 340 544 000 ou aproximadamente 7,34 Tflops.

Esta é o real motivo pelo qual a Xbox One X também não alcança os 4K em todos os jogos. Quando o jogo explora a PS4 base ao máximo e a X melhora sobre a PS4, ela não possui a performance para chegar lá!

PS4 Pro

A PS4  Pro foi guardada para o fim, por ser um caso particular.

Vamos começar por ver o que ela conseguiria alcançar a nível de 4K nativos.

Tendo a consola 4.12 Tflops, para alcançar os 3840 pixels horizontais por 2160 pixels verticais a 30 fotogramas ele teria:

4 120 000 000/3840/2160/30 = 16,55 Kflops por pixel

Este é um valor ridiculamente pequeno e bastante inferior ao da Xbox One.

Resumidamente, salvo truques com a mudança de processamento em 32 bits para processamento a 16 bits que permite aumentar a capacidade de cálculo da consola a nível de Tflops, a PS4 Pro nunca conseguirá alcançar os 4K nativos sequer com a qualidade Xbox One.

Felizmente para ela o suporte 2xFP16 permite-lhe aumentar a capacidade teórica de cálculo para o dobro (8.24 Tflops), sendo no entanto que este é um valor muito teórico pois os jogos atuais processam a 32 bits, e como tal apenas podem existir ganhos pontuais aqui e ali, que se traduzem em ganhos máximos, e nem sempre alcançáveis, de 30%. Alguns jogos conseguiram já 4K nativos na PS4 Pro, mas são jogos com complexidade gráfica reduzida face ao melhor que vemos nesta geração.

No entanto o 2XFP16, apenas suportado por esta consola, não está lá para aumentar as performances em resolução nativa, mas foi colocado para um motivo específico, o cálculo de re-escalamento por checkerboard rendering para 4K sem impacto nas performances.



Ora quando usa esta metodologia a PS4 Pro deixa de tentar alcançar as 3840 linhas por 2160 colunas para alcançar apenas 1920 linhas por 2160 colunas.

E isto tem implicações nos resultados:

4 120 000 000/1920/2160/30 = 33 Kflops / pixel

Resumidamente, apesar de parte deste cálculo ser usado no re-escalamento, graças ao 2xFP16 os 29.5 Kflops/pixel são conseguidos e os 4.12 Tflops da PS4 Pro revelam-se mais capazes de levar aos 4K Checkerboard jogos que exploram ao máximo a PS4, do que a Xbox One X é capaz usando o seu cálculo nativo.

Isto comprova algo que ficou dito na parte I do artigo. Quando a PS4 atinge os 1080p mas a PS4 Pro não atinge os 4K por checkerboard não é exactamente por incapacidade do GPU, mas sim eventualmente porque outros elementos ficam a fazer bottleneck às performances finais ou, de forma mais comum, porque o suporte 2xFP16 não existe no motor gráfico usado e como tal o re-escalamento é feito a 32 bits, penalizando as performances. Alternativamente a implementação do checkerboard pode também ser deficiente uma vez que fica ao cargo de cada um a sua implementação. Note-se ainda que ao contrário da X que se limita a aumentar a resolução, esta metodologia requer trabalho adicional, o que leva a que muitas vezes se opte por resoluções nativas na Pro, deixando-a assim longe dos 4K.

É esta situação que é relevante aqui, uma vez que o objectivo do artigo, na sequência da ideia que já foi transmitida na primeira parte do artigo, é perceber como na próxima geração teremos de colocar de lado a ideia de 4K nativos.

Agora que temos estes dados, vamos então ver o que necessitamos para uma nova geração, que calcule nativamente, e que calcule por checkerboard rendering.

Jogos Xbox 360 a 1080p

Vamos falar da Xbox 360 apenas como exemplo.

Como vimos esta consola trabalhava a 1280*768. Para irmos para 1920*1080 teriamos de aumentar a resolução 2,1 vezes.



1920*1080/1280/768=2.1

Isto quer dizer que se para 720p 30 fps usavamos 0,24 Tflops, para 1080p usaremos 2.1 vezes mais, ou seja, 0,5 Tflops.

Perceberam esta lógica?

Vamos então aplicar isto à PS4.

Para levarmos os jogos PS4 para 4K teriamos de aumentar a resolução 4 vezes.

3840*2160/1920/1080=4

Ora se para 1080p 30 fps usamos 1,84 Tflops, para 4K teríamos de ter pelo menos 7.34 Tflops (este valor já foi calculado de outra forma anteriormente).

Mas e para uma nova geração a 4K nativos?

Para uma nova geração vamos calcular o salto que tivemos da 360 para a PS4, e aplicar um salto igual.

A melhoria no processamento do pixel passou de 8,13 Kflops por pixel na Xbox 360 para 29.57 Kflops por pixel na PS4.

29,5/8,13=3.63

A nova geração terá então de aplicar uma melhoria de pixels que nunca seria inferior a 29.5*3.6, ou seja 107 kflops por pixel.

Fazendo agora as contas em sentido contrário para uma resolução 4K, vamos calcular os Tflops necessários:

107*3840*2160*30=26,63 Tflops!

Se se recordam, e caso não tenham presente, podem faze-lo aqui, pelo cálculo mais simplista da primeira parte do artigo tínhamos dito que para 4 K nativos e uma nova geração precisaríamos de algo entre os 22 e os 32 Tflops, sendo que 22 seria o mínimo dos mínimos para um resultado já aceitável como de nova geração.

Por estas contas vemos que 22 Tflops poderia ser já um salto para nova geração, mas algo inferior ao que vimos na passagem da Xbox 360 para a PS4. Para algo igual, usando resoluções nativas, precisamos de 26,63 Tflops. Esse seria o valor exacto que a metodologia anterior não nos pode fornecer!

Mas e com checkerboard rendering?

Fácil… é uma questão de o voltarmos a fazer a mesma conta, mas reduzindo o buffer a metade, o que implica a troca do 3840 por 1920, para um buffer de 1920×2160.

Temos então:

107*1920*2160*30= 13,3 Tflops

Mais uma vez, se se recordam pelo método mais expedito e simples da parte 1 tinhamos chegado a 12,36 Tflops. Aqui chegamos a um valor mais exacto de 13,3 Tflops! Que pode no entanto ser reduzido com uma melhor eficiência na arquitectura da futura PS5. Basta que a nova arquitectura da Sony implemente o Checkerboard por hardware de modo a que às performances divulgadas  do GPU não tenhamos de descontar nada para esse cálculo.

Ora relembra-se então mais uma vez que os rumores para uma PS4 apontam para algo entre 12 a 15 Tflops. O que nos parece garantir que a ideia é efectivamente ter-se uma próxima geração de consolas não só trabalhará a 4K, como terá um salto em tudo semelhante ao que verificamos na passagem entre as duas anteriores gerações.

Mas lembrem-se que aqui não é nosso interesse discutir qual o salto que todos desejaríamos, e sim apenas demonstrar qual a potência que é necessária para garantir um salto operacional.

Como vimos, resoluções nativas com qualidade de nova geração com salto equivalente à anterior, é algo que parece fora de hipótese pois exigiria 26.63 Tflops. Mas com checkerboard… algo entre os 12 e 15, os rumores apontados para a PS5, efectivamente seria perfeito.

 



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By-mission
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By-mission

Uma coisa que já me havia percebido foi que coma desvalorização do Bitcoin e afins as GPUs voltariam lentamente aos preços mais normais e pelo que vejo realmente estas estão a ficar relativamente mais baratas que há alguns meses atrás..
O que me pergunto é se está junção de fatores com todos os outros já mencionados a Sony conseguirá entregar algo perto dos 12Teraflops?
Estou tentando ser o mais racional possível, com o que temos hoje seria impossível então será que em finais de 2019 serão o suficiente para chegar no GoldemPrice?

Digo a Sony amargou um longo período de prejuízo com uma console que custava mais caro do que era mais caro(600) realmente comprá-la.. Com a PS4 viu o preço como a maior arma de marketing..

Agora encontra-se de novo entre a cruz e a espada, “ou é potente e cara de mais” onde vemos realmente necessidade de depositar um grande investimento inicial. Ou se é a cconsole “barata mas pouco
potente” frente a uma concorrente que poderia doar uma Xbox a cada criança nesse mundo.

Edson Nill
Visitante
Edson Nill

Putz…. Belo artigo, Mário!!! Parabéns pela qualidade do artigo e obrigado por dar a chance de leigos como eu, ter algum conhecimento nessa área, msm que pequeno! Obrigado msm!!

Carlos Zidane
Visitante
Carlos Zidane

Assino em baixo do que o Edson disse. Artigos como esse são excelentes.

Carlos Zidane
Visitante
Carlos Zidane

Se o 4k não estivesse a ser o “padrão da moda”, um salto sobre o 1080p seria moleza ;p

Edson Nill
Visitante
Edson Nill

Mário, as diferenças gráficas geracionais estão diminuindo? Por ex: PS2 para o PS3 foi grande, PS3 para o PS4 foi menor e certamente PS4 para ps5 será menor tb?

Carlos Filho
Visitante
Carlos Filho

Parabéns Mário, o texto é muito didático e praticamente desvenda alguns dos mistérios da próxima gen.

jaoa
Visitante
jaoa

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=250 sender OK > RCPT TO:
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Cannot check mail validity: Comentário negado

Fernando
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Fernando

Se vamos tomar checkerboarding rendering como padrão da nova geração, 12-15 tflops serão o suficiente para um hardware interessante. Mas isso não é o bastante, é necessário melhorar em outras coisas além de processamento gráfico para um verdadeiro salto e eu não vejo isso acontecendo como preços acessíveis em tempo viável para uma nova geração em 2019 ou 2020. Eu estou falando de memória RAM, largura de banda e tecnologia de armazenamento.
Demorou um bom tempo para que GDDR5 fosse financeiramente viável em um console, quem espera 16GB de GDDR6 e +500GB/s de largura de banda deve estar pronto para pagar bem caro. Hoje temos jogos que ocupam mais de 100GB de espaço, os games de nova geração com texturas mais elaboradas e muito foto realismo provavelmente ocuparão mais espaço e precisarão de tecnologias de transferência mais rápidas. Eu não vejo como um SSD com espaço adequado para games de nova geração estará financeiramente viável para um console em menos de 3 anos.
Eu acredito que haverá novos consoles demonstrados e a venda em pouco tempo, mas eu duvido seriamente que veremos algum tipo de salto gráfico seguindo a lógica de troca de geração e preços acessíveis entre 400 e 500 dólares. O Xbox One X é o supra sumo do que poderia ser colocado no mercado em 2017 com preço acessível e ainda assim ele foi vendido com prejuízo mesmo custando 500 dólares.
Quanto custa lançar uma nova geração em 2019?
Eu acredito muito que descontinuando o PS4 e o Xbox One original, os atuais consoles de meio geração podem continuar como máquinas de entrada e então novos consoles podem ser lançados com mais performance e preços bem mais altos. Não faz sentido lançar console sem alguma grande revolução da tecnologia e matar os existentes.
Do PS3 e 360 para o PS4 e Xbox One fazia muito sentido, CPU com arquitetura não x86 e programação muito específica, GPUs baseadas em directx 9 que simplesmente não eram capazes da complexidade dos jogos que utilizam DX11 que se tornaram padrão. Mas foram escolhidos números de potência bastante duvidosos para uma geração longa que buscaria 1080p como padrão, tanto é que para mim alguns jogos de 2013 e 2014 ainda são visualmente bastante comparáveis a jogos de 2017 e 2018, coisa que na geração anterior não existia. Os consoles de meio de geração, com maior potência permitem que as amarras sejam quebradas e evolua na fidelidade gráfica se não for buscado o aumento de resolução. Não temos salto de tecnologia, temos apenas melhorias de performance. Desde o início dessa geração as empresas chegaram a conclusão de que a evolução deveria ser nas APIs que não exploram totalmente o hardware já existente e praticamente todas as placas gráficas de lá para cá são versões remodeladas de séries anteriores ou com ajustes para melhorar eficiência.

É bastante óbvio que máquinas como o Xbox One X e o PS4 Pro são subutilizadas por causa dos consoles padrão. Embora no artigo anterior tenha sido mencionado que o Xbox One X é insuficiente para levar jogos de PS4 a 4K, a verdade é que existe uma quantidade razoável de games em 1080p do PS4, com visuais avançados, e que atingiram 4K no Xbox One X, mesmo que alguns de forma dinâmica. Por exemplo, é bastante difícil dizer que um Far Cry 5, Doom 2016, Star Wars Battlefront 2, Assassins Creed Origins e Wolfenstein 2 são games que utilizam o PS4 de forma suave e não mostram do que o console é capaz…

O PS4 Pro certamente terá que sair de cena mais cedo, pois a Sony não foi muito ambiciosa em colocar apenas 8GB de RAM e aumentar pouco a largura de banda, mas é uma máquina que pode ter jogos bem mais avançados, basta ver a E3 desse ano que tinha as demos rodando no Pro, e pra mim não pareceu que se precisa de uma nova geração no ano que vem…
Provavelmente, a Microsoft não colocou 12GB de RAM no Xbox One X apenas para armazenar texturas em 4K também. Vamos lembrar de uma coisa, embora seja de praxe ignorar o que a Microsoft diz, eles apontaram na direção de que o conceito de geração de consoles já não faz mais tanto sentido hoje, e realmente parece que eles não estão equivocados sobre isso.

Edson Nill
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Edson Nill

Mário, era disso que vc estava dizendo em seu artigo? https://youtu.be/9yb5VoKE7es

Andrio
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Andrio

Detonando Gueek um dos melhores canais Br.
Ele traz muita informação de forma acessível também, sem Ismo…

João Magalhães
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João Magalhães

O Fernando acha que somente um game em 60 frames é um desafio….O maior desafio dos 60fps é ter a pena de fazer os compromissos e cortar coisas,custe o que custar..

É não é por isso que um game a 30fps não tem seus próprios desafios, onde eles estão procurando voar o mais alto possível!