The Tourist correrá a 8K nativos 60 fps na PS5

A versão PS5 correrá a 8K nativos ou 7680×4320 (8K). A versão Xbox série X corre a 5760×3240 (6k).

Alcançar 8K 60 fps é um feito, mas igualmente algo que apenas pode ser conseguido em jogos com uma complexidade gráfica menor, como é o caso de The Tourist.

Seja como for, o jogo que possui um grafismo estilo Minecraft (que nem por isso alcança essa resolução na Xbox série X), irá correr não só a 8K, como igualmente a 60 fps na PS5.

Já a versão Xbox série X ficar-se-à pelos 5760×3240, ou seja a Playstation está a debitar 33.18 milhões de pixels para o ecrã, ao passo que a Xbox séries X se fica pelos 18,67 milhões de pixels, o que representa um aumento de 77,8% nos pixels debitados pela consola da Sony face à Xbox. Mas mais do que isso, a versão PS5 apresenta maior profundidade de campo, e melhores sombras.

Note-se ainda que na realidade os pixels no ecrã não correspondem aos pixels calculados, que podem ser largas vezes superiores aos visualizados dependendo da complexidade dos shaders. Cada pixel onde é aplicado um shader é calculado várias vezes, o que eleva o número de pixels efetivamente processados para algo que pode ser incomensuravelmente superior ao visualizado.

Quando questionados sobre o motivo desta disparidade, os programadores responderam que tal se deve a dois fatores: A maior velocidade de relógio, e as diferenças na configuração das memórias. No entanto há uma diferença adicional, o jogo está otimizado a nível de API para a PS5, não sendo por isso uma adaptação da versão PS4.

Ora estas três situações estão a fazer toda a diferença do mundo. Basicamente a maior velocidade de relógio da PS5 permite obter só por si um débito de pixels por segundo 22,36% superior, sendo que a configuração de memória superior da PS5 faz o resto. Somando a isto o uso de um API de baixo nível otimizado PS5, algo que poderá não existir ao mesmo nível na Xbox séries dada a a partilha do API (o DX 12 Ultimate) com o PC, colocam-nos aqui uma diferença como nunca antes vista entre as duas consolas.

Mas convenhamos que… com gráficos destes, 1080p, 4K, 6K ou 8K não faz real diferença, e este nível de grafismo não será o que vamos encontrar em jogos comercialmente impactantes, pelo que toda esta notícia vale mais pela curiosidade da performance bruta da PS5 do que realmente por outra coisa.

Mas como se pode explicar está disparidade?

Normalmente quando se fala em TFLOPS ou capacidade de processamento de um GPU, falamos da sua capacidade de computação. E essa tanto pode ser obtida por um aumento da capacidade de processamento paralelo (mais compute units), como pelo aumento da velocidade de relógio.

No entanto, durante a apresentação “The Road to PS5”, Mark Cerny explicou as vantagens de se optar por mais velocidade em detrimento de mais largura de processamento. Não só se torna mais fácil retiral toda a performance de um sistema com menos unidades de computação, como o aumento da velocidade de relógio traz uma vantagem extra, o aumento da capacidade de todo o GPU, incluindo a componente fixa do pipeline gráfico, não considerada no cálculos dos TFLOPS, mas que se revela igualmente importante na obtenção de performances.

Nesse sentido, apesar de ambas as consolas possuírem o mesmo número de ROPs, a maior velocidade de relógio da PS5 aumenta a sua capacidade de débito de pixels para  142.9 GPixel/segundo contra os 116.8 GPixel/segundo da Xbox. Basicamente este ganho de 22,34% permite maior facilidade em alcançar maiores resoluções e mesmo mais fps (considerando tudo o resto igual e que não há outros gargalos), uma vez que, especialmente nestas resoluções extremas, e a 60 fps, o débito de pixels se torna altamente  relevante.

Mas se os pixels adicionais podem explicar um ganho até 22,33%, como se explica o resto?

Outra das situações referidas é a estrutura das memórias da Xbox series, pelo que vamos ver o que tal implica.

Olhando para as duas consolas, vemos que não só ambas usam memórias iguais GDDR6 de 14 Gbps, como ambas correm à mesma velocidade. Nesse sentido a diferença na estrutura passa apenas pelo bus de comunicação.

Ora na Xbox o Bus é superior, permitindo uma largura de banda máxima de 560 GB/s, ao passo que na PS4 ele se fica pelos 448 GB/s, motivo pelo qual, esta diferença na estrutura deveria dar vantagem à Xbox e não ser um motivo para a PS5 ser superior.

Existe porém um senão, e isso foi explicado neste artigo é que a estrutura da memória da Xbox divide a mesma em duas partes, com larguras de banda diferentes, sendo que apenas 10 GB possuem uma largura de banda de 560 GB/s, com os restantes 6 GB a se ficarem pelos 336 GB/s. Mas pior do que isso, dado que o Bus é partilhado, caso o jogo use mais do que 10 GB de RAM a largura de banda da memória mais rápida cai para os 392 GB/s.

E efectivamente 8K é algo bastante exigente a nível de largura de banda. Só para reproduzir um simples vídeo a 8K com 75 fps, são necessários 125 GB/s de largura de banda. E isto num vídeo estático e não num jogo, ou seja não contando com toda a movimentação de texturas, informação de processamento e pixels adicionais que são processados no cálculo de shaders (na realidade não se processam mais pixels, processa-se é o mesmo pixel várias vezes até se obter o resultado final). E este cálculo de shaders pode aumentar os requisitos de pixels por segundo para algo bastante superior aos pixels visualizados, o que aumenta consideravelmente o uso da largura de banda.

Ora a Microsoft coloca o seu sistema operativo na memória lenta da consola, e nesse sentido sempre nos questionamos como era possível a largura de banda da memória rápida não sofrer impacto com isso. E daí que sempre nos questionamos se efectivamente os 560 GB/s estão disponíveis a tempo inteiro, algo que não nos parece possível.

No entanto, dado que não temos dados suficientes para afirmar nada nesse sentido, não vamos por aí, e vamos aceitar que  para que está divisão na memória da Xbox se tornasse um problema era necessário que o jogo usasse mais do que 10 GB.

A questão então entra por outro campo. Pois mesmo sabendo-se que o frame buffer de um jogo a 8K pode passar o 1 GB, a realidade é que este jogo pesa pouco mais de 550 MB no disco. Isto quer dizer que, pelo seu grafismo simples e pequena dimensão, sinceramente não estamos a ver que este alguma vez ocupe os 10 GB. Pode ser que sim, mas tal é difícil pois o jogo oficialmente apenas requer 4 GB de RAM na Switch e no PC, pelo que o frame buffer para o correr a 8K, mesmo que ocupasse um ou dois GBs extra ficaria ainda assim longe de 10 GB de RAM usada.

E nesse sentido, salvo a existência de cortes na largura de banda existentes pela simples presença do OS na memória lenta, não nos parece que a Xbox passe os 10 GB. E então se aceitarmos que os 560 GB/s ficam intocáveis quer-nos parecer que quando se fala em diferenças nas configurações nas memórias se fala de outra coisa. O que? É o que vamos tentar ver de seguida.

A alternativa que pode explicar esta disparidade é uma situação algo diferente, que não está diretamente ligada às memórias, mas cujo impacto atinge directamente às memórias, aumentado a sua eficiencia. As caches internas.

Ora devido ao aumento da velocidade de relógio da PS5 não só todas as caches internas da PS5 são 22,33% mais rápidas, como possuem igualmente 22,33% mais largura de banda. A piorar esta diferença, a ausência de cache scrubbers na Xbox aumenta ainda mais esta diferença. A PS5, graças aos cache scrubbers consegue escrever nas caches mal os dados são lidos, ao passo que a Xbox tem de ler todo o conteúdo da cache antes de poder re-escrever novamente na mesma. Isto porque sem os cache scrubbers é impossível saber-se o que já foi lido e o que não foi. Ou seja, a Xbox lê os dados da RAM de forma mais espaçada, não só porque eles são processados mais lentamente, como porque eles só podem ser lidos novamente quando todo o conteúdo da cache for lido e processado.

Da mesma maneira uma falha na cache (cache miss) na PlayStation pouco ou nenhum efeito traz ao processamento, necessitando apenas de ler esse dado específico novamente. Já um cache miss na Xbox obriga a apagar e re-escrever toda a cache. Mas mais do que isso, todo o processamento já feito sobre aqueles dados em cache são deitados fora e tudo tem de iniciar de novo. Ora quando precisamos de um débito astronómicamente grande, como 8K 60 fps, isto traz implicações na performance grandes, e sinceramente acreditamos que quando se fala em diferenças na estrutura da memória esta situação está incluída, e pode até ser a mais relevante, até porque esta diferença na cache acaba por se traduzir em maior eficiência da leitura de dados da RAM que acabam processados mais depressa, como se a memória em si fosse mais eficiente.

Mas qual o real motivo? Esse só os programadores saberão, apesar que nos parece que no fundo é um pouco de tudo junto.

Finalmente o API é igualmente relevante no sentido que sendo otimizado para o hardware específico da PS5, o rendimento máximo da consola consegue ser obtido. E esta situação acaba por ser uma grande vantagem para a PS5 dado que a XBox utiliza o DirectX 12 Ultimate, uma versão otimizada e mais avançada do DirectX 12, mas mesmo assim um API de baixo nível comum à consola e a milhões de configurações existentes no PC, que de forma alguma consegue ser tão otimizado como o API específico ao hardware único da PS5 da Sony.

Efectivamente, com a série X, a Microsoft não só acabou com o API dedicado da consola, que era mais optimizado e eficiente, como todo o kit de desenvolvimento deixou igualmente de ser dedicado, passando a a ser comum a todas as consolas e PC. E isto naturalmente tem implicações na performance. Acreditamos aqui que a Microsoft estava tão convicta que os seus 12 Tflops fariam a diferença para a PS5 que terá optado por esta situação, sendo depois apanhada com as calças na mão devido às optimizações internas presentes na consola da Sony, e muitas das quais ainda nem vimos em uso. E daí que questionamos se eventualmente, com o maior conhecimento e uso do novo API da PS5 a Microsoft não terá de recuar face a esta decisão.

Mas o facto é que juntando as três situações está explicada a vantagem de 77,8% da PS5.

Algo que, pelo menos por questões de resolução não será muito comum nesta geração dado que esta resolução não será o standard, e uma resolução que, curiosamente, atualmente a Sony ainda nem sequer libertou ao público o firmware que a permite usar.