Por que a GPU integrada se tornará importante nos jogos?

Um dos próximos avanços que melhorarão significativamente o desempenho dos jogos é o conceito de pré-enquadramento, principalmente aproveitando o poder dos gráficos integrados em computadores para jogos. Este conceito está prestes a revolucionar a forma como construímos plataformas de jogos e gradualmente tornará obsoletas as configurações somente do processador.

No cenário atual, a maioria dos processadores são chips heterogêneos que não apenas apresentam vários CPU núcleos, mas também incluem um chip gráfico integrado, conhecido como iGPU. Tradicionalmente, consideramos esse componente como algo limitado a lidar com tarefas básicas, como renderizar o Windows desktop, com a placa gráfica principal assumindo o processamento de gráficos de jogos mais exigentes. No entanto, esta abordagem representa uma subutilização significativa dos recursos disponíveis.

placa gráfica integrada

A tecnologia de pré-enquadramento visa otimizar o desempenho maximizando o potencial dos gráficos integrados. Em vez de relegar a iGPU a um papel secundário, ela contribui ativamente para a renderização do jogo, trabalhando em conjunto com a placa gráfica principal. Ao distribuir a carga de trabalho com mais eficiência, o pré-enquadramento minimiza o desperdício de recursos valiosos e melhora o desempenho geral dos jogos.

À medida que essa tecnologia continua a evoluir, podemos esperar testemunhar uma mudança nas configurações do computador, com uma dependência cada vez menor das configurações apenas do processador. O componente gráfico integrado se tornará cada vez mais importante, permitindo que os jogadores extraiam mais potência e eficiência de seus sistemas.

Por que a GPU integrada se tornará importante nos jogos?

O objetivo principal de uma placa de vídeo é gerar imagens, mas, nos últimos tempos, eles encontraram aplicações além do mercado de jogos para PC. No entanto, não dependemos de nossas placas Radeon ou GeForce para auxiliar na síntese de proteínas ou simulações militares. Em vez disso, o excedente GPU a energia resultante de períodos ociosos é frequentemente utilizada para enfrentar desafios específicos em jogos, como detecção de colisão ou cálculos de física do jogo.

Intel AMD iGPU

Enquanto alguns jogos aproveitam efetivamente a placa gráfica para essas tarefas, muitos outros subutilizam seus recursos, contando predominantemente com os núcleos adicionais da CPU para lidar com a carga de trabalho. Isso leva a uma oportunidade perdida de aproveitar a versatilidade das GPUs modernas. A disparidade decorre do fato de que NVIDIA e AMD placas gráficas têm arquiteturas de programação distintas, enquanto Intel e os processadores AMD podem utilizar o mesmo código.

Como consequência, os recursos flexíveis e poderosos das GPUs contemporâneas permanecem inexplorados em determinados cenários de jogos, limitando seu potencial de contribuir significativamente para a otimização do desempenho. Explorar maneiras de otimizar a utilização da GPU em vários títulos de jogos e melhorar a integração entre placas gráficas e CPUs pode desbloquear experiências de jogo aprimoradas e liberar todo o potencial desses componentes poderosos.

O conceito de preframe

Um dos cálculos cruciais nos jogos é a determinação da visibilidade, que envolve a identificação dos objetos visíveis em cada quadro. Tradicionalmente, esta tarefa é executada pela GPU principal durante a geração do quadro. No entanto, surgiu um conceito chamado pré-renderização, com o objetivo de otimizar esse processo gerando a imagem com o mínimo de complexidade com base no conhecimento dos objetos visíveis no quadro seguinte.

Quadros de Taxa de Cobertura

A implementação da pré-renderização é relativamente simples, pois o driver só precisa executar o próximo quadro de maneira simplificada para coletar as informações necessárias. Posteriormente, a placa gráfica renderiza o quadro final de acordo. Pense nisso como um desenhista criando um esboço com poucos detalhes antes de produzir o desenho final.

Ao empregar técnicas de pré-renderização, os desenvolvedores podem otimizar o desempenho do jogo reduzindo a carga computacional na GPU e simplificando o processo de renderização. Essa abordagem aumenta a eficiência e permite uma jogabilidade mais suave, pois a placa de vídeo pode concentrar seus recursos na renderização dos objetos visíveis e desconsiderar os não visíveis.

Qual é a sua utilidade?

Aqui estão vários benefícios da pré-renderização:

1. Descartando geometria supérflua: A pré-renderização permite a eliminação de geometria desnecessária da lista de exibição. Isso inclui objetos que estão fora da visão da câmera, localizados atrás de objetos maiores ou posicionados muito longe onde os detalhes não seriam perceptíveis. Ao descartar essa geometria, os recursos podem ser alocados com mais eficiência.

2. Criação de uma estrutura de dados: A pré-renderização facilita a criação de uma estrutura de dados em árvore que fornece informações sobre a localização de cada objeto. Essa estrutura de dados é particularmente crucial para Ray Tracing, uma técnica de renderização que simula o caminho dos raios de luz para obter efeitos de iluminação realistas.

3. Ordenação da geometria: A pré-renderização permite a ordenação da geometria com base em sua posição na tela. Essa organização espacial simplifica a renderização por blocos, permitindo um gerenciamento de memória eficiente. Ao renderizar objetos em uma ordem específica, o impacto na memória de vídeo pode ser minimizado.

Aproveitando essas técnicas de pré-renderização, os desenvolvedores podem otimizar o desempenho e a utilização de recursos nos jogos. O processo de descartar geometria desnecessária, utilizar estruturas de dados e ordenar a geometria contribui para uma renderização mais eficiente e uma experiência de jogo geral aprimorada.

Como o preframe é construído?

O conceito de pré-renderização envolve a criação do próximo quadro com informações mínimas que não serão visíveis na tela. Para acelerar a construção do preframe, algumas partes do pipeline 3D são omitidas.

Durante a pré-renderização:
– Nenhum shader gráfico é aplicado em nenhum estágio.
– Texturas e informações de cores não são aplicadas.
– Nenhum efeito de pós-processamento é adicionado.

O objetivo é gerar o pré-quadro em poucos milissegundos, fornecendo as informações necessárias para a GPU gerar o quadro final. O principal objetivo é determinar a visibilidade e o posicionamento da geometria na cena, o que é crucial para a geração do quadro. Esse mecanismo envolve uma solução inteligente.

Ao remover os estágios após o estágio de rasterização, onde ocorre a maior parte do processamento de dados e requer energia significativa, a execução do preframe pode ser transferida para um hardware gráfico mais simples. Isso inclui gráficos integrados encontrados em processadores, que precisam estar ativos para serem utilizados de forma eficaz.

As complicações envolvidas na sua implementação

Embora o conceito de preframe tenha seus méritos, sua implementação é limitada a situações em que a arquitetura da GPU integrada e da placa gráfica dedicada são as mesmas ou compatíveis. Isso representa um desafio para a NVIDIA, pois é a única entre as três marcas que não possui uma arquitetura de CPU x86. Consequentemente, a AMD parece estar em uma posição favorável para aproveitar essa situação para promover o uso de seus processadores Ryzen juntamente com placas gráficas Radeon no futuro.

Além disso, a ideia de preframe é particularmente benéfica para GPUs com um grande número de núcleos. No entanto, com os custos crescentes associados à fabricação de chips, qualquer assistência externa é bem-vinda, mesmo que isso signifique a utilização de gráficos integrados nos processadores. É fundamental encontrar formas de mitigar as despesas, pois aumentos contínuos de preços não são sustentáveis ​​e, eventualmente, chegará um ponto em que o mercado exigirá um limite para o aumento dos custos.