Recursos Avançados

Além dos recursos básicos, muitas das aceleradoras atuais possuem outros recursos, capazes de melhorar ainda mais a qualidade das imagens. Os recursos a seguir permitem uma pequena melhora na qualidade final das imagens, mas, em compensação, consomem valiosos recursos de processamento. Muitos usuários com máquinas mais lentas preferem desabilitar estes recursos para melhorar o frame rate, o número de quadros gerados por segundo.

Phong Shadding

Este recurso é uma evolução do Gourad Shadding. A função é a mesma, permitir aplicar efeitos de luz sobre um polígono, simulando superfícies plásticas ou metálicas.

Os efeitos gerados usando o recurso de Gourad Shadding geram imagens muito bonitas, mas não perfeitas. Em muitos casos, as imagens parecem sintéticas demais. Isto acontece por que o efeito de luz gerado pelo Gourad Shadding é bastante simples: simplesmente são determinadas as intensidades máximas e mínimas de luz dentro do polígono e a seguir é feito um degradê.

O Phone Shadding, por sua vez, utiliza um algoritmo muito mais complexo, que calcula a intensidade de luz ponto por ponto, baseada na posição individual de cada ponto em relação ao ponto de luz. O resultado é um pouco melhor, mas é preciso muito mais processamento.

32 bits de cor

Os primeiros jogos 3D, como o Doom 1, suportavam o uso de apenas 256 cores, o que limitava muito a qualidade de imagem. Quando os jogos passaram a utilizar 65 mil cores (16 bits), todos perceberam um enorme salto na qualidade das imagens; finalmente os desenvolvedores tinham cores suficientes para aplicar efeitos de luz e sombra convincentes e construir texturas mais detalhadas.

Como tudo evolui, a maioria das aceleradoras 3D atuais são agora capazes de gerar imagens 3D usando 32 bits de cor, ao invés dos 16 bits usados até pouco tempo atrás. Com mais cores disponíveis é possível gerar transições de luz mais suaves, melhorando um pouco a qualidade da imagem. Dá pra perceber a diferença principalmente quando temos uma imagem com um degradê feito em uma única cor, por exemplo, uma grande textura onde temos um degradê que vai do vermelho claro a um vermelho um pouco mais escuro, por exemplo.

Usando 65 mil, cores temos disponíveis apenas 256 tonalidades de vermelho. Caso fosse feita uma transição do vermelho claro ao vermelho médio, poderiam ser usados (digamos) 50 tons na transição. É bem pouco caso a textura seja grande.

Veja um exemplo de uma textura de 2048 x 2048 pontos, criada usando 32 bits de cor (à esquerda), mostrada numa placa que suporte apenas o uso de 65 mil cores (à direita). Veja como o fundo fica distorcido (as imagens são cortesia da 3dfx Inc.):

A grande polêmica é justamente o quanto a qualidade aumenta. Numa imagem estática, grande e que usa poucas tonalidades de cor, como a textura acima, que só usa tonalidades de vermelho, é fácil perceber a diferença, mas num jogo de movimentação rápida ela não é tão perceptível assim. Além disso, só existe uma diferença realmente perceptível em transições de luz e mesmo assim quando a textura é grande, como nas ilustrações acima. Em texturas pequenas não dá pra notar diferença alguma.

Usando 32 bits de cor, o desempenho da placa de vídeo é sempre um pouco menor do que usando apenas 16 bits, já que a quantidade de dados a serem processador será muito maior e o barramento com a memória é mais exigido. Este recurso pode ser desabilitado através da configuração do vídeo ou, em alguns casos, apartir do próprio jogo; a escolha é sua. A queda de desempenho varia de placa para placa. Veja os números obtidos usando uma Viper v770:

Outras placas simplesmente não possuem este recurso. As placas com chipsets Voodoo são bons exemplos. Todas, com exceção apenas das placas Voodoo 4 e Voodoo 5, são capazes de gerar imagens de apenas 16 bits de cor. Veja que estamos falando no número de cores usadas dentro dos jogos, em 2D as placas com o Voodoo 3 exibem true color normalmente.

As placas que têm a maior perda de desempenho ao usar 32 bits de cor são as que possuem um barramento de dados mais estreito com a memória RAM, seja por usarem memórias SDR ao invés de memórias DDR, ou seja por acessar a memória a apenas 64 bits ao invés de 128. Usando 32 bits de cor, a placa precisará transferir o dobro de dados para a memória a cada quadro. Na prática, é como se o barramento com a memória fosse reduzido à metade.

É por isso que placas com um acesso muito rápido à memória, como a GeForce Ultra, perdem menos desempenho ao usar 32 bits do que uma GeForce 2 MX por exemplo, que possui um barramento muito mais estreito.

Single Pass Multitexturing

Um recurso muito utilizado nos jogos atuais é a combinação de duas texturas sobre um mesmo objeto. Este recurso é bastante útil por dar uma liberdade muito maior aos programadores e diminuir o número total de texturas a serem armazenadas, economizando memória de vídeo.

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As aceleradoras compatíveis com o recurso de singe pass multitexturing são capazes de aplicar as duas texturas ao mesmo tempo, demorando o mesmo tempo que demorariam para aplicar uma textura simples. Para conseguir esta façanha, estas placas dispõem de dois processadores de texturas, que trabalham simultaneamente. Como as texturas são aplicadas linha a linha, é fácil para os dois processadores manterem-se sincronizados, pois logo após o primeiro terminar a aplicar a primeira linha da primeira textura e passar para a segunda linha, o segundo já pode começar a trabalhar aplicando a primeira linha da segunda textura (sobre a primeira) e assim por diante. Claro que o uso de dois processadores de texturas aumenta consideravelmente os custos de produção da placa, fazendo com que alguns chipsets e placas mais baratas, venham com apenas um processador de texturas.

A ausência deste recurso torna a placa bem mais lenta, sobretudo nos jogos mais atuais, que usam intensamente o recurso de sobreposição de texturas. Um exemplo de chipset compatível com este recurso é o Voodoo 2 e um exemplo de chipset incompatível, com apenas um processador de texturas, é o Voodoo Banshee.

Texturas de 2048 x 2048

Outro recurso que não é suportado por todas as placas 3D atuais é o uso de grandes texturas, de até 2048 x 2048 pixels. O uso destas texturas permite aos programadores melhorar um pouco a qualidade visual de alguns jogos, apesar de diminuir um pouco a performance e consumir mais espaço na memória de vídeo. Alguns dos jogos mais atuais, como o Quake 3, utilizam várias texturas grandes, apresentando uma melhora perceptível na qualidade visual em conjunto com uma placa que suporte este recurso.

Alguns exemplos de chipsets que suportam texturas de 2048x2048 são o Riva TnT e Riva TnT 2 (da Nvidia), G400 (da Matrox) e Savage 4. Um dos poucos chipsets atuais que não suporta este recurso, estando limitado a texturas de no máximo 256 x 256 pixels é o Voodoo 3. Caso o jogo utilize texturas grandes, o Voodoo irá simplesmente simplificar as texturas, até atingirem os 256 x 256 permitidos, sacrificando a qualidade claro. Veja um exemplo de textura de 2048 x 2048 (à esquerda) quando exibida (de modo simplificado) por uma placa Voodoo 3 (a direita):

O uso de texturas mais detalhadas é capaz de melhorar perceptivelmente o visual dos jogos, o problema é seu tamanho. Uma única textura de 2048 x 2048 e 32 bits de cor ocupa nada menos do que 16 MB de memória! Isto eqüivale à toda a memória de vídeo de uma Voodoo 3 por exemplo, enquanto uma textura de 256 x 256 com 16 bits de cor ocupa apenas 128 KB de memória. Isso sem considerar a quantidade de processamento e a largura de banda necessária para transportar e processar uma textura deste tamanho.

Este é mais um dos recursos que melhoram a qualidade sacrificando em muito a performance. Os desenvolvedores de jogos vem utilizando este recurso com muita moderação, justamente para não tornar seus títulos pesados demais. Isto significa que mesmo usando uma placa que não suporte grandes texturas a perda de qualidade de imagem será mínima ou mesmo nenhuma.

As placas GeForce, entre outras placas atuais, incorporam algoritmos de compressão que permitem compactar as texturas numa razão de até 8 para 1 e possuem um poder de processamento muito superior ao das placas anteriores. Estas sim, são capazes de apresentar um desempenho razoável, mesmo processando texturas pesadas. Entretanto, só deverão ser lançados jogos que utilizem tidos os recursos destas placas quando elas tornarem-se populares, ou seja, ainda demorará para os jogos começarem a utilizar um grande número de texturas grandes.

FSAA

Este recurso melhora a qualidade das imagens geradas. Consiste em melhorar o contorno dos objetos através de pontos de cores intermediárias, uma espécie de interpolação, mas feita em tempo real pela placa de vídeo, que aplica este efeito durante o processo de renderização das imagens.

FSAA vem de Full Screen Anti-Aliasing, que destaca a capacidade da placa de vídeo suavizar os contornos (anti-aliasing) mesmo em imagens de tela cheia, usadas nos jogos. As imagens a seguir exemplificam bem o efeito visual:

Utilizando o recurso de Anti-Aliasing, as falhas no contorno das imagens são suavizadas, diminuindo a granulação das imagens. Na prática, a impressão é que a imagem possui uma resolução maior do que a real. Uma imagem de 640 x 480 onde é aplicado o recurso de Anti-Aliasing passa a ter uma qualidade semelhante, ou até mesmo superior a uma imagem de 800 x 600, mas, na verdade, temos apenas uma transição mais suave entre as cores. Veja o exemplo deste efeito aplicado em uma imagem 3D real:

FSAA Desativado
FSAA Ativado

O FSAA é um recurso suportado apenas pelas placas 3D mais parrudas, pois apesar da melhoria na qualidade dos gráficos, resulta numa grande perda de desempenho já que para conseguir o efeito de interpolação, a placa 3D precisará gerar uma imagem com o dobro ou o quádruplo da resolução e em seguida diminuí-la a fim de aplicar o recurso.

Por exemplo, a GeForce 2 GTS da Nvidia, uma das placas 3D mais rápidas atualmente, possui um fill-rate teórico de 800 megapixels por segundo, ou seja, a placa, em condições ideais, seria capaz de renderizar 800 milhões de pixels por segundo, infelizmente bem menos na prática, devido à limitações na taxa de transferência da memória de vídeo.

Porém, habilitando-se o FSAA, o desempenho da placa cai brutalmente. Usando o 2 sample FSAA, onde é gerada uma imagem duas vezes maior que a final, o fill-rate da placa cai para apenas 400 megapixels. Usando o 4 sample FSAA, onde é gerada uma imagem 4 vezes maior, o desempenho cai pela metade novamente, para medíocres 200 megapixels, quase no nível de uma Voodoo 3 3500, que renderiza 183 megapixels.

A princípio, pode parecer um péssimo negócio, afinal, para que habilitar um recurso que diminui tanto o desempenho da placa? A idéia é que tendo uma placa topo de linha, temos potência de sobra para rodar qualquer jogo com um boa resolução e um alto frame-rate. De que adianta ter 120 FPS no Quake 3 se acima de 30 FPS não é possível perceber uma grande diferença na fluidez da imagem? Por que então, não sacrificar uma parte deste desempenho excedente para melhorar a qualidade de imagem?

Como disse, o FSAA é suportado apelas por placas 3D parrudas, lista que inclui toda a família GeForce, incluindo as GeForce MX, as placas ATI Radeon e as Voodoo 5. O recurso pode ser ativado ou desativado através do menu de propriedades de vídeo. É conveniente checar as configurações defaut, pois em muitas placas, o FSAA vem ativado por defaut, é por isso que muita gente reclama de baixos FPS em comparação com outros usuários de placas semelhantes, simplesmente esqueceram-se de desativar o FSAA.

V-Sinc

Este é mais um recurso interessante, suportado por praticamente todas as placas 3D. Ao ser ativado, o V-Sinc sincroniza os quadros gerados pela placa com a freqüência de atualização do monitor.

A taxa de atualização do monitor, ou refresh-rate pode ser configurada nas propriedades de vídeo, geralmente com opções entre 48 e 85 Hz. Este é justamente o número de vezes que a imagem será atualizada no monitor por segundo. Para ter-se uma imagem livre de flicker, recomenda-se o uso de pelo menos 75 Hz de taxa de atualização.

O V-Sinc serve justamente para sincronizar os quadros de imagem gerados pela placa de vídeo com a atualização de imagem no monitor. A cada duas atualizações de imagem é gerado um novo quadro de imagem. Usando um refresh-rate de 75 Hz, você terá sempre 37,5 FPS, usando 60 Hz terá sempre 30 FPS e assim por diante. Em termos de fluidez de imagem, esta é a medida ideal, pois de nada adianta a placa gerar mais quadros do que o monitor é capaz de exibir, simplesmente vários quadros serão descartados, fazendo com que a imagem comece a apresentar saltos, mesmo com um número adequado de quadros por segundo.

É recomendável manter o V-Sinc ativado, desativando-o apenas quando for rodar algum benchmark