Geometry Engine da PS5 dá controlo total ao pipeline da geometria

Uma das questões ainda no ar é o que é realmente o Geometry Engine da PS5. E apesar de não se poder entrar em grandes detalhes, o que se sabe é que ele foi criado para permitir aos criadores o controlo total do pipeline de geometria.

No pipeline geométrico clássico, a geometria é processado como um todo. Isso quer dizer que para uma malha de triângulos (uma mesh), com centenas ou mesmo milhões de polígonos, todos os valores no seu index buffer são processados por ordem, e todos os triângulos ali presentes tem de ser processados antes de se poder proceder a operações de “Culling”.

O “culling” é uma operação super relevante na medida que ela consiste na remoção de triângulos constituintes das malhas de triângulos que formam os objectos que vemos no ecrã, e que não são visíveis porque se encontram tapados por outros, ou fora do ângulo de visão do jogador (o “frustrum”).

Isso quer dizer que temos assim processamento de triângulos desnecessário, e que vai usar recursos de GPU como se fossem necessários. E daí o interesse no processo de “Culling”.

Claro que nem todos os jogos usam a mesma intensidade de geometria, mas dado que a tendência é para o crescimento da complexidade geométrica, o “Culling” ganha cada vez mais interesse, uma vez que em malhas super densas começamos a falar de milhões de triângulos que são processados de forma desnecessária.

O que isso significa é que o pipeline geométrico clássico onde este gargalo linear existe se torna insustentável pelo crescente preço a pagar em processamento desnecessário.

A piorar a coisa, no pipeline geométrico clássico o processo é rígido. Dado o uso do index buffer, os dados de indexação necessitam de ter 16 ou 32 bits de tamanho, e um único valor de indexação aplica-se a todos os atributos do vértice ao mesmo tempo. Isto significa um aumento dos dado de geometria com o aumento da complexidade, e as opções para a compressão da geometria são limitadas.

Ora actualmente o “Culling” já existe. Mas por norma ele é feito por software, e abrange uma chamada de desenho completa, ou então por hardware, mas a nível das primitivas e apenas quando todos os vértices da primitiva já foram trabalhados pelos shaders. Por outras palavras, é possível poupar-se trabalho, eliminado vértices invisíveis, mas não a sua criação. 

Basicamente estas situações criam limitações aos criadores, pois certo tipo de operações criam problemas ao “culling” que pode eliminar mais do que o desejado, criando problemas visuais.

Tornava-se assim necessário algo novo, algo diferente, que alterasse este pipeline e permitisse um “culling” mais eficaz.

E assim surgem duas alternativas, os Primitive Shaders, criados pela AMD, e os Mesh Shaders, criados pela Nvidia. Ambas as meotodologias possuem vantagens e desvantagens, mas são criadas com o mesmo intuito, o de permitir um “culling” eficaz.

Vamos ver um pipeline de geometria clássico:

E o novo pipeline da AMD, com os seus Primitive Shaders:

Como se vê há aqui uma alteração radical. Os processos 304 e 306 são fundidos no novo 402, e os 310 e 312 substituídos pelo 404.

Processo 404 que por sua vez é bastante complexo, incluindo:

 

O processo essencial é o 464. É ali que descartamos logo à partida o que não é visível por estar por detrás, o que é descartado por estar fora do “frustrum”, e pequenos triângulos que sejam igualmente descartáveis.

Basicamente o processo da AMD é super eficaz, mas mantêm alguns dos vícios existentes, nomeadamente o processamento sequencial dos dados e o facto de a teselização criar problemas.

Os Mesh Shaders da Nvidia por sua vez também não são perfeitos, mas no entanto, apesar de outros pontos menos positivos, abordam aqui os dois pontos de cima onde a AMD falha, nomeadamente o processamento sequencial de dados e a flexibilidade no uso da tesselização.

Basicamente a Nvidia elimina a leitura sequencial (uma de cada vez) dos vértices e índices de vértices, ao criar os chamados “meshlets” pré construído (basicamente um grupo de 32 ou 64 primitivas). Esta metodologia permite melhorar ainda mais o “Culling” e modificar a geometria.

Basicamente, os Mesh Shaders podem ser considerados como superiores aos Primitive Shaders por serem mais rápidos e mais versáteis, apesar de no global ambos fazerem o mesmo.

E é aqui que surge o novo Geometry Engine.

Basicamente a Sony abordou ela mesma o problema, e criou uma alteração ao que a AMD faz. Pegou nos seus primitive shaders, que continua a usar como base, e alterou todo o sistema. Apesar de não se saber pormenores, o que é referido é que agora todo o pipeline de geometria está programável e sob controlo do programador. Caso o mesmo não deseje usar, ele funcionará por si de forma automática, mas caso deseje controlo refinado da geometria, pode-o fazer. A ideia da Sony foi eliminar todas as limitações dos Primitive Shaders, fazendo algo que superasse os Mesh Shaders, e permitisse a eliminação dos triângulos desnecessários logo no início do processo, evitando todo e qualquer processamento desnecessário.

Daí a chamada de atenção de Matt Hargett sobre o VRS.

Basicamente o que aqui é referido não é que o Geometry Engine substitui o VRS, ou que a PS5 não suporta VRS (o Red Gaming Tech afirma que sim, que o suporta). Mas que o VRS poupa ciclos, sim, mas operando sobre ainda muitos triângulos que não são visíveis. E que os ganhos obtidos pela remoção desses triângulos que o novo Geometry Engine consegue, são bastante superiores ao que o VRS oferece. Tudo isso sem a necessidade de prejudicar a qualidade de imagem, como se sabe o VRS faz.

Daí que perante isto não é de admirar que se fale que a AMD poderá incluir o Geometry Engine no seu RDNA 3.