Conceitos gerais sobre Placas 3D

Antes de começarmos a estudar os recursos das placas e chipsets de vídeo disponíveis no mercado, gostaria de explicar mais alguns conceitos gerais sobre as aceleradoras 3D. Vamos a eles:

A divisão das tarefas
 

Como vimos, uma imagem 3D nada mais é do que um enorme conjunto de polígonos. Quem trabalha com Corel Draw ou outro programa de desenho vetorial, sabe bem que uma das diferenças entre uma imagem vetorial (composta por polígonos) e uma imagem em bitmap, é que a primeira pode ser esticada livremente, assumindo qualquer tamanho mas mantendo a mesma qualidade. Por outro lado, se esticarmos a segunda os pontos estourarão e acabaremos com um borrão disforme em mãos.

Isso acontece porque uma imagem poligonal na verdade é apenas um conjunto de equações matemáticas que indicam a forma, posição e tamanho relativo dos polígonos. Ao ampliar a imagem, o processador apenas irá refazer estes cálculos, reconstruindo a imagem no tamanho desejado. Porém, ampliando uma imagem em bitmap poderemos apenas aumentar o tamanho dos pontos, resultando em uma imagem de baixa qualidade.

Este mesmo conceito aplica-se a uma imagem 3D, que repito, é apenas um conjunto de polígonos.

Uma aceleradora 3D serve para auxiliar o processador na construção das imagens 3D usadas nos jogos e aplicações. Veja que a placa 3D é apenas uma assistente (apesar de fazer a parte mais pesada do trabalho), isto significa que o processador também tem as suas tarefas. Vejamos quem faz o que:

O processador é encarregado de montar armação da imagem, ou seja, montar a estrutura de polígonos que a compõe, calculando o tamanho e posição de cada um. Esta tarefa exige uma quantidade gigantesca de cálculos matemáticos, justamente por isso, é essencial que o processador possua um coprocessador aritmético poderoso.

Após terminar de desenhar a armação da imagem, o processador a transmite para a placa 3D, junto com as texturas que devem ser aplicadas sobre os polígonos, informações sobre as cores de cada polígono, posição de cada textura e assim por diante.

A placa de vídeo por sua vez, tem como tarefa aplicar as texturas, colorir os polígonos, aplicar os efeitos 3D, determinar quais partes da imagem estarão visíveis e, finalmente, gerar a imagem que será mostrada no monitor.

Num jogo, este processo é repetido indefinidamente, gerando a movimentação da imagem.

Quanto mais poderosos forem o processador e a placa de vídeo, mais imagens poderão ser geradas por segundo, resultando em um frame rate mais alto. O frame rate nada mais é do que o número de quadros apresentados por segundo. Um frame-rate ideal seriam pelo menos 30 quadros por segundo, enquanto o mínimo seria em torno de 20 quadros. Abaixo disso, o jogo começará a apresentar saltos, que prejudicarão a jogabilidade. Vale lembrar que o frame-rate nada tem a ver com o refresh-rate, que é a quantidade de vezes que a imagem armazenada na memória da placa de vídeo é lida pelo RAMDAC e atualizada no monitor. Podemos ter, ao mesmo tempo, um frame-rate de 30 quadros por segundo e um refresh-rate de 75 Hz por exemplo.

O frame rate é determinado basicamente por 4 factores:
1- A potência da placa de vídeo
2- O nível de detalhes da imagem (com 16 ou com 32 bits de cor por exemplo)
3- A resolução de vídeo utilizada (800 x 600 ou 1024 x 768 por exemplo)
4- A potência do processador

Como vimos, antes da imagem ser transferida para a placa de vídeo, tem que ser “esboçada” pelo processador. Este esboço é então transferido para a placa de vídeo que cuida do resto. Quanto mais texturas tiverem que ser aplicadas, mais efeitos de luz etc. mais tempo a placa de vídeo demorará para terminar cada imagem.

Outro factor é a resolução de vídeo utilizada. Usando 640 x 480 ou 1024 x 768, o trabalho do processador é exatamente o mesmo, pois como vimos, os polígonos podem ser redesenhados e a imagem ampliada para qualquer tamanho sem que haja perda de qualidade. Porém, quanto maior for a resolução, maior será o trabalho da placa de vídeo (que terá que renderizar mais pixels), e consequentemente mais baixo será o frame-rate.

É como se alguém dissesse para um pintor: eu quero um desenho assim e assim. Quanto maior for o quadro, maior será o trabalho do pintor, mas as instruções dadas a ele serão as mesmas.

Usando uma resolução de vídeo muito alta, a placa de vídeo ficará com a parte mais pesada do trabalho, fazendo com que o processador tenha que ficar esperando a placa de vídeo terminar as imagens para poder enviar os quadros seguintes. Nesta situação, trocar a placa de vídeo 3D por outra mais rápida aumentaria de imediato o frame-rate. Vale reforçar que o frame rate não tem nada a ver com a velocidade do jogo, seja com 60 ou com 5 quadros por segundo, o boneco vai demorar o mesmo tempo para correr até o outro lado da tela, apenas a movimentação será mais precária.

Usando uma resolução mais baixa, 640 x 480 ou menos, o cenário se inverte. Os cálculos feitos pelo processador a cada quadro continuarão os mesmos, porém o trabalho da placa de vídeo será bem mais leve, pois as imagens a serem geradas serão menores. Consequentemente, a placa de vídeo fará seu trabalho muito rapidamente, e teremos o cenário oposto, com a placa de vídeo ociosa esperando pelo processador.

Em termos de qualidade de imagem, todas as placas de vídeo fabricadas a menos de um ano ficam bem próximas umas das outras. Um especialista pode ser capaz de diferenciar as imagens com facilidade, mas um usuário normal normalmente sequer notará grandes diferenças na imagem de uma para outra, desde que usada a mesma resolução claro.

Porém, existe uma variação muito grande em termos de desempenho. Apesar da maioria dos jogos actuais serem jogáveis mesmo em placas 3D relativamente simples como uma Viper v550 uma TnT Vanta ou uma Voodoo 3, na maioria dos casos você só terá um frame-rate aceitável usando resolução de vídeo de 640 x 480, e em alguns casos desabilitando algumas opções relacionadas com a qualidade da imagem.
 

Usando uma placa mais parruda, como uma GeForce 2 GTS ou uma ATI Radeon DDR por exemplo, você terá um frame rate satisfatório mesmo usando resoluções bem mais altas e habilitando todos os efeitos visuais.

Em qualquer caso, você precisará de um processador pelo menos razoável. Algumas placas 3D são menos dependentes do processador do que outras, apresentando um bom frame rate mesmo em processadores mais lentos. Este é o caso das placas equipadas com o chipset Voodoo (todas as versões). Outras placas como as baseadas nos chipsets Riva 128 e Riva TnT (como as Viper) manifestam todo o seu potencial apenas em conjunto com processadores mais potentes. Se você tiver um Pentium 200 por exemplo, provavelmente uma Voodoo apresentará um desempenho melhor do que uma TnT, mas caso o processador seja um Pentium III 500 o cenário provavelmente irá se inverter. Analisaremos caso a caso mais adiante.

in Manual de Hardware Completo
de Carlos E Marimoto