El elefante en la habitación del que no se suele hablar es que realmente no existen las GPUs de NVIDIA o AMD preparadas para el 4K, ya que hay una serie de limitaciones físicas que impiden crear GPUs con una especificación que cumpla esos requisitos. Os explicamos cuales son esos motivos y como han influenciado en el diseño de la última generación de GPUs de NVIDIA.
Pese a que la resolución 4K es algo que muchos damos por sentado nos encontramos que de cara al rendimiento de los juegos no parece que ni las tarjetas gráficas más potentes que podemos comprar puedan con dicha resolución con la suficiente soltura, es decir, manteniendo los 60 fotogramas por segundo de manera estable.
Ninguna GPU de NVIDIA o AMD está realmente preparada para 4K
La resolución 4K, también llamada Ultra HD o UHD, consiste en un búfer de imagen de 3840 x 2160 píxeles, esto son cuatro veces la cantidad de píxeles que la resolución 1080p o Full HD, la cual usa un búfer de imagen de 1920 x 1080 píxeles.
Esto se traduce en que no solo es necesaria una cantidad de operaciones cuatro veces mayor, sino que también se requiere un ancho de banda que sea el cuádruple que a 1080P, ya que la cantidad de datos se cuadriplica.
Si hacemos un análisis rápido de las diferentes gamas de tarjetas gráficas, tanto de AMD como de NVIDIA veremos como las que están dirigidas a 4K no cumplen con esos requisitos.
Comparando la gama RTX 3000 de NVIDIA como ejemplo
NVIDIA promociona la recién lanzada RTX 3060 Ti, como una tarjeta ideal para ejecutar los juegos de última generación a 1080P, la vamos a comparar especificación por especificación con la RTX 3090
| NVIDIA RTX 3060 TI | NVIDIA RTX 3090 FE | Diferencial | |
|---|---|---|---|
| Mhz (Boost) | 1665 | 1695 | |
| SM | 38 | 82 | |
| Núcleos CUDA (FP32) | 4864 | 10496 | 2.2X |
| TFLOPS (FP32) | 16.2 | 35.28 | |
| Unidades de Textura | 152 | 328 | |
| Giga-Téxeles | 253.08 | 555.96 | 2.2X |
| ROPS | 80 | 112 | |
| Giga-Píxeles | 133.2 | 189.84 | 1.43X |
| BUS VRAM (bits( | 256 | 384 | |
| Gbps | 14 | 19.5 | |
| Total VRAM (GB/s) | 448 | 936 | 2.09X |
Como se pude ver la RTX 3090 pese a venderse como una tarjeta preparada para el 4K no cuadriplica el rendimiento de la RTX 3060 Ti, sino que simplemente lo duplica.
¿El motivo? Es simple, una GPU que cuadriplicase la cantidad de unidades de la RTX 3060 Ti sería tan grande que sería casi imposible de fabricar, ya que superaría el limite de la retícula permitido.
El otro tema es el ancho de banda, pese a que la GDDR6X es muy rápida, sería necesario una configuración extremadamente ancha, lo que no solo encarecería el precio de la tarjeta gráfica sino también subiría el consumo.
El DLSS es la solución de NVIDIA
La idea de NVIDIA ha sido el DLSS, el cual consiste en renderizar la escena a menos resolución para luego en un periodo de tiempo de como mucho 2.5 milisegundos escalar la imagen una resolución más alta a través de un algoritmo de inteligencia artificial.
Debido a que existe un periodo de tiempo muy escaso para realizar dicha operación se requiere una potencia de cálculo muy alta, por suerte el búfer de imagen esta almacenado haciendo uso de datos de muy baja precisión, al almacenarse bajo los componentes RGB.
Los Tensor Cores, debido al gran número de ALUs que tienen y que operan bajo precisiones de 16 bits hacía abajo resultan ideales para realizar estos algoritmos de escalado.
El handicap de este tipo de soluciones es que muchas veces no obtienen una imagen correcta e ideal, es por eso que los juegos con algoritmos de IA para el aumento de la resolución se cuentan con los dedos de una mano, ya que no siempre la IA genera los píxeles correctos y necesita un entrenamiento continuo y alargado en el tiempo para conseguirlo.
Resolución vs calidad de imagen
La resolución no es más que la cantidad de píxeles en pantalla, la calidad de imagen es la complejidad de la imagen, y cuanto más compleja es esta más operaciones por pixel necesita esta y por tanto mucha más potencia.
Lo que ha ocurrido en los últimos años es que hay muchos factores empujando el rendimiento de las tarjetas gráficas y la resolución es uno de ellos, pero no podemos olvidar que también existe el caso del Ray Tracing que viene a mejorar la calidad de imagen de los juegos.
A día de hoy no solamente nos encontramos que las GPUs contemporáneas no tienen toda la potencia para el 4K sino que si hablamos de Ray Tracing están muy lejos de tener un rendimiento con cara y ojos.
¿Serán los 5 nm la clave para el 4K en las GPUs de AMD y NVIDIA ?
Los últimos rumores, no confirmados por NVIDIA, nos hablan de una versión de las actuales GeForce Ampere bajo 5 nm con el nombre en clave “Lovelace”, por lo que tendríamos un salto como el que hubo de la serie 900 a la serie 1000. Por otro lado sabemos que RDNA 3 aparecerá muy posiblemente bajo el nodo de 5 nm de TSMC.
¿Tendremos que esperar a esas tarjetas para tener un buen rendimiento 4K? El hándicap principal sigue siendo la memoria, las GPUs se diseñan para funcionar con un ratio de Bytes por FLOP que es la cantidad de ancho de banda por la potencia de cálculo media, por lo que estas escalarán según lo que les permite escalar la VRAM.
Sin una memoria adecuada, la cual de el ancho de banda suficientemente alto bajo un consumo aceptable las GPUs continuarán estando limitadas.
