Rasterização: como uma GPU transforma triângulos em pixels e por que ela ainda é a base de todo jogo

O pipeline de rasterização

O vertex shader transforma cada vértice para o espaço da tela; o rasterizador determina quais pixels cada triângulo cobre; o teste de profundidade (Z-buffer) mantém o fragmento mais próximo; o pixel shader calcula a cor a partir das texturas, normais e luzes. As engines modernas acrescentam geometry/mesh shaders, deferred shading (iluminação aplicada uma vez por pixel a partir de um G-buffer) e dezenas de etapas de pós-processamento, como TAA, bloom e desfoque de movimento.

Todos os efeitos de luz na rasterização são aproximações: shadow maps para as sombras, cube maps e reflexos em espaço de tela para os espelhos, SSAO para o escurecimento de contato, light maps pré-calculados para a luz indireta. São baratos, mas cada um tem artefatos visíveis que o ray tracing elimina.

O que limita o desempenho em rasterização

A quantidade de pixels (resolução) multiplica o trabalho do pixel shader, e é por isso que o 4K é cerca de 2,2× mais pesado que o 1440p e 4× mais pesado que o 1080p em cenas limitadas pela GPU. O número de triângulos, o overdraw (sombrear pixels depois cobertos por geometria mais próxima) e a largura de banda da memória para texturas e o G-buffer são os outros grandes fatores. Do lado da CPU, importa o número de draw calls por quadro, que o DirectX 12 e o Vulkan reduzem.

O modelo de FPS do FPSHQ é construído a partir das taxas de quadros medidas em rasterização por GPU, jogo, resolução e preset; os multiplicadores de ray tracing e upscaling são aplicados sobre essa base.

Rasterização versus ray tracing na prática

Mesmo os jogos «totalmente com ray tracing» rasterizam a interface e muitas vezes a etapa de visibilidade primária, então a vazão de rasterização nunca deixa de importar.