A Nova Era Gráfica Padrão no Unity

O cenário de desenvolvimento de jogos está em constante evolução, e a Unity Technologies marca um novo capítulo ao estabelecer o DirectX 12 (DX12) como a API gráfica padrão para novos projetos a partir do Unity 6. Essa mudança sinaliza um movimento estratégico em direção a tecnologias gráficas mais modernas e eficientes, abandonando gradualmente o antigo DirectX 11 como ponto de partida. O DX12 representa uma abordagem de nível mais baixo e mais direta para a aceleração gráfica, projetada especificamente para tirar proveito das arquiteturas de processadores multi-core contemporâneas.

A principal vantagem do DX12 reside na sua capacidade de distribuir o trabalho de preparação de comandos gráficos para a GPU por múltiplos núcleos de CPU simultaneamente. Isso contrasta com APIs mais antigas, que frequentemente sobrecarregavam um único núcleo, criando gargalos de CPU, especialmente em cenas complexas com muitos objetos e chamadas de desenho. Ao permitir um paralelismo mais eficaz na submissão de tarefas para a GPU, o DX12 abre caminho para um desempenho significativamente superior em cenários limitados pela CPU.

Otimizações de CPU e Gerenciamento de Recursos

Uma das inovações chave introduzidas no Unity 6 para alavancar o DX12 é o modo de threading "Split Graphics Jobs". Este modo aprimora o sistema anterior ao reduzir a necessidade de sincronização entre a thread principal da aplicação e as threads dedicadas ao processamento gráfico. O resultado é uma redução notável na latência e um aumento na taxa de quadros, particularmente benéfico para jogos que renderizam mundos abertos vastos ou ambientes com alta densidade de detalhes.

É importante notar, contudo, que essa melhoria de desempenho da CPU vem com uma contrapartida: o aumento no consumo de memória gráfica. O DX12, ao operar com múltiplas threads, requer a alocação de recursos adicionais por thread para gerenciar o estado e os comandos. Desenvolvedores precisam, portanto, ponderar o ganho de performance de CPU contra o potencial aumento na pegada de memória, especialmente em plataformas com recursos limitados. Felizmente, o Unity 6 também estende o suporte a esses modos de threading para o próprio Editor, permitindo que os desenvolvedores experimentem um fluxo de trabalho mais ágil ao renderizar cenas complexas diretamente no ambiente de desenvolvimento.

Avanços Visuais e Experiência de Jogo Fluida

Além da otimização da CPU, o DX12 desbloqueia um leque de funcionalidades avançadas da GPU, permitindo aos desenvolvedores elevar a fidelidade visual e a fluidez da experiência de jogo.

  • Prevenção de Engasgos com PSO Caching: Uma queixa comum em jogos são os "engasgos" ou "stutters" momentâneos que ocorrem quando o motor precisa compilar shaders ou estados gráficos em tempo real. O DX12 permite a criação explícita e o cacheamento antecipado de Pipeline State Objects (PSOs), que definem como a GPU deve renderizar determinados objetos. Ao pré-compilar esses PSOs antes que sejam necessários (por exemplo, durante o carregamento de uma cena), o Unity 6 elimina essas interrupções, resultando em uma jogabilidade visivelmente mais suave.

  • Qualidade e Performance Balanceadas com VRS: O Variable Rate Shading (VRS) é outra ferramenta poderosa habilitada pelo DX12. Ele permite controlar a taxa de sombreamento (a quantidade de processamento de pixel shader) em diferentes partes da tela ou para diferentes objetos. Desenvolvedores podem aplicar uma taxa de sombreamento mais baixa em áreas menos importantes visualmente (como periferia da visão, objetos em rápido movimento cobertos por motion blur, ou áreas escuras) e focar o poder de processamento onde ele é mais necessário. Isso otimiza o desempenho da GPU com impacto visual mínimo ou imperceptível.

  • Maximizando a Utilização da GPU com Async Compute: Muitas GPUs modernas possuem unidades de computação que podem operar em paralelo com as unidades de renderização. O DX12 permite o despacho de tarefas de computação (Compute Shaders), como simulações físicas, pós-processamento ou inteligência artificial, de forma assíncrona. Isso significa que essas tarefas podem rodar concorrentemente com passes de renderização pesados (como a geração de shadow maps), garantindo que a GPU seja utilizada ao máximo de sua capacidade e reduzindo o tempo total do quadro.

  • Realismo Extremo com Ray Tracing (DXR): O High Definition Render Pipeline (HDRP) da Unity utiliza o DirectX Raytracing (DXR), uma extensão do DX12, para alcançar níveis de realismo sem precedentes em iluminação, sombras e reflexos. O Unity 6 oferece suporte robusto e otimizado para Ray Tracing, compatível com o feature level DXR 1.1. Inclui otimizações como Solid Angle Culling (que descarta objetos muito pequenos ou distantes do cálculo de raios), compactação de estruturas de aceleração (BLAS Compaction) e alocadores de memória customizados para reduzir o consumo de VRAM, tornando o Ray Tracing mais viável para cenas complexas.

Eficiência Energética e Aceleração de IA

O DX12 também traz benefícios para plataformas móveis e dispositivos com GPUs baseadas em arquitetura de tiles (comuns em SoCs ARM). A API Render Pass, utilizada pelo sistema Render Graph do Unity 6, permite otimizar o fluxo de dados. Ao rastrear e mesclar passes de renderização compatíveis, o sistema pode manter dados intermediários (como G-Buffers) na memória rápida on-chip da GPU, em vez de escrevê-los e lê-los repetidamente da memória principal. Isso reduz drasticamente o consumo de largura de banda da memória e, consequentemente, o consumo de energia e a geração de calor, permitindo que dispositivos móveis rodem jogos por mais tempo e com taxas de quadros mais estáveis.

Finalmente, o DX12 estende seus benefícios para além dos gráficos, impactando também a execução de redes neurais através da API DirectML. Utilizando o backend de GPU do sistema Sentis da Unity com DX12, observa-se uma redução significativa no tempo de inferência para redes neurais, especialmente as convolucionais mais complexas. Isso acelera tarefas de IA dentro do jogo, como comportamento de personagens, processamento de linguagem natural ou reconhecimento de imagem, diretamente na GPU.

Em suma, a adoção do DirectX 12 como padrão no Unity 6 representa um salto significativo. Para os desenvolvedores, significa acesso a ferramentas mais poderosas para otimizar o desempenho em CPUs modernas, alcançar novos patamares de fidelidade visual com Ray Tracing e VRS, melhorar a eficiência em dispositivos móveis e acelerar cargas de trabalho de IA. Embora possa exigir hardware mais recente e uma curva de aprendizado, os benefícios potenciais para a criação de jogos mais imersivos, fluidos e visualmente impressionantes são inegáveis.

Com informações do: Unity Blog