O Unreal Engine 5 atingiu um novo marco de lançamento, a versão 5.4. Juntamente com a tecnologia que estabelece as bases para futuras iterações do motor, a produtora Epic Games promete melhorias substanciais na performance com melhor utilização do CPU, potencialmente resolvendo um problema comum que vimos no PC e nas consolas desta geração. Claro, a nova versão também inclui melhorias visuais, incluindo o sistema de geometria Nanite e o aumento de escala da Super Resolução Temporal (TSR). Testamos esta última revisão do mecanismo para ver como tudo funciona e para ter uma ideia dos tipos de melhorias de desempenho que podem ser possíveis na nova versão.
Por mais impressionante que tenha sido, a primeira demo do Matrix Awakens Unreal Engine 5.0 em 2021 já exibia os principais problemas de desempenho que a Epic está procurando resolver com o 5.4. Mover-se pela cidade de demonstração de Matrix em alta velocidade no PlayStation 5 foi o suficiente para causar quedas abruptas de desempenho, à medida que o motor lutava para carregar em novas áreas. Isto é apenas uma demo, claro, não um jogo de lançamento, mas as leituras abaixo de 30fps e as falhas no tempo de fotograma, juntamente com o escalonamento dinâmico da resolução, sugeriram uma severa limitação da CPU no hardware da consola. Isso foi confirmado com a demonstração City Sample no PC em 2022, onde métricas simples de utilização de CPU e GPU mostram gargalos graves de CPU, mesmo em CPUs modernas e poderosas como o Ryzen 7 7800X3D.
Logicamente, isso faz sentido. Muitos dos recursos mais proeminentes do UE5 possuem componentes de CPU significativos, como MetaHuman, streaming de mundo aberto, rastreamento de raio de hardware e Nanite e, portanto, impõem uma grande demanda ao desempenho da CPU. Mais criticamente, você tende a ficar limitado pelo desempenho de thread único, de modo que CPUs com maior número de núcleos não conseguem escalar significativamente, distribuindo a carga por vários núcleos e threads. Dado que tanto PCs quanto consoles econômicos tendem a ter contagens de núcleos na faixa de seis a oito e um número crescente de jogos Unreal Engine 5 estão chegando ao mercado, há um grande potencial de desempenho inexplorado.
Entre no Unreal Engine 5.4. Existem algumas mudanças aqui, mas a maior e mais importante mudança é a paralelização do renderizador – essencialmente dividindo o thread de renderização para melhor utilizar CPUs multi-core. Esta mudança tem um impacto profundo no desempenho ao comparar o benchmark de cidade do Unreal Engine entre as versões 5.0 e 5.4. Em um cenário limitado pela CPU em um Ryzen 7 7800X3D, a taxa de quadros é 42 por cento maior em 5.4.
Dito de outra forma, você basicamente não terá chance de ver 60fps em uma das melhores CPUs para jogos – uma que nem estava disponível quando a primeira demo UE5 foi lançada! – para empurrar facilmente os rácios de fotogramas para os anos 80. Isso é uma grande melhoria no desempenho geral, apesar do conteúdo e das configurações permanecerem os mesmos, e isso se deve predominantemente à melhor utilização da CPU.
Isso é uma ótima notícia para o PC, mas também é uma bênção para os consoles. Embora não possamos executar a demo UE 5.4 em consoles diretamente como podemos no PC, podemos usar nosso PC Frankenstein para ter uma noção de como o hardware equivalente ao console da geração atual se comporta. Este PC está equipado com um AMD RX 6700, uma placa de vídeo próxima à do PS5, e um kit de desktop 4800S, que é o APU real do Xbox Series X. Essa confusão teoricamente deveria oferecer desempenho no mesmo estádio como um console de geração atual, mas na realidade os rácios de fotogramas estão muito abaixo do que imaginaríamos em cenários ‘épicos’.
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Independentemente disso, obtemos um aumento médio de 60 por cento no rácio de fotogramas ao correr pelas ruas entre as versões 5.0 e 5.4, completo com tempos de fotogramas muito menos pontiagudos à medida que começamos a ficar limitados pela GPU. Ao voar pela cidade, sobrecarregando mais a CPU, esse diferencial passa para 80%. Embora este teste não seja indicativo do desempenho real do console, ele mostra que as melhorias na versão UE ajudam mais as configurações de gama baixa do que as de ponta, relativamente falando.
Embora o Unreal Engine 5.4 mostre ganhos médios de desempenho convincentes, o mecanismo ainda tem um longo caminho a percorrer em termos de outros cenários de desempenho. Como já apontei muitas vezes em artigos do Digital Foundry, o UE tem um grande problema de travamento na compilação de shaders. Existem muitas razões para isto, mas podes ver o problema em grande escala quando executas pela primeira vez a amostra Matrix city na versão 5.0 – enormes picos de tempo de fotogramas na casa das centenas de milissegundos. Para corrigir isso, os desenvolvedores tendem a usar uma etapa manual de pré-compilação de shader, mas isso exige muito trabalho para o desenvolvedor se preparar e requer uma abordagem completa para selecionar todos os shaders.
Devido a isso, a Epic mudou para o pré-cache automatizado de shaders do Unreal Engine versão 5.1, que compila shaders sob demanda em threads de CPU em segundo plano. Este sistema automático elimina as falhas mais chocantes com um cache de shader ‘frio’, mas você ainda precisa de uma pré-compilação de shader adequada para maximizar o desempenho e minimizar as falhas.
Apesar desse progresso, mesmo jogos como o Fortnite da Epic, que rodam no UE 5.4 e usam a combinação do sistema de cache assíncrono automático e uma etapa de compilação de shader, podem apresentar problemas. Jogando o jogo pela primeira vez em um PC robusto com um RTX 4090 e um Ryzen 7 7800X3D a 1080p para aliviar propositalmente a GPU, o jogo não trava em 60fps perfeitos – e de fato as falhas são óbvias aqui em nossa primeira partida Fortnite antes mesmo de descer do ônibus. Na verdade, demorei até a minha 8ª partida ou cerca de uma hora de jogo para parar de ver grandes picos de tempo de quadro ao ir para novas áreas do mundo do jogo. Dado que um jogo desenvolvido com o apoio dos engenheiros da Epic UE5 e com um orçamento enorme ainda tem estes problemas num PC de gama principal, é claro que alguns desafios inerentes permanecem.
A saúde do quadro também pode ser melhorada. Se voltarmos à demo da cidade Matrix na versão 5.4, fica claro que ainda existem picos na região de 33,3ms a cada poucos segundos – que são visíveis mesmo nos melhores monitores VRR existentes. Na verdade, os tempos de fotogramas pontiagudos são indiscutivelmente subjetivamente piores do que a mesma cidade em 5.0, devido à maior disparidade nos tempos de fotogramas. Essa questão de se mover pelo mundo do jogo e obter grandes picos no tempo de quadro é o que chamo de traversal stutter e é algo endêmico em muitos jogos Unreal Engine. O Unreal Engine 5.4, embora ajude a aumentar as médias de frame-rate, não parece ajudar muito na gagueira de travessia com base na minha experiência.
Além do desempenho, as atualizações do Unreal Engine desde o lançamento 5.0 incluíram melhorias visuais interessantes. Um bom exemplo é a renderização em vidro, que não inclui reflexos ray tracing na versão 5.0, mas o faz ao usar configurações mais altas no PC na 5.4 para um resultado visualmente mais consistente.
Outro recurso voltado para PC que a Epic vem atualizando continuamente desde a versão 5.0 é a iluminação de impacto, que faz com que a iluminação nos reflexos pareça muito mais realista. Sem iluminação de impacto, objetos dinâmicos como modelos de personagens não têm cor nos reflexos, então pode ser uma melhoria impactante. Os reflexos da versão 5.4 também exibem texturas e materiais mais detalhados e realistas nos reflexos, além de sombras traçadas por raios. Esse recurso agora funciona bem e tem um custo de desempenho de apenas 13 por cento em um RTX 4090 em 4K nativo – portanto, espere um impacto menor ao usar upscalers como DLSS ou resoluções mais baixas.
Outra atualização interessante do UE5 vem em sua iluminação emissiva, que lida com as luzes artificiais noturnas da paisagem urbana na demonstração Matrix com rastreamento de raio Lumen. Isto foi melhorado significativamente entre as versões 5.0 e 5.4, com mais cobertura evidente na versão mais recente – embora à custa de mais cintilação de luzes emissivas muito pequenas à distância (e na verdade de fontes de luz em geral, que parecem um pouco menos estáveis em Esta versão).
Olhando para o futuro além da versão 5.4, há algumas coisas interessantes a serem observadas, mas pelo meu dinheiro, eu diria que o mais interessante é que Nanite foi estendido para funcionar em modelos de personagens. Este recurso é atualmente experimental, mas as imagens fornecidas pelo especialista em UE Dylan Browne da Model Farm são impressionantes. Ele permite detalhes geométricos quase infinitos, não importa o quão perto a câmera chegue do personagem e, neste caso, Dylan está usando ruído 3D conectado ao UV que está rolando. Isso dá a aparência de uma superfície em movimento irregular e em ebulição em todo o modelo – muito legal.
É claro que esta é apenas uma demonstração, mas é impressionante ver todos esses detalhes sendo fornecidos por uma geometria incrivelmente densa. É fácil imaginar o tipo de detalhe que isso poderia desbloquear para os jogos do futuro, como sistemas de danos em personagens de jogos de terror ou personagens que se transformam e mudam em tempo real.
É evidente que o Unreal Engine 5.4 é um lançamento significativo, especialmente se os cerca de 40 por cento de desempenho da CPU que vimos na demo Matrix são algo como indicativos do tipo de melhoria que podemos ver nos jogos lançados. E, como vimos em outro lugar, o UE 5.4 é mais bonito que o 5.0 em muitas áreas, especialmente usando predefinições de qualidade superior feitas para placas gráficas de PC.
É igualmente claro que a UE também beneficiaria de novas melhorias de desempenho, especificamente no que diz respeito à estabilidade do tempo de fotogramas. O cache de shader também precisa de trabalho, se o jogo Fortnite da Epic for uma medida precisa – um jogo como este não deveria gaguejar tanto em uma CPU de última geração. Eu também gostaria de ver uma abordagem mais sistêmica para aliviar travamentos de travessia, já que eles são encontrados em toda a demo Matrix e em quase todos os jogos UE5 por aí.
