Bastidores do Digital Foundry: o que Grand Theft Auto 4 fez por nós
Como o clássico Rockstar mudou a forma como olhamos para os jogos.
Estamos a meros dias do lançamento de Grand Theft Auto 5 - perto de dois se planeias ir aos lançamentos à meia-noite para o jogo mais aguardado do ano. No Digital Foundry estamos a tentar apresentar as nossas descobertas sobre as versões PlayStation 3 e Xbox 360 assim que pudermos, mas entretanto pensamos em aproveitar o tempo para homenagear o anterior, até porque muito do que fazemos e a forma como abordamos os jogos hoje remonta ao sísmico lançamento de GTA4 há cinco anos, e ao Confronto que produzimos na altura.
Em 2008, eram os primeiros dias do DF no Eurogamer. Um par de anos antes, na madrugada da era das consolas HD, desenvolvemos a nossa própria solução de captura direta para disco, dando-nos completo acesso a feeds digitais sem perda de qualidade vindos das consolas HD que formavam a base das nossas comparações - mas foi a chegada de GTA4 que nos fez pensar que mais poderíamos fazer com este material além da tradicional galeria de comparação.
Acesso a estes bens abriu a porta a técnicas como pixel-counting - uma forma de análise discutida primeiramente no fórum Beyond 3D. Aqui, longas arestas horizontais e verticais são isoladas e analisadas, o rácio de pixeis renderizados comparado com os reais pixeis do ecrã, dando-nos as dimensões do framebuffer final antes de ser convertido para 720p e despachado via HDMI para o ecrã. Podíamos dizer pelas imagens que as versões 360 e PS3 de GTA4 corriam em resoluções diferentes - nativos 720p (com 2x MSAA) na consola Microsoft e 1152x640 em upscale na PS3, com um filtro de blur presente.
Pixel-counting é um exemplo de como metodologia comprovada poderia providenciar métricas para informar melhor nos nossos artigos. No entanto, além disso, a nossa compreensão de como funcionavam os jogos ainda estava muito na sua infância e queríamos fazer melhor: GTA4 foi o jogo que fundamentalmente nos fez reavaliar a forma como olhávamos para os jogos, e como os poderíamos apresentar na página - e foi quase certamente o primeiro jogo de consola que passou pela análise de performance que agora é padrão.
Na altura, não haviam ferramentas para analisar os rácios de fotogramas e certamente não haviam formas de de preparar performance em vídeo da forma que fazemos agora - o facto que várias lojas estavam a dizer confidencialmente que ambas as versões tinham vantagem na performance não ajudava, portanto decidimos fazer algo com ele. A teoria geral era simples: tendo em conta o sinal digital puro, presumíamos que os fotogramas perdidos seriam matematicamente idênticos ao último fotograma único a sair da entrada HDMI para a consola: contem os fotogramas únicos, contem os duplicados, e estás no bom caminho.
Para a análise a GTA4 na altura, a nossa ferramenta era primitiva, assumindo a forma de uma versão afinada do filtro DeDup de Loren Merritt para a linguagem de script AviSynth video - desenhada originalmente para remover fotogramas idênticos de qualquer stream de vídeo. Ao invés de os remover, a versão revista na qual trabalhamos simplesmente registava a diferença percentual de um fotograma para o seguinte num ficheiro de texto, uma leitura de zero por cento significava um fotograma perdido. Totais internos eram mantidos para descobrir a média do rácio de fotogramas que iria surgir no final.
"Grand Theft Auto 4 foi o jogo que nos inspirou a desenvolver a análise de performance para jogos de consolas, em 2008. As ferramentas inciais eram básicas mas ainda conseguimos providenciar os dados em bruto que precisávamos."
Dois problemas tornam-se óbvios de imediato - os rácios de fotogramas 360 pareciam um pouco maiores do que deveriam ser, enquanto os resultados PS3 davam 60fps fixos! O que aprendemos aqui é que alguns jogos na consola Sony (e todos eles, se tiveres uma PS3 Slim ou Super Slim) adicionam um pequeno ruído à saída HDMI, significando que os fotogramas duplicados não eram 100% idênticos ao único anterior. Para resolver o problema PS3, adicionamos a função de limite que adicionou tolerância para o que constituiu um fotograma duplicado - 0.5% resolveu a coisa aqui.
Na 360, os resultados ligeiramente distorcidos deveram-se a dois factores - um rácio de fotogramas completamente livre e a inclusão de screen-tear numa pequena minoria de fotogramas. No caso de GTA4, estes fotogramas deveriam ser interpretados como duplicados, mas como eram diferentes dos anteriores, eram processados como únicos. A correção aqui foi bem eficaz: como o tearing estava confinado a áreas muito específicas, simplesmente cortávamos essas áreas do vídeo analisado - algo que é facilmente feito com a linguagem de script AviSynth. Era uma correção primitiva e não funcionaria para a maioria dos jogos mas aqui serviu. Resolvidos esses problemas, pressionamos GTA4 com a primeiríssima análise à performance num jogo de consola - a ideia era resolver o furor sobre o rácio de fotogramas de uma vez por todas com dados concretos.
Seria preciso muito tempo até incluirmos de forma consistente a análise à performance em todos os nossos artigos - principalmente porque o screen-tear era tão difícil de registar com a nossa afinada ferramenta "DeDup". Mas mais importante, simplesmente não estávamos contentes com estas métricas que foram produzidas. A maioria dos jogos de consola estão fixos nos 30fps, descendo quando o motor é taxado. Portanto o facto é que quanto maior o teu clip de amostra, mais provavelmente alcançará o bloqueio de 30fps, e mais aproximadas serão as médias entre as versões 360 e PS3. No extremo, uma versão iria ficar fixa durante vários segundos, mas esse evento não seria evidente da média final. A sério, se o teu clip de amostra for longo o suficiente, poderia ser apagado no processo de avaliação da média.
O que aprendemos com isto é que apesar das métricas poderem adicionar valor, o contexto é tudo. As métricas das médias no rácio de fotogramas pode funcionar no PC - onde os testes são levados a cabo sem bloqueio no rácio de fotogramas - em termos ideais, precisas mesmo de ver como o jogo se porta em movimento e onde se manifestam os problemas. O próximo passo lógico foi passar de números insensíveis ao contexto, e simplesmente mostrar como os jogos funcionavam em movimento ao sobrepor a atual performance sobre as sequências que estavam a ser analisadas. As rudimentares ferramentas de comando DOS evoluíram para a ferramenta de processamento individual que temos hoje.
"Vídeo frente a frente é dado como garantido hoje, mas foi a chegada de GTA4 que colocou o modelo para a nossa abordagem à comparação de bens."
O que não mudou muito desde os dias de GTA4 é a forma como apresentamos os vídeos de comparação frente a frente. Na altura, tentamos mostrar-te GTA4 no seu melhor e apresentar as comparações de uma forma fácil de digerir. Para tirar o máximo das nossas capturas nítidas, cortávamos e editávamos para que um pixel na página web correspondesse a um pixel in-game - o melhor para representar arte in-game como a verias no ecrã, sem mencionar demonstrar os efeitos das várias técnicas anti-aliasing.
Depois abrandamos o vídeo para que a magra largura de banda disponível para streaming de vídeo pudesse produzir resultados de alta qualidade. Para assegurar que a qualidade se mantinha na página final, codificávamos depois os ficheiros finais que vês inseridos no leitor de vídeo. Codificar o vídeo no teu próprio PC significava que o codificador em backend no sistema de gestão de conteúdos em vídeo não voltaria a codificar o ficheiro novamente e estragar a qualidade.
Na altura passamos para versões 720p HD dos vídeos de comparação (ainda codificadas "à mão") quando a largura de banda se tornou mais barata - e nestes dias, o YouTube já ultrapassou a vasta maioria dos seus problemas de codificação, tornando-se mais viável para o nosso trabalho. Basta dizer que a ideia principal ao apoiar as nossas descobertas com o vídeo de melhor qualidade poderíamos remonta ao Confronto de GTA4, que colocou o exemplo para o futuro, enquanto tecnologia de bastidores ainda é usada hoje, apesar de ocasionalmente, para os nossos artigos vídeo 60fps posts.
Mesmo após o lançamento, GTA4 continuou a nos influenciar - e outros, introduzindo-nos a mais técnicas na medição de performance in-game. Por exemplo, por muito bom que seja o jogo, é justo dizer que a resposta do comando - especialmente na PS3 - está um pouco inferior, levando Mick West, co-fundador do Neversoft, a escolher o jogo especificamente para o seu pioneiro artigo no Gamasutra sobre a medição de latência nos comandos em videojogos. West descobriu que ao usar uma câmera de alta velocidade para filmar o ecrã e o comando na mesma imagem, a latência de ponta a ponta poderia ser calculada ao contar a quantidade de fotogramas entre o momento em que se prime o botão e a resultar ação no ecrã.
"Divertimo-nos a produzir vídeos com o passar do tempo em jogos e os resultados dos nossos esforços em GTA4 contam uma grande história técnica sobre a pura sofisticação do espantoso motor de jogo."
Mesmo com a latência do seu ecrã descartada, West calculou que GTA4 opera com uma latência de ponta a ponta de 166ms - dez fotogramas - que iria crescer para 200ms (um quinto de segundo - território Kinect!) assim que a latência do ecrã fosse incluída. Vão notar que nos testes de West ele usa uma localização interna - nas ruas, a performance de GTA4 varia dramaticamente, resultando numa resposta muito mais instável dos controlos. Olhando para trás para o Confronto original, a sensação é que apesar da análise à performance que fizemos ter terminado com a controvérsia na altura sobre a atualização mais lenta na PS3, o que não exploramos foi o impacto na gameplay. Ao jogar o jogo agora, os controlos são muito mais apurados na 360, enquanto as físicas (particularmente o controlo dos carros) dão uma resposta muito menor na PS3. Regressando ao jogo para este artigo, isto destacou-se tanto quanto as diferenças nos visuais.
Independente disso, inovações posteriores na área da análise à latência - tais como o quadro de monitorização de latência nos comandos de Benjamin Heckendorn - permitiu a introdução de testes muito mais dinâmicos num leque de cenários, mas a metodologia que West estabeleceu aqui permitiu-nos medir a latência nos jogos não só nas consolas, mas também no Pc, portáteis e sistemas por nuvem também - e podem ter a certeza que a latência do Remote Play na PS4 será testada exatamente da mesma forma.
Muitos meses após o seu lançamento, GTA4 continuou a nos surpreender e espantar. Após alguma experimentação inicial com Crackdown e um par de outros jogos, ficamos a pensar como ficaria Liberty City se apresentássemos a cidade de GTA4 usando um vídeo de passagem do tempo. Capturamos uma multiplicidade de vistas na primeira pessoa usando o modo de câmera em telemóveis, gravando-as a 1fps e depois acelerando-as no editor, colocando-as em fila com o tema musical do jogo. O resultado foi fenomenal - uma amostra incrível dos sistemas de luz e sombra em tempo real de GTA4, a IA variada dos NPC, efeitos atmosféricos, renderização climatérica, sem mencionar a espantosa simulação de tráfego em estrada, mar e ar.
Subsequentes passagens do tempo que produzimos para outros jogos simplesmente não tinham aquele nível de sofisticação em todos os seus sistemas componentes. Não precisavam ter - os ambientes de jogo nunca seriam vistos dessa forma durante gameplay padrão, soluções mais baratas podiam ser encontradas para produzir efeitos aproximados. O facto que GTA4 se aguenta tão bem é um testamento da atenção ao detalhe que a equipa no Rockstar North colocou na sua abordagem à construção de mundos. A sério, para nós o outro jogo que chegou perto foi o sucessor espiritual de GTA4 - Red Dead Redemption - que corre numa versão adaptada do mesmo motor RAGE, e claramente apresenta muitos dos mesmos sistemas adaptados para um mundo diferente.
Apesar de termos esperado cinco anos para a sequela completa de GTA4 aparecer, a própria Rockstar expandiu o universo de GTA4 com dois pacotes adicionais - The Lost and the Damned e The Ballad of Gay Tony. Foram exclusivos temporários 360, mas eventualmente chegaram à PSN e foram lançados em formato Blu-ray na PS3, juntamente com o original na forma de Grand Theft Auto 4 and Episodes from Liberty City: The Complete Edition - que nos leva para alguns assuntos inacabados que gostaríamos de abordar antes de finalmente deixarmos o jogo de vez, e passar para o seu sucessor.
"Será que os conteúdos GTA4 Episodes apresentaram um motor PS3 melhoraD? E foram esses melhoramentos inseridos no original para a Complete Edition. Decidimos descobrir."
Quando olhamos pela primeira vez para The Lost and the Damned e The Ballad of Gay Tony, certamente parecia que a performance estava mais aproximada. Com o lançamento da Complete Edition, começaram rumores que as melhorias no motor dos Episodes foram inseridas no original, tornando-o na edição definitiva para jogadores PS3.
Estas declarações tem funfamento? Muito devido às metodologias e ferramentas que começamos a desenvolver após o lançamento do original, podemos agora dar descanso a este assunto.
Começando com a ideia que Episodes teve um tangível aumento na performance sobre o original PS3, a resposta aqui é um forte negativo. Planeamos uma rota idêntica pela cidade no lançamento inicial e em The Ballad of Gay Tony, capturando a mesma altura do dia - e o resultado foi uma performance virtualmente idêntica, bem dentro da margem de erro. Nesta página irás ver vídeo lado a lado da secção de condução inicial do jogo, capturam do velho GTA4 e revisitada em The Ballad of Gay Tony.
No entanto, existe algum mérito nas aclamações que a qualidade de imagem foi limpa. GTA4 e os seus episódios colocam-te num hospital às 7 da manhã ou 5 da tarde, permitindo-nos produzir comparações lado a lado nas três versões. A resolução alvo nos 1152x640 continua presente em todos os títulos, mas irás notar que o filtro de blur no original foi completamente removido em The Ballad of Gay Tony, dando uma apresentação mais clara e mais nítida (o blur continua claramente presente em The Lost and the Damned). No geral, é claro que nunca houve qualquer tipo de aumento revelador na performance do motor PS3 na passagem de GTA4 para os conteúdos adicionais, apenas alguns ajustes menores para ajudar a melhorar o aspeto geral do jogo no seu DLC final. Assim sendo, a Complete Edition vence como a versão a comprar devido a todo o conteúdo dentro de um só pacote.
Tudo isto leva-nos para a chegada do novo GTA5. De momento não podemos falar do novo jogo, e para evitar que quaisquer pistas surjam inadvertidamente neste artigo, foi escrito antes de termos sequer qualquer versão do código. A Rockstar acredita que existe pouco motivo para preocupação.
"Este é provavelmente o primeiro jogo que fizemos onde ambas as plataformas correram em paralelo," disse Leslie Benzies, presidente do Rockstar North, ao Computer and Video Games, confirmando a nossa teoria que GTA4 foi desenvolvido na 360 primeiro, principalmente porque os kits de desenvolvimento estavam disponíveis muito mais cedo que os da PS3. "Existe muita, muita pouca diferença no estado de desenvolvido de ambas. Estão muito similares. Seria difícil distingui-las."
Apoiando a perspetiva de Benzies, o mundo do desenvolvimento multi-formatos evoluiu imenso desde a estreia de GTA4 em 2008. Onde outrora a 360 dominou na vasta maioria dos títulos multi com tangíveis vantagens na imagem e performance, as técnicas de criação de jogos evoluíram consideravelmente nos últimos cinco anos, os programadores abraçaram a abordagem multi-core que favorece os encadeamentos do equipamento com seis CPUs da 360 e os seis processadores satélite SPU disponíveis na PS3 - sem mencionar as seis CPUs x86 disponíveis nas consolas de próxima geração. Dito isto, até agora a Rockstar usou aparentemente a versão PS3 em todas as suas apresentações e demos segundo ouvimos e tudo que vimos sugere que a resolução sub-HD de GTA4 não mais se aplica - este jogo corre a nativos 720p. Se isso significa que esta é a versão a comprar ainda temos que ver - e é algo que vamos noticiar assim que pudermos, usando as ferramentas e metodologia evoluídas que o seu predecessor nos inspirou a desenvolver há tantos anos atrás.