Equivalencias de tarjetas gráficas y consolas, todo lo que siempre quisiste saber

La historia de las consolas está profundamente ligada a la evolución de las tarjetas gráficas. Durante una etapa temprana, que podemos situar en la década de los ochenta y principios de los noventa, todo giraba alrededor del 2D. La potencia gráfica de una consola se medía en el tamaño de los sprites y la cantidad de estos que podía reproducir, y también en cosas como los efectos que era capaz de generar (como el parallax scrolling, las rotaciones y el zoom) y la cantidad de colores que podía mostrar en pantalla.

Podemos ilustrar esto a la perfección con una comparativa muy sencilla. Mega Drive tenía una CPU muy potente, concretamente una Motorola 68000 a 7,62 MHz, pero a nivel gráfico estaba más limitada que Super Nintendo, ya que solo podía reproducir 61 colores de forma simultánea frente a los 256 colores del sistema de la gran N, y carecía de algunos de sus efectos gráficos, como el famoso Mode 7, que permitía rotar y escalar texturas.

Sega pudo superar ese límite en juegos como Ranger X (128 colores), y empleó «trucos» para hacer que los juegos tuvieran un aspecto increíble a pesar de estar limitados a 61 colores simultáneos. Streets of Rage 2 es uno de los mejores ejemplos, ya que SEGA utilizó de una manera muy inteligente las cuatro paletas de 16 colores que ofrecía Mega Drive.

Uso de la paleta de colores de Mega Drive en Streets of Rage 2. Imagen cortesía de «strafefox«

Hablar de gráficos en 2D y de consolas implica hacer una parada obligatoria en Neo Geo, una consola que fue, sin ninguna duda, la reina a nivel técnico en esa categoría. Esta consola era capaz de trabajar con una gran cantidad de sprites de gran tamaño, podía mostrar hasta 4.096 colores en pantalla de forma simultánea y contaba con chips gráficos especializados en 2D que le permitían ofrecer una experiencia idéntica a las máquinas recreativas en juegos donde Saturn y PlayStation se quedaban pequeñas.

Y hablando de Saturn y PlayStation, con ellas se produjo la transición a los gráficos en 3D, aunque el 2D siguió teniendo una gran popularidad debido a las limitaciones que tenían ambas consolas a la hora de trabajar con títulos totalmente poligonales, de hecho estoy seguro que muchos recordaréis que muchos juegos de aquella época utilizaban gráficos pre-renderizados con elementos 3D, y que de hecho algunas de las franquicias más populares de la época optaron por ese enfoque, como Resident Evil y Final Fantasy.

El hardware especializado marcaba una gran diferencia

Y hacía que fuese muy complicado establecer comparativas directas con el hardware que teníamos en PC, especialmente en la época del 2D, donde los chipsets especializados que utilizaba Neo Geo, LSPC2-A2 y NEO-B1, fueron algo verdaderamente único. Sin embargo, con la llegada de PS1 empezó a ser un poco más sencillo establecer este tipo de comparativas. Sega Saturn fue una excepción debido a su diseño interno, y es que adoptó una configuración mucho más compleja que la consola de Sony y esto hacía que fuera imposible encontrar un hardware «similar» en PC.

Sega Saturn por dentro. Podemos ver los dos procesadores SH2 de Hitachi.

Los que nos leéis a diario ya sabéis que con el paso de los años las consolas fueron adoptando un acercamiento gradual al hardware de PC, un proceso que culminó con PS4 y Xbox One, y que se ha consagrado con Xbox Series X y Series S, y con PS5. Sin embargo, durante el largo camino que hemos recorrido desde el lanzamiento de PS1 hasta la llegada de la generación actual hemos visto la llegada de muchas consolas con configuraciones distintas, y creo que nadie se ha atrevido a intentar dar forma a una relación de equivalencias de tarjetas gráficas de PC y consola que podamos considerar como fiable.

La verdad es que es un tema bastante interesante, aunque bastante complicado. Llevaba un tiempo pensando dar el paso e intentar hacer un artículo sobre ese tema, y finalmente me he cargado de valor para darle forma. Tened en cuenta que algunas equivalencias son muy complicadas, y que por eso se basan en una estimación que parte del potencial que demostraba la solución gráfica de cada consola y de lo más cercano en PC. También hay que recordar que el concepto de GPU experimentó cambios muy importantes, y que hoy no tiene el mismo significado que tenía en la década de los noventa.

PS1 utilizó una solución totalmente personalizada sencilla pero funcional

Sony tomó una decisión muy acertada a la hora de diseñar PS1, ya que apostó por utilizar una arquitectura sencilla y funcional centrada principalmente en los gráficos 3D, lo que hizo que fuese muy fácil programar para ella. Con Saturn ocurrió precisamente todo lo contrario, ya que estaba más enfocada al 2D y tenía una configuración con múltiples chips que obligaba a paralelizar.

PS1 por dentro. Imagen cortesía de iFixit.

La GPU de PS1 era capaz de trabajar con gráficos 3D complejos, y se apoyaba en un motor de transformación de geometría (GTE) que podía manejar hasta 360.000 polígonos por segundo con sombreado plano y 90.000 polígonos por segundo con mapeado de texturas, iluminación y sombreado Gouraud. Disponía de 1 MB de memoria gráfica, podía generar efectos avanzados de alpha blending y transparencias.

Teniendo en cuenta que PS1 llegó al mercado en 1994 no hay duda de que era un sistema muy avanzado para la época, y que sus capacidades 3D fueron revolucionarias. En esa época fue cuando empezó la fiebre del 3D en PC, y debo decir que las primeras tarjetas gráficas que llegaron al mercado no estaban realmente al nivel de la solución gráfica que montaba la consola de Sony. Lo más cercano sería una Voodoo 1 de 3DFX, aunque salvando las distancias ya que esta era muy superior a la arquitectura gráfica de PS1.

Nintendo 64 representó una evolución clara frente a PS1

La consola de 64 bits de Nintendo estuvo lastrada por malas decisiones de la gran N, entre las que destacan el uso de cartuchos en lugar de CDs, algo que limitó enormemente el espacio disponible para los juegos y obligó a los desarrolladores a recurrir a la compresión y al sonido enlatado para poder portar maravillas como Resident Evil 2, y también es cuestionable la estructura a nivel de memoria, pero a pesar de todo fue un sistema más potente que PS1.

Su GPU fue desarrollada y personalizada por Silicon Graphics, se divide en dos chips (Reality Signal Processor y Reality Display Processor) y podía mover hasta 500.000 polígonos por segundo con mapeado de textura. A efectos comparativos, PS1 movía 180.000 polígonos con mapeado de textura por segundo. Era muy potente para su época, pero se veía limitada por errores importantes de diseño, como por ejemplo la inclusión de solo 4 KB de VRAM para texturas.

Nintendo 64 por dentro. Imagen por cortesía de Copetti.org.

Con todo, la GPU de Nintendo 64 demostró su poderío con juegos que habrían sido imposibles en PS1, como la excelente versión de Quake 1, el fantástico Turok y el increíble Perfect Dark, entre otros. Incluso la adaptación de Resident Evil 2 fue muy buena a pesar de las limitaciones que imponía el cartucho. No tiene una equivalencia directa en PC, pero lo más cercano vuelve a ser una Voodoo 1 de 3DFX, salvando también las distancias porque esta sigue siendo más potente. Esto está clarísimo cuando vemos lo bien que funciona Turok en una Voodoo 1 comparado con la versión de Nintendo 64.

Dreamcast y PS2 subieron mucho el listón, y las equivalencias empezaron a ser un poco más fáciles

En el caso de Dreamcast tenemos una consola que pudo ser la primera en utilizar hardware propio de PC, ya que SEGA estuvo considerando la posibilidad de utilizar una solución Voodoo 2 de 3DFX, pero al final optó por una NEC PowerVR CLX2, que era capaz de trabajar con 6 millones de polígonos con iluminación, sombreado y mapeado de texturas.

Si has prestado atención, te habrás dado cuenta de que su superioridad frente a las generaciones anteriores era enorme, y esto se dejó notar en los juegos, que por fin empezaron a utilizar en su mayoría gráficos totalmente 3D que no se iban generando sobre la marcha en una niebla que intentaba maquillar un vacío evidente.

Dreamcast por dentro, un diseño sencillo pero funcional. Imagen por cortesía de Copetti.org.

Los gráficos que fue capaz de mostrar Dreamcast eran increíbles para la época, especialmente por el grado de detalle, el modelado y texturizado de objetos, personajes y otros elementos, y también por la mayor calidad de sombras, iluminación y efectos. Su equivalente más cercano fue una Voodoo 2 de 3DFX.

PS2 fue claramente superior a Dreamcast, tanto en CPU como en GPU, de hecho estamos hablando de una generación en la que las tareas de transformación e iluminación todavía se realizaban a nivel de CPU, y esto ayudó a inclinar la balanza a favor de la consola de Sony. Su unidad gráfica podía trabajar con hasta 25 millones de polígonos con texturas y efectos, pero era inferior a la unidad gráfica de Dreamcast en algunos aspectos, como el suavizado de bordes y el texturizado, ya que solo tenía 4 MB de memoria gráfica (Dreamcast contaba con 8 MB). Es muy complicado encontrar una equivalencia directa, pero estaría a medio camino entre una Voodoo 2 y una Voodoo 3 2000.

Game Cube y Xbox fueron las abanderadas de una revolución llamada T&L por GPU

Ambas consolas fueron las más potentes de su generación, aunque la ganadora absoluta en este sentido fue Xbox, una consola que tuve la suerte de disfrutar en su momento y que fue realmente impresionante en términos de hardware y de potencia bruta. Ambas fueron las primeras en contar con T&L (transformación e iluminación) por GPU, un trabajo que anteriormente se realizaba a nivel de CPU (tanto Dreamcast como PS2 funcionaban de esa manera), y que eran capaces de alcanzar una calidad gráfica muy superior a la de sus homónimas generacionales de SEGA y Sony.

GameCube tenía una GPU diseñada por la extinta ATi y conocida como Flipper, que disponía de cuatro sombreadores de píxeles, un sombreador de vértices, cuatro unidades de texturizado, cuatro unidades de rasterizado y contaba con 16 MB de VRAM a los que accedía mediante un bus de 64 bits. Tenía una potencia de 8 GFLOPs y aceleraba T&L por hardware. Lo más parecido que podíamos encontrar en el mundo del PC eran las Radeon 7200 de ATi.

Xbox por dentro. Imagen por cortesía de Copetti.org.

Por su parte, Xbox estuvo claramente por encima gracias a su GPU NV2A, una versión de la GeForce 3 de NVIDIA que disponía de cuatro sombreadores de píxeles, dos sombreador de vértices, ocho unidades de texturizado, cuatro unidades de rasterizado y podía acceder a los 64 MB de memoria unificada del sistema a través de un bus de 128 bits. También aceleraba T&L por hardware y tenía una potencia bruta de 20 GFLOPs. Su equivalente más cercano en PC era una GeForce 200 Ti.

Es importante recordar que Xbox fue tan potente que los desarrolladores pudieron llevar juegos como Half Life 2 y DOOM III a dicha consola, algo impresionante que resultaba totalmente imposible en el resto de consolas de aquella generación. No quiero olvidarme de Far Cry Instincts, otro título que por cuestión de potencia solo llegó a Xbox, y que era impresionante teniendo en cuenta el PC necesario para mover dicho juego.

PS3, Xbox 360 y Wii repitieron la apuesta por hardware de PC personalizado

Y esto era especialmente evidente con la GPU de PS3 que, en esencia, era una versión de personalizada de la GeForce 7900 GT, ya que estaba fabricada en el nodo de 65 nm (90 nm en la solución gráfica de PC), y tenía una configuración muy similar, aunque no idéntica. La GPU de PS3 contaba con 24 sombreadores de píxeles, 8 sombreadores de vértices, 24 unidades de texturizado, 8 unidades de rasterizado, tenía un bus de 128 bits y podría acceder a 256 MB de memoria GDDR3, lo que debaja un ancho de banda de 20,80 GB/s, muy alejado de los 42,24 GB/s que alcanzaba la GeForce 7900 GT. Su potencia era de 230 GIGAFLOPs.

En el caso de Xbox 360, hay que reconocer que dicha consola tuvo una de las GPUs más avanzadas de su época, tanto que fue el primer sistema de consumo general en utilizar lo que podemos considerar como una arquitectura «primitiva» de shaders unificados, y lo hizo en 2005, mucho antes de que AMD lanzara al mercado las Radeon HD serie 2000 y de que NVIDIA hiciese lo propio con las GeForce serie 8000. Ambas fueron las primeras generaciones que dieron el salto a esa arquitectura de shaders unificados.

Xbox 360 por dentro. Imagen por cortesía de Copetti.org.

La GPU de Xbox 360 tenía 240 shaders, 16 unidades de texturizado, podía acceder a los 512 MB de memoria unificada GDDR3 de dicha consola mediante un bus de 128 bits, lo que arrojaba un ancho de banda de 22,40 GB/s, y tenía una potencia de 240 GIGAFLOPs. Su arquitectura era muy superior a la de PS3, y no tenía un equivalente concreto en el mercado de consumo general, ya que posicionaba entre la Radeon HD 2600 XT y la Radeon HD 2900 Pro.

Wii fue, sin duda, una de las consolas menos potentes si comparamos con lo que podíamos encontrar en su momento dentro de su generación. En líneas generales solo era un poco más potente que Game Cube, ya que ofrecía una potencia máxima de 12 GIGAFLOPs, cuatro más que dicha consola. Esto se dejó notar en sus juegos, que no podían competir con los de PS3 y Xbox 360, aunque la consola fue un éxito gracias a su revolucionaria manera de jugar. Su equivalente más cercano era una Radeon X1300, pero esta era mucho más potente.

PS4 y Xbox One marcaron el adiós al hardware especializado y la «conversión» de las consolas en PCs para jugar

Tanto Sony como Microsoft se olvidaron del hardware especializado con estas dos consolas. Ambas montaron una APU, una solución de AMD que integra CPU y GPU en el mismo encapsulado, y utilizaron un procesador x86 y una GPU basada en la generación Radeon HD 7000 de AMD, aunque con enfoques diferentes.

PS4 monta una GPU basada en la arquitectura GCN 2.0 que suma 1.152 shaders, 72 unidades de texturizado, 32 unidades de rasterizado y utiliza un bus de 256 bits para acceder a los 8 GB de memoria unificada GDDR5 que tiene la consola, de los cuales 5 GB estaban libres inicialmente para desarrolladores. Su potencia es de 1,84 TFLOPs, y en general su equivalencia más cercana es la Radeon HD 7850.

Por su parte, Xbox One utiliza una GPU basada en la arquitectura GCN 1.0, pero configurada solo con 768 shaders, 48 unidades de texturizado, 16 unidades de rasterizado y con un bus de 128 bits por el que accede a 8 GB de memoria unificada de tipo DDR3, más lenta que la de PS4, lo que se traducía en un ancho de banda de solo 68,22 GB/s frente a los 176 GB/s de PS4. Para compensarlo, Microsoft incorporó 32 MB de memoria eSRAM que funcionaba de manera similar a la caché infinita que AMD emplea hoy en las Radeon RX 6000. La GPU de Xbox One alcanzaba los 1,31 TFLOPs, y su equivalente más cercano era la Radeon HD 7770 GHz Edition, con una potencia de 1,28 TFLOPs.

PS4 por dentro. Imagen por cortesía de iFixit.

Ambas consolas tuvieron dos importantes refrescos intergeneracionales, la PS4 Pro, que dobló el número de shaders y utilizó una arquitectura más avanzada, y Xbox One X, que montó una GPU mucho más avanzada y potente. La primera tuvo una configuración de 2.304 shaders y una potencia de 4,19 TFLOPs, mientras que la segunda subió a 2.560 shaders y tuvo una potencia bruta de 6 TFLOPs. Sus equivalencias más cercanas fueron la Radeon RX 470 (4,9 TFLOPs) en el caso de la PS4 Pro, y la Radeon RX 580 (6,17 TFLOPs) en el caso de la Xbox One X.

De nuevo, Wii U fue una consola que nadó a contracorriente y que intentó introducir una nueva manera de jugar, pero esta vez a Nintendo no le salió bien la jugada, y esta consola fue un fracaso. Su GPU tampoco era nada del otro mundo, de hecho era menos potente que la de Xbox 360, ya que apenas llegaba a los 176 GFLOPs. Estaba basada en un diseño personalizado de AMD que contaba con 160 shaders, 16 unidades de texturizado, 8 unidades de rasterizado y podía acceder a los 2 GB de memoria unificada del sistema a través de un bus de 64 bits. Su equivalente más cercano sería una Radeon HD 2600 XT, que tenía una potencia de 192 GFLOPs.

Y hablando de consolas de la gran N, no puedo cerrar este apartado sin hablar de Nintendo Switch. La portátil de la compañía japonesa utiliza un SoC Tegra X1 que cuenta con una GPU de NVIDIA basada en la arquitectura Maxwell y equipada con 256 shaders. No tiene equivalente directo, pero para que os hagáis una idea la GeForce GTX 750 utiliza la arquitectura Maxwell de primera generación y tiene 512 shaders.

PS5 y Xbox Series X-S repitieron la apuesta de la generación anterior

Ambas han vuelto a montar una APU de AMD, lo que significa que repiten CPU x86 y GPU Radeon, aunque de nueva generación, obviamente. En el caso de PS5 tenemos una GPU con 2.304 shaders, 144 unidades de texturizado, 64 unidades de rasterizado y 36 núcleos para acelerar trazado de rayos. Esta GPU se comunica con los 16 GB de memoria GDDR6 del sistema a través de un bus de 256 bits, y tiene una potencia de hasta 10,29 TFLOPs.

Por especificaciones parece que la GPU de PS5 equivale directamente a una Radeon RX 6700, pero carece de caché infinita y tiene importantes limitaciones térmicas al compartir encapsulado con la CPU, así que realmente está más en la liga de la Radeon RX 6600 XT, una tarjeta gráfica que tiene una potencia de 10,60 TFLOPs.

Xbox Series X por dentro. Imagen cortesía de iFixit.

En el caso de Xbox Series X, estamos ante la consola más potente que existe a día de hoy. Al igual que PS5, utiliza una GPU Radeon, pero configurada con 3.328 shaders, 208 unidades de texturizado, 80 unidades de rasterizado, 52 núcleos para acelerar trazado de rayos y 10 GB de memoria GDDR6 a los que accede mediante un bus de 320 bits. Los otros 6 GB utilizan un bus inferior y tienen un ancho de banda menor. La potencia bruta de esta GPU alcanza los 12,15 TFLOPs en FP32, pero carece también de caché infinita y tiene las mismas limitaciones que la anterior al compartir encapsulado con la CPU, así que su equivalente más cercano en rendimiento es la Radeon RX 6700, que tiene una potencia bruta de 11,29 TFLOPs.

Xbox Series S es una versión menos potente, y más económica, de Xbox Series X, y resulta muy curiosa, ya que mantiene la arquitectura de nueva generación (RDNA2), pero su GPU es mucho más modesta, ya que tiene una configuración de 1.280 shaders, 80 unidades de texturizado, 32 unidades de rasterizado, 20 núcleos para acelerar trazado de rayos y puede acceder a 8 GB de GDDR6 unificada a través de un bus de 128 bits. Los otros 2 GB de GDDR6 trabajan sobre un bus mucho más lento, y tienen un ancho de banda inferior.

En potencia bruta, esta GPU alcanza los 4 TFLOPs, y tiene las mismas limitaciones que hemos indicado anteriormente porque también comparte encapsulado con la CPU y carece de caché infinita. Tiene como equivalente más cercano a la Radeon RX 6400, cuya potencia bruta es de 3,56 TFLOPs.