A resolução nativa em jogos ainda importa?

Podemos estar vivendo na era da pós-resolução, mas ainda existem muitos debates acalorados sobre jogos de resolução nativa em monitores 4K (ou superiores) modernos . A renderização em resolução nativa realmente importa? Talvez seja hora de deixar para lá.

O que é resolução “nativa”?

Monitores de tela plana, sejam LED, OLED ou plasma, têm uma grade de pixels físicos. Quando uma imagem tem pelo menos tantos pixels de dados quanto a tela pode exibir fisicamente, você está obtendo o máximo de nitidez e clareza possível nessa tela. Isso é diferente dos visores CRT (Cathode Ray Tube) mais antigos , que usam um feixe carregado para desenhar uma imagem na camada fosforescente na parte de trás da tela. As imagens em um CRT ficam boas em qualquer resolução porque o feixe pode simplesmente desenhar o número de pixels de que precisa, pelo menos até um certo limite.

Em telas planas, quando o número de pixels em seu conteúdo (por exemplo, um jogo, fotografia ou vídeo) é menor do que a resolução nativa da tela, a imagem deve ser “dimensionada”. Uma tela de 4K tem quatro vezes o número de pixels em comparação a uma tela Full HD, portanto, para dimensionar uma imagem Full HD para 4K, você pode usar quatro pixels de 4K para representar um pixel Full HD. Isso funciona muito bem e, em geral, a imagem ainda terá uma boa aparência, mas não tão nítida quanto uma imagem nativa.

O problema começa quando as imagens de resolução mais baixa não se dividem tão nitidamente na grade de pixels nativa da tela. É aqui que entramos no reino da estimativa de valores de pixels. Quando temos um fator de escala perfeitamente divisível, os grupos de pixels que representam um pixel de baixa resolução têm todos a mesma cor e valor de brilho do original. Com um fator de escala imperfeito, alguns pixels precisam representar os valores de cor e brilho de diferentes pixels originais. Existem várias abordagens para resolver isso, como a média dos valores dos pixels divididos. Infelizmente, isso geralmente torna a imagem feia.

Resolução nativa e desempenho de jogo

A sabedoria convencional tem sido usar apenas conteúdo de resolução nativa ou, pelo menos, conteúdo que se ajusta perfeitamente à resolução mais alta. Para jogos, isso significa efetivamente que o jogo deve ser renderizado na resolução nativa da tela para a melhor qualidade de imagem. Infelizmente, isso coloca uma carga mais pesada na GPU (Unidade de Processamento de Gráficos) que leva mais tempo para desenhar cada quadro do jogo, já que há mais pixels. Se a carga adicional for muito grande, a GPU pode não ser capaz de desenhar quadros rápido o suficiente para tornar o jogo suave e jogável.

Se não pudermos diminuir a resolução, então a única maneira de reduzir a carga na GPU e aumentar a taxa de quadros é desacelerar outros recursos visuais. Por exemplo, você pode diminuir a qualidade da iluminação, detalhes da textura, distância do desenho, etc. Na verdade, você é forçado a trocar a qualidade visual pela clareza visual. Se você escolher simplesmente aceitar a taxa de quadros mais baixa, estará trocando clareza de movimento e capacidade de resposta por melhor qualidade em cada quadro. Não há uma resposta correta aqui, já que diferentes jogos e diferentes jogadores atribuem valores diferentes a eles, mas há uma troca, aconteça o que acontecer.

Que tal voltar a um dimensionamento perfeito? Embora isso trate dos piores artefatos de dimensionamento, oferece o problema oposto. Por exemplo, a próxima resolução inferior que se ajusta perfeitamente a 3840 × 2160 (UHD 4K) é 1920 × 1080 (Full HD). Como mencionamos antes, isso significa quatro vezes menos pixels. Em hardware moderno, há uma boa chance de você não usar toda a potência da GPU com esta resolução.

Você pode usar esse headroom extra para aumentar outras configurações de qualidade visual ou pode aproveitar as vantagens de taxas de quadros mais rápidas, especialmente se você tiver uma tela capaz de exibi-los graças ao suporte para taxa de atualização rápida.

Nenhuma dessas soluções é ideal e há um grande abismo entre esses dois pontos onde você pode encontrar o equilíbrio perfeito entre resolução, taxa de quadros e qualidade de renderização. se ao menos essa resolução arbitrária parecesse boa. Durante a maior parte da história do painel plano, isso não aconteceu. Hoje as coisas são muito diferentes.

Resolução de saída vs. resolução de renderização

O primeiro conceito que nos ajuda a entender por que as resoluções não nativas não parecem horríveis em monitores de tela plana é o da resolução de renderização e da resolução de saída. A resolução de renderização é a resolução da imagem que o jogo renderiza internamente. A resolução de saída é a resolução do quadro que é realmente enviado ao monitor.

Por exemplo, se você tiver um PlayStation 5 conectado a um monitor 4K, o monitor relatará que está recebendo um sinal 4K. Isso é independente da resolução interna real do jogo. Por que se esforçar tanto para enganar a tela e fazê-la pensar que está obtendo uma imagem em 4K? Resumindo, é porque evita que o redimensionador embutido da tela seja ativado e permite que o desenvolvedor do jogo tenha controle total sobre como sua imagem é dimensionada da resolução interna para a resolução nativa da tela. Este é o segredo de porque a resolução nativa realmente não importa mais.

Nós temos a tecnologia

Os desenvolvedores de jogos agora têm todo um arsenal de técnicas de dimensionamento à sua disposição. Não pudemos cobrir todos eles aqui, mas existem alguns importantes que vale a pena conhecer.

Em primeiro lugar, se o jogo tem controle sobre o processo de dimensionamento, ele pode ter certeza de calcular os melhores valores de pixel na imagem final, derivados da renderização interna. Como o desenvolvedor do jogo tem controle total do processo de dimensionamento, ele pode ajustar seu dimensionador para reproduzir a aparência desejada para seu jogo específico.

O uso de uma técnica de dimensionamento interno personalizado também torna o  DRS ( Dynamic Resolution Scaling  ) possível. É onde cada quadro é renderizado na resolução mais alta possível, mantendo uma taxa de quadros alvo específica. O resultado final é um pouco como um streaming de vídeo, em que a qualidade varia dinamicamente de acordo com a largura de banda disponível. Exceto, DRS é muito mais refinado e reativo. Isso acaba sendo uma solução muito boa, porque seu jogo parece mais nítido quando não há muita coisa acontecendo e tem quedas de resolução no calor da ação quando o jogador tem menos probabilidade de notar.

Existem também técnicas avançadas para “reconstruir” imagens de baixa resolução em versões de alta resolução. Os métodos de reconstrução de imagens são basicamente métodos de dimensionamento inteligentes que não se limitam a multiplicar um número por dois. Por exemplo, TAA (Anti-Aliasing Temporal) usa informações de frames anteriores para tornar o frame atual mais nítido. O DLSS (Deep Learning Super Sampling) usa algoritmos de aprendizado de máquina para aprimorar imagens de baixa resolução com hardware especial encontrado em placas de vídeo Nvidia RTX. Freqüentemente, com resultados quase indistinguíveis dos 4K nativos.

A renderização quadriculada, comumente usada no console PS4 Pro da Sony, renderiza apenas 50% de cada quadro 4K em uma grade esparsa de pixels. As lacunas na grade esparsa são então derivadas dos pixels que estão lá e, em alguns casos, dos quadros anteriores. A grade de pixels também pode ser deslocada em um padrão alternado por quadro, melhorando a qualidade da reconstrução. Embora este método possa ser usado em qualquer hardware, o PS4 Pro na verdade possui hardware especial para melhorar o desempenho e a qualidade da renderização do tabuleiro de xadrez, razão pela qual muitos desenvolvedores optam por usá-lo lá.

Esta é apenas a ponta do iceberg, mas todos esses métodos são parte do motivo pelo qual a renderização em resoluções nativas não é mais um problema. Os desenvolvedores do jogo têm controle exato do processo de dimensionamento e da aparência da imagem final na saída de resolução nativa.

Percepção é tudo

A última razão pela qual não achamos que a renderização de resolução nativa seja algo que valha a pena perder o sono como alvo é que a resolução é apenas uma pequena parte do quebra-cabeça da qualidade da imagem. Em última análise, o que realmente importa é a qualidade da imagem que você percebe, não uma contagem arbitrária de pixels.

Por exemplo, uma imagem 4K de um boneco desenhado a lápis certamente é menos agradável aos olhos do que uma bela pintura renascentista em 1080p. Cor, contraste, suavidade, qualidade de iluminação, direção de arte e detalhes de textura são exemplos de fatores de qualidade de imagem em jogos que fazem parte da qualidade geral que você percebe. Avalie os visuais de um jogo de maneira holística e que reflita como ele deve ser jogado. Não por meio de uma lupa para contar os pixels individuais dançando na cabeça de um alfinete.