Cuando entras en los ajustes gráficos de la gran mayoría de juegos para PC, podrás comprobar que uno de los que más aparecen es el Anti-Aliasing, y que este además suele ofrecer varias opciones. En este artículo vamos a explicarte qué es el Anti-Aliasing, para qué sirve y en qué influye cada uno de esos niveles que tiene disponibles para activar.
El problema de los dientes de sierra en los juegos en 3D ha estado siempre con nosotros y forma parte ya de nuestras partidas en muchos juegos. Sin embargo, es molesto y distrae por completo. Lo cual es normal por el hecho que nuestro cerebro detecta que eso no debería ocurrir. Al fin y al cabo, no vemos dientes de sierra cuando vemos una película o una serie en el televisor. Entonces, ¿por qué ocurre en un videojuego?
¿Qué produce los dientes de sierra en los juegos?
Muchas veces, al jugar a los juegos, habréis visto una molesta sensación en el que se ven dientes de sierra en los juegos. El cual es visualmente muy molesto, sin embargo, el motivo por lo que esto ocurre no se suele explicar cuando hablamos de efectos de Anti-Aliasing y es importante conocerlo para poder entender el concepto. La tarjeta gráfica cuando genera un fotograma en 3D, lo que hace primero es calcular la posición de los objetos para luego proyectarla sobre una pantalla y pintar cada punto de un color distinto.
Como bien sabéis, las imágenes se muestran en los monitores con píxeles, que no son sino diminutos cuadrados. Entonces, cuando en la imagen aparece una línea recta, es muy sencillo representarla con píxeles porque son rectos, pero, ¿qué pasa cuando intentas trazar una línea curva o una diagonal? Esos pequeños cuadrados se apilan unos al lado de otros, formando el fenómeno conocido como Aliasing, «escalones» o «dientes de sierra«.
Pues bien, la etapa en el pipeline 3D donde se convierten todos los datos basados en vértices en un espacio tridimensional a uno bidimensional basado en píxeles se le llama rasterizado. Como se puede ver se dibujan los polígonos en sus píxeles correspondientes. ¿Qué ocurre cuando no hay suficientes píxeles? Pues que la falta de información produce el problema. Es decir, el Anti-Aliasing principalmente se produce por el hecho que la escena se ha renderizado a menos resolución de lo que sería ideal
¿Qué es el Anti-Aliasing y para qué sirve?
El Anti-Aliasing es lo que llamamos un efecto de postprocesado de imagen. Por lo que se realiza después de que la tarjeta gráfica haya creado el fotograma. Su objetivo principal es suavizar los dientes de sierra de manera que las líneas que no son verticales u horizontales parezcan más homogéneas, eliminando o al menos mitigando este efecto de escalones.
El anti-aliasing primitivo explotaba una capacidad de las pantallas CRT y es que en estas al no existir el concepto de píxel dibujaban una línea de escaneo a pulso continuo, pero donde el voltaje de entrada iba variando para ir variando el color. Pues bien, en dichas pantallas ocurría muchas veces que se creaban periodos intermedios entre un color y otro. Los cuales bien aprovechados mejoraban la calidad de imagen. Pero, ¿cómo hacerlo? Sencillo, renderizando internamente el fotograma a más resolución. Esto requiere una potencia mucho más alta de lo normal como es obvio. A esto se le llamó Anti-Aliasing de super muestra. Donde la muestra es fotograma actual.
En las pantallas LCD, en cambio, su naturaleza es distinta. Por lo que tuvimos que esperar a que apareciesen resoluciones de 1 millón de píxeles en pantalla para poder dar el salto. Además de aplicar dichas técnicas fuera de los juegos, ya que el efecto de dentado que se producía en las letras las hacía ilegibles. A día de con Anti-Aliasing nos referimos a cualquier algoritmo que se haya diseñado para eliminar el efecto de los dientes de sierra. Aunque la técnica de tirar de fuerza bruta por resolución se ha visto reemplazada con el tiempo por formas más eficientes de utilizar la potencia de la GPU.
El Anti-Aliasing no es una técnica de reconstrucción de imagen
La forma básica de funcionamiento del Anti-Aliasing lo podemos ver en la imagen que tenéis más abajo.
Si os fijáis, la izquierda tenemos una línea diagonal en la que se aprecia claramente el Aliasing o dentado (esos pixels nítidos que parecen dientes de sierra). Lo cual ocurre incluso si no lo hacemos Zoom a la imagen. A la derecha podemos ver el filtro Anti-Aliasing aplicado. Si sois perspicaces entonces os daréis cuenta de que el caso de la derecha tiene más resolución. Pues bien, seguro que habéis cogido una imagen a más resolución y la habéis hecho más pequeña y da la sensación de no haber perdido información. En cambió si hacéis el cambio, al contrario, veréis que la calidad de imagen se resiente considerablemente.
Esto es debido a que no se puede crear la información que ha sido destruida o de la que no existe ningún tipo de referencia previa. Por este motivo, el Anti-Aliasing funciona de manera inversa a técnicas como el DLSS de NVIDIA, el XeSS de Intel o los FSR de AMD. Los cuales son tomados por muchos de manera errónea y por error de concepto como técnicas para suavizar el efecto de dentado.
Evidentemente, activar este parámetro tiene un efecto positivo en la calidad visual de los juegos. Sin embargo, hay una cosa que debéis tener en cuenta y es que aplicar este filtro que mitiga los bordes de sierra tiene cierto impacto en el rendimiento y puede reducir (y seguramente lo haga, de hecho) los FPS en los juegos, especialmente si tienes una tarjeta gráfica de gama baja o que tiene ya algunos años. Así que si al activarlo comprobáis que no es posible disfrutar de una tasa alta de frames, lo mejor es que lo volváis a dejar como estaba, apagado, y comenzar a pensar que lo mismo tenéis que hacer una actualización del hardware.
Tipos de Anti-Aliasing más comunes
Podemos calificar hoy en día los tipos de Anti-Aliasing en dos categorías distintas. Los primeros de ellos son los llamados espaciales, los cuales para aplicar el algoritmo toman solo la información del fotograma actual. El segundo tipo son los llamados temporales. Estos últimos aprovechan que la tarjeta gráfica guarda el fotograma final para la codificación de vídeo en la VRAM de la tarjeta para verificar el valor de cada píxel.
A día de hoy. La mayoría de los juegos que cuentan con este parámetro en sus ajustes gráficos, podremos seleccionar diferentes niveles. En esencia todos hacen lo mismo, pero unos lo hacen con una técnica y otros con otra y en diferentes intensidades, por lo que el efecto visual y el impacto en el rendimiento del juego no es el mismo. Así pues, vamos a ver los tipos de Anti-Aliasing más comunes que os vais a encontrar.
SSAA (Super Sampling Anti-Aliasing)
Es el más básico de todos y el primero en esta disponible en los juegos. A día de hoy ya no se utiliza por el hecho de tener un alto impacto en el rendimiento. Dado que fuerza a la GPU a renderizar los juegos a mayor resolución de la que se muestra y luego generar una imagen a la resolución de salida del monitor
MSAA (Multi Sampling Anti-Aliasing)
Aprovecha la capacidad de las GPU actuales para trabajar con varios búferes de imagen para eliminar los dientes de sierra. Por desgracia no se lleva bien con el renderizado por diferido que usan muchos títulos. Por si fuera poco, tanto NVIDIA como AMD acabaron añadiendo unidades de función fija para aplicar variantes propietarias del algoritmo como son el Coverage Sampling Anti-Aliasing) y el EQAA (Enhanced Quality Anti-Aliasing). El primero fue inventado por NVIDIA y el segundo por AMD. Por lo que son una variante del MSAA para ambas marcas.
Otra variante conocida es el FXAA (Fast Approximate Anti-Aliasing) que lo que hace es sacrificar eficiencia a cambio de ganar rapidez. Lo cual lo hace ideal para los PC que se queden cortos en potencia. El hecho de trabajar con valores aproximados y no exactos provoca un empeoramiento en la calidad de imagen.
FXAA (Fast Approximate Anti-Aliasing)
NVIDIA es el desarrollador de este algoritmo de anti-aliasing del espacio de pantalla. Se diferencias de otras técnicas similares en que requiere de menor capacidad de potencia de cómputo. Además, logra el suavizado de bordes irregulares no deseados según como aparecen en pantalla en vez de analizar los modelos 3D.
Como no se basa en geometría real, suavizará no solo los bordes entre triángulos, sino también los bordes dentro de texturas mezcladas en el canal alfa, de tal forma que los resultados que se puede obtener son parecidos a los de las capturas que tenéis justo aquí debajo.
MLAA (Morphological antialiasing)
Técnica que minimiza la distorsión cuando se representa una imagen de alta resolución en pantallas de menor resolución. Un ejemplo sería abrir una imagen en resolución 4K en un monitor de resolución 1080p. Esto se aplica a imágenes en 3D con movimiento, no en imágenes estáticas como fotografías.
Se diferencia de MSAA en que no funciona para el renderizado diferido. MLAA utiliza un filtrado posterior al procesado que detecta los bordes de la imagen y detecta patrones específicos. Consigue un suavizado mediante la fusión de pixeles en los bordes dependiendo del patrón y la posición dentro del patrón.
Anti-Aliasing Temporal
No se trata de una técnica, sino de muchas de ellas y en algunos casos se combinan con la que hemos descrito antes para conseguir una mayor precisión. Como ya hemos comentado, se basa para funcionar no solo en la información del fotograma actual, sino también de los anteriores.
¿Deberías utilizarlo en los juegos? ¿Qué modo elegir?
Pues la respuesta depende del PC y el juego al que te encuentres jugando. La elección de un tipo de AA sobre otro depende en primera instancia del desarrollador, el cual buscará el compromiso entre calidad de imagen y rendimiento. Al ser un efecto de post-procesado, fuerza a que los frames se tengan que renderizar más rápido para aplicarse posteriormente. La paradoja es que muchas veces sale mejor escoger una resolución un poco más alta que usar una técnica de Anti-Aliasing.
Por lo que si tu hardware tiene la potencia suficiente deberías activar el que te dé la mayor calidad de imagen a la mayor tasa de fotogramas con la mayor calidad de imagen. En el caso de que los drivers de AMD o NVIDIA hayan optimizado tu juego de manera automática, lo más seguro es que hayan cambiado el algoritmo de Anti-Aliasing que más se adecua a tu tarjeta gráfica. Sin embargo, hemos de ir con cuidado con esto, ya que si el driver dictamina que tu GPU no es lo suficientemente potente puede aplicar de forma directa técnicas de Anti-Aliasing de menor precisión y peor calidad de imagen. Nuestro consejo es que cojas algún programa como FRAPS para contar fotogramas y experimentes hasta encontrar el punto exacto.
FSR, DLSS y XeSS, ¿son un tipo de Anti-Aliasing?
Esto es polémico, y es que desde el momento en que se utiliza para generar una versión a mayor resolución de la imagen lo que se hace en teoría es que los dientes de sierra desaparezcan. Sin embargo, dichas técnicas juegan con un truco que no es otro que toda la escena se renderiza independientemente a la resolución antes del rasterizado. Es cuando la escena se proyecta en un lienzo compuesto por píxeles de dos dimensiones que el efecto del dentado por falta de precisión aparece. Pues bien, tanto el DLSS, como el FSR y el XeSS hacen una trampa y es que mandan a la GPU a realizar la parte del rasterizado:
- Una a menor resolución que es la que se continuará renderizando.
- Una a mayor resolución, la cual se usará como base para la reconstrucción de la escena.
Es decir, aunque no procesen el color de cada píxel, sí que generan un búfer de imagen a mayor resolución creando una versión a más resolución del fotograma final. Esto se hace por el hecho que dichas técnicas lo que hacen son predicciones y puede que el resultado final no sea el esperado. Por el momento no hay ninguna técnica basada en IA para el Anti-Aliasing. Un caso es el DLAA, pero es una forma de aplicar el Super Sampling.
AntiAliasing en la VR
Si estamos usando un casco de realidad virtual hemos de partir del hecho de que por la distorsión de la lente que tenemos ante nuestros ojos y el hecho de renderizarse la escena en estéreo, las normas clásicas del AntiAliasing cambian por completo, dado que pese a que la pantalla sigue siendo una del tipo LCD u OLED las características del medio son distintas.
Debido a que tenemos los ojos muy cercanos a la pantalla, la densidad por píxeles ha de ser mayor para que estos sean lo suficientemente pequeños. Nuestra visión solo puede diferenciar y ver elementos de un tamaño máximo en cuanto a pequeñez. Sabemos muy bien que, por ejemplo, ver una pantalla de móvil para que los puntos de la misma no los diferencie nuestra visión han de ser de 300 puntos por pulgada. Sin embargo, en la VR no vemos una pantalla, sino un entorno de 360º del cual vemos una parte limitada por el visor.
La metodología en ese caso es hablar de píxeles por grado de visión. Si nuestro casco de realidad virtual tiene un campo de visión de 110º, entonces hará falta una resolución de 6600 píxeles en horizontal. Algo que a día de hoy está muy alejado de lo que podemos conseguir tecnológicamente. De ahí a requerir Anti-Aliasing en los juegos, el problema es que es un efecto de postprocesado que suma tiempo de renderizado y es por ello que es preferible tirar de resolución a lo bruto en VR.
