Anti-aliasing temporal: una bendición o una maldición?

Para bien o malo, el anti -aliasing temporal, o TAA, se ha convertido en un elemento definitorio de la calidad de la imagen en los juegos de hoy, pero es una bendición, una maldición o ambos? De cualquier forma que lo corte, esté aquí para quedarse, entonces, ¿qué es, por qué tantos juegos lo usan y qué pasa con todo el desenfoque?? En un momento, TAA no existía en absoluto, entonces qué métodos de anti-aliasing se usaron y por qué no se usan más?

Durante alrededor de una década completa, desde finales de los 90 hasta alrededor de 2010, la mejor anti-alias que pudo obtener fue SSAA-SUPERMANA ANI-ALIiasing. Los principios son notablemente sencillos. Para eliminar los Jaggies, desplegó recursos de GPU para hacer que la imagen sea una resolución mucho más alta y luego reducción de la escala. 8x SSAA en una pantalla de 1080p efectivamente se representa internamente a 8k (!), mientras que 4x SSAA se redujo de 4K en su lugar. Es el método de fuerza bruta, que ofrece una imagen estable con pequeña ruptura de subpíxeles y bordes prístinos. Cuando llegaron PS4 Pro y Xbox One X, Sony y Microsoft no solo vendieron jugadores en el sueño 4K, sino también en los beneficios de calidad de imagen de SSAA al hacer una resolución más alta y luego reducción de escala.

Sin embargo, el enfoque de la fuerza bruta significa que se requieren una gran cantidad de recursos de GPU. Usando Crysis 3 En un RTX 3070, 1080p nativo funciona a casi 200 cuadros por segundo sin que esté limitado por CPU. Sin embargo, 4x SSAA lo lleva a 70 fps, reduciendo a solo 19 fps a 8x SSAA.

La solución? MSAA, o anti-aliasing múltiple. Puedes pensar en MSAA como similar a SSAA con una diferencia profunda: solo la geometría es súper muestreada. Hasta donde sabemos, el 8800 GTX de NVIDIA fue el primer GPU en admitir 8x MSAA y mirar un ejemplo de desde el pasado: los Scrolls Elder: Oblivion: perdió alrededor del 35 por ciento de su rendimiento con 8x MSAA. Eso es significativamente pero en ningún lugar casi igual que nuestro RTX 3070 CISIS 3 Ejemplo, que perdió el 90 por ciento de su rendimiento. Al igual que SSAA, también hay modos de calidad, por lo que puede usar 2x o 4x para menos reducción de los bordes irregulares, pero menos éxito para el rendimiento. Sin embargo, con el tiempo, MSAA desapareció y solo un poco de títulos lo usan hoy.

Hay varias razones para esto. El primero se debe a la representación diferida, una técnica que aumenta la complejidad de la representación de una manera de gran rendimiento. Un ejemplo del efecto de la representación diferida sería cómo los juegos que usan iluminación diferida podrían aumentar en gran medida la cantidad de luces visibles en la pantalla: Killzone 2 de la efectividad de PS3 no fue el primer juego en usarlo, pero a menudo se cita como un ejemplo importante. MSAA podría integrarse en una tubería diferida, pero el costo para los desarrolladores fue excelente, al igual que la huella de la memoria.

Crysis 3 apoya la representación diferida y la MSAA, pero destaca varios problemas que deletrearon el final de su uso general en los juegos. Encender MSAA a 8x en ese juego casi a mitad de la tasa de cuadro a 1080p y a 4K es aún peor… y los resultados reales de su anti-aliasing no fueron convincentes. MSAA trabaja en geometría, recuerde, que se vuelve menos importante ya que el sombreado de píxeles definió mejor el maquillaje visual de un juego. Elementos como mapas normales, como se popularizan por DOOM 3, mostró que la iluminación del juego y los detalles del objeto fueron impulsados más por texturas que por geometría. Efectos como iluminación volumétrica y oclusión ambiental del espacio de pantalla (SSAO) tampoco jugaron bien con MSAA. Volviendo a Crysis 3, la suavización de borde todavía estaba presente pero alias especular (los bits brillantes!) no se abordaron, parecía pobre.

Aparecieron medidas de parada, como FXAA o SMAA, que son soluciones efectivamente posteriores al proceso que buscan bordes visibles después de que la escena ya se haya prestado, tratando de difuminar y suavizar esos bordes. Es una mejora en muchos escenarios, tiene una huella relativamente pequeña en los recursos de GPU, pero definitivamente suaviza la imagen y no tiene idea de la historia, lo que significa que un tratamiento diferente por cuadro podría conducir a discontinuidades visuales. Y es aquí donde vemos los comienzos de Taa.

El anti-aliasing temporal es otra forma de súper muestreo, pero en lugar de reducir la reducción de una imagen mucho más grande, los datos de los marcos anteriores se reprojectan en el actual. Y cuando se trabaja bien, tiene un comportamiento similar a SSAA: limpia todos los jaggies de todo tipo. Donde MSAA se rompe con alias de sombreador, AA temporal lo limpia bastante bien, creando una imagen mucho más suave que MSAA que puede no funcionar en absoluto. Dado que funciona como un súper muestreo, TAA también puede afectar cosas que no están hechas de geometría en absoluto. En Control, los efectos de trazado de rayos en el juego obtienen una suave de borde y limpieza adecuadas, lo que nunca sucedería con MSAA. La forma definitiva de TAA en este momento es el DLAA de NVIDIA (efectivamente DLSS renderizado a la resolución nativa) que en realidad puede verse significativamente mejor incluso que el súper muestreo estándar.

Los desarrolladores explotaron rápidamente esta impresionante propiedad de súper muestreo de TAA, a veces para mejorar el rendimiento. Efectos como reflejos, iluminación volumétrica, filtrado de sombras, oclusión ambiental o representación del cabello se representan en resoluciones más bajas y solo se convierten en ‘enteros’ una vez que TAA agrega datos de marcos anteriores para ‘terminar’ el efecto. Los desarrolladores están utilizando TAA no solo para limpiar los bordes irregulares en los juegos, sino para optimizar los efectos de los juegos y esconder dónde cortan las esquinas en la calidad. Sin embargo, el punto negativo aquí es obvio: si no desea usar TAA y puede apagarlo, los efectos de resolución más bajos se notan fácilmente y no se ven bien.

Sin embargo, las victorias pueden ser extraordinarias e incluso en términos anti-aliasing puros, el costo de TAA es relativamente pequeño. En Deus EX: la humanidad dividida, por ejemplo, solo el tres por ciento del tiempo de marco está ocupado con cálculos de TAA. La técnica suena increíble cuando observa sus positivos de forma aislada: mejor rendimiento y mejor anti -aliasing que la tecnología anterior, pero hay problemas, y la claridad de la imagen es obviamente uno de ellos. TAA resuelve imágenes suavizadas.

Un problema clave con TAA es que resuelve imágenes suavizadas. Parte de esto es solo la naturaleza de lo que es el anti-aliasing. Incluso SSAA tiene un factor de ablandamiento, técnicamente. Sin embargo, incluso teniendo en cuenta cómo toda la anti-alias suave una imagen, TAA es inherentemente aún más suave debido a cómo está integrando la información de los marcos anteriores al nerviar la imagen tan ligeramente para lograr su efecto. TAA generalmente se resuelve más suave que otras técnicas anti -aliasing de forma predeterminada, y puede encontrar esto agradablemente suave o puede que sea molesto.

Un gran aspecto de esto es lo lejos que estás de tu pantalla y cuán alta resolución está ejecutando tu juego. Si está más lejos de la pantalla, es posible que no tenga en cuenta la suavidad y puede apreciar los aspectos macro de TAA. Sin embargo, si estás más cerca, la suavidad se amplifica y se vuelve más obvia. Esa suavidad se vuelve aún más obvia si la resolución de la pantalla es más baja. Los usuarios de 1080p muestran a los usuarios mucho peores que 4K, hasta el punto en que considero que el ablandamiento en 4K no es un problema.

Este aspecto de la distancia de la pantalla y la resolución que hace que TAA parezca mejor o peor es clave para el problema general con TAA. Para las personas que juegan juegos de consola, a menudo juegan en televisores de alta resolución a unos metros de distancia, y la suavidad no es tan visible a tales distancias. Sin embargo, en PC, muchas personas están jugando mucho más cerca de sus pantallas, y a menudo con resoluciones más bajas. Entonces, si el desarrollador de un juego equilibra las opciones de calidad de imagen en su juego en función de la experiencia de la consola, una gran cantidad de usuarios de PC que están más cerca de sus pantallas a una resolución más baja podrían estar siendo subjetivamente una experiencia más suave donde las fallas de TAA son mucho más notables.

Otro problema con TAA es cómo se desdibuja en el movimiento: esto es algo que muestro más fácilmente en el video. Halo Infinite’S TAA es uno de los más borrosos cuando la pantalla se mueve, pero el comportamiento de difuminar la pantalla mientras la cámara se mueve se encontrará en casi todos los tipos de TAA; realmente no es un error tanto como una característica. Cuánto notará que es, una vez más, algo subjetivo, pero cuanto más baja sea su resolución y cuanto más cerca esté en su pantalla, más lo notará. También escala con velocidad de movimiento, por lo que creo que un usuario del mouse se verá más afectado que un usuario de Joypad.

Otro aspecto de TAA es que depende de la tasa de marco. Cuanto mayor sea la tasa de cuadro, más cerca sean los marcos muestreados, lo que significa menos error en los cálculos de reproyección y, por lo tanto, una mayor integridad de la imagen. Si juegas a una alta tasa de fotogramas, esto podría verse como un aspecto positivo, pero también diría que sesga la utilidad de Taa, lo que lo hace menos aplicable a ciertos tipos de juegos gráficos de ambiciones gráficas. Otro aspecto menos que favorable de TAA, es cómo puede crear famosos visibles en una imagen, pero el artefacto más atroz es el fantasma. Por lo general, no es el estado constante de TAA, pero casi todos los tipos de TAA son capaces de hacer esto y he encontrado tal comportamiento cientos de veces en mis años de revisión de juegos para la fundición digital en todas y cada una de las resolución. Incluso el vértice de los DLS de Taa – Nvidia – puede tener este problema.

Entonces, ¿es Taa una bendición o una maldición?? Digámoslo de esta manera: sin TAA, los gráficos en tiempo real no podrían haber progresado hasta el punto en que estamos ahora. Logros como el rastreo de ruta en tiempo real en juegos AAA como Cyberpunk 2077 no existiría sin los conceptos que Taa trajo a la mesa. En el lado de la consola, también significa que la diferencia entre las generaciones de la consola sería muy menor sin TAA. Sin TAA existente, se gastaría mucha potencia computacional en limpiar los bordes irregulares y no mejorar cosas como la iluminación y la geometría. La demostración de Matrix se despierta que se ejecuta en Xbox o PlayStation no sería posible sin la solución TSR de Epic: su propia versión de DLSS, de manera efectiva.

Para todos los problemas, veo a Taa como una gran cosa, pero soy simplemente una voz y hay una gran pluralidad de voces que deberían ser escuchadas más allá de la mía. Por ejemplo, juego muchos juegos en 4K y eso forma la base de mi experiencia, ya que la mayoría de los problemas clave de TAAS son menos visibles, pero si juegas en resoluciones más bajas como 1080p, las desventajas de TAA son mucho más obvias. Esto es crítico ya que una gran cantidad de usuarios juegan a 1080p basado en la encuesta de hardware de Steam.

Y dado que las desventajas de TAA como el fantasma, y el desenfoque será más obvio a 1080p, creo que la industria podría hacer bien en tratar a TAA como otras opciones que agregan desenfoque a los juegos. TAA debería poder desactivarse, muy parecido al desenfoque de movimiento siempre debe ser apagado, ya que es una opción de accesibilidad para las personas que obtienen el mareo.

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Además, realmente creo que debería haber alternativas simples y estándar disponibles para un usuario que no quiere usar TAA. En el Puertos de PC Spider-Man de Nixxes, por ejemplo, esos juegos definitivamente fueron diseñados alrededor de TAA para PlayStation, pero puede apagarlo o usar anti-aliasing simple de procesamiento si lo desea. Claro, FXAA o SMAA no son buenos para limpiar los bordes irregulares realmente, pero es mejor que nada y fácil de tener como alternativa.

La última razón por la cual TAA debería poder alternar se debe a la escala futura. En este momento, TAA existe principalmente porque es una conveniencia, pero dentro de 10 años, tal vez los usuarios prefieren simplemente una súper muestra sus juegos. Al armar esta pieza, cargué varios títulos más antiguos que podría correr maravillosamente con SSAA en mi RTX 4090. Entonces, tal vez los desarrolladores deberían permitir que TAA se desaguen a la prueba futura de su juego para el futuro, mucho más hardware.

A corto plazo, sin embargo, Taa está aquí para quedarse. En un mundo donde la ampliación del rendimiento a través del hardware está entregando rendimientos cada vez más diminecedores, el énfasis cambia a soluciones de software para entregar más de los saltos generacionales que obtenemos, y TAA es una herramienta potente para elevar el estado de la arte.