Os resolvemos las dudas sobre el checkerboard, la resolución dinámica y nativa

Como ya hicimos hace tiempo con el anuncio de Project Scorpio y los famosos Teraflops, hemos observado que un alto número de usuarios siguen algo despistados con el tema de las resoluciones. Más o menos teníamos claro hasta ahora los juegos que iban a 1080p, los que iban a 900p o los que bajaban hasta 720p. Pero desde que The Witcher 3 abriera la veda con los “1080p dinámicos”, multitud de juegos han hecho uso de tecnología de reescalado dinámicas, que permiten que el juego mantenga el framerate a pesar de la carga gráfica en pantalla.

Pero ahora con las resoluciones 4K, la tecnología ha aumentado, los motores gráficos son más avanzados y son lo suficientemente sensibles para que los desarrolladores lo ajusten a las necesidades de cada plataforma. Sin embargo, en los usuarios se siembra la duda y las discusiones entre unos y otros se intensifican sin ni siquiera saber con certeza a lo que se están refiriendo los estudios en cada una de sus declaraciones.

Cada palabra puede significar un cambio importante: unos 4K nativos no pueden ser dinámicos ni usar el método de Checkerboard, pero sin embargo, siendo dinámicos, habría momentos en los que llegarían a ser nativos. ¿Ya os habéis liado otra vez, no? Vamos a intentar explicarlo de la manera más sencilla posible, para que se pueda comprender sin tener un nivel alto de conocimiento en la materia.

Empezamos con lo más básico: El escalado de imagen

El escalado de imagen o reescalado a la salida nativa, es una tecnología normalmente implementada en la consola o en el propio televisor, que “estira” la imagen hasta la resolución nativa del dispositivo de salida -la televisión-. Si conocéis un poco el mundo del PC, os voy a poner un ejemplo que prácticamente todos hemos vivido para que lo entendáis. En los monitores de ordenador estándar todos tienen un resolución nativa o de trabajo, cualquier resolución que configuréis por debajo de esa, notaréis que la definición no se mantendrá y se verá más borroso cada vez, porque el monitor siempre estirará esa imagen a su máximo nativo, independientemente de su calidad.

En la 2ª posición está el escalado que haría Xbox One S o cualquier televisor 4K. Fuente: Linus Tech Tips

Cada dispositivo tiene su propia tecnología para escalar la imagen, ya apenas ninguno estira la imagen sin más. Tanto Xbox One (1080p), Xbox One S (4K), Xbox One X (4K), o los televisores actuales, contienen chips dedicados sólo a este menester. Su objetivo es usar distintas técnicas de escaneo de la imagen para reducir los artefactos derivados de estirarla. Cuando nos referimos a estirar la imagen es básicamente hacer de un pixel, un subgrupo de varios, que debería de simular el color del original, así se consigue aumentar la resolución en base al renderizado original.

Aprovechemos esta coyuntura para explicar el dilema de Xbox One S y su soporte 4K. Al contrario que la Xbox One estándar, la Xbox One S cuenta con salida HDMI 2.0, que soporta resoluciones de hasta 4K, pero es que además también tiene el reescalador integrado que prepara la máquina para conectarla a un televisor 4K. Al tener un reproductor Blu-ray UHD, las películas si que las reproduce nativamente en 4K. Por eso, en parte, es una consola que está preparada para los televisores UHD. Y además, también cuenta con mejora de color HDR, que solamente podemos encontrar en este tipo de televisores.

Por tanto, si un juego va a 900p., Xbox One S reescalaría esa imagen hasta los 4K en un televisor compatible. La calidad no es ni mucho menos comparable a generar una imagen a una resolución más alta, pero si que es cierto que la mejora junto al HDR respecto al Full HD, es más que evidente.

¿Cuando hablamos de resolución nativa?

En este caso no son técnicas. La GPU de la consola genera cada frame a la misma resolución objetivo, sin tratamientos de escalado. Tanto si optamos por una salida a 1080p o FullHD (1920×1080 píxeles), o una a 4K o UltraHD (3840 x 2160 píxeles), es en este último caso es cuando podemos hablar de 4K nativo.

Escalado por resolución dinámica

Esta nueva técnica se usa desde 2011 gracias a Intel y un estudio que hizo cuando lanzó los procesadores Sandy-Bridge ese año. Es complejo de explicar, pero lo intentaremos. De manera muy sencilla, nuestra consola renderizará la imagen a un resolución variable dependiendo de la carga de trabajo. En pantalla, podremos ver -aunque al usuario le resultará difícil a simple vista- como hay momentos en los que el juego parece más definido de lo habitual y otros de mucha acción en los que el juego “se emborrona” un poco.

Este sistema establece como límite una resolución normalmente superior a la nativa y por debajo una inferior. Cuando la resolución renderizada baja se llama subsampling y cuando sube se le llama supersampling. Cada juego o motor gráfico tiene una serie de especificaciones determinadas que aplican mejoras de escalado distintas para que no se noten las bajadas de resolución: suavizado de bordes, también llamado en estos casos Antialiasing temporal, filtrado de texturas o mejora en el rasterizado (cuando la imagen 3D se convierte en 2D), etc…

Lo bueno de este método, es que como normalmente está basado en la carga de la GPU, si ese mismo motor gráfico lo aplicas a un hardware más potente, es escalable sin necesidad de parchear. Por eso, por ejemplo, Xbox One X se verá beneficiada de muchos títulos del catálogo de la One estándar automáticamente sin necesidad de parches.

La cuestión es que esta técnica parece que día a día será más habitual, ya que independientemente de que el juego vaya a 30 o a 60fps, ese framerate será estable y toda la carga gráfica se compensará con bajadas de resolución puntuales. Como siempre que se produce subsampling se necesita escalar la imagen para mantenerla a la resolución objetivo, estamos empezando a ver como los estudios empiezan a mezclar resolución dinámica y el checkerboarding, una nueva técnica de escalado que disimula casi a la perfección el escalado.

Escalado por Checkerboard

Quizá es la más compleja de explicar, más que nada porque hay muchas variantes dependiendo del desarrollador. En esta ocasión, el método checkerboard más común es que el motor gráfico “analiza” la anterior imagen para generar la nueva y rellenar los pixels no renderizados nativamente con una simulación casi perfecta. Evidentemente, cada pixel sólo puede contener un color, así que si quieres generar varios desde ese, tienes que analizar la imagen anterior exhaustivamente para componer la nueva imagen correctamente. Lo más común es usar el 50% de la resolución objetivo para reducir carga y simular tablas de 2×2 píxeles, que se interpolan para obtener el resultado final.

La cuestión es que de este “análisis” también se encarga la GPU, por tanto es un trabajo adicional a tener en cuenta, no se hace por arte de magia. Por eso, en el reciente caso de PS4 Pro, cuando se usa checkerboard, las resoluciones suelen ser de 1440p, pero cuando no se usa, los juegos pueden ampliar esa cifra nativamente, sin llegar a los 4K completos.

Aquí podemos ver una simulación del excelente resultado del Checkerboard frente al escalado simple. Fuente: NeoGAF

Hay muchos procesos intermedios desde que se analiza el pixel anterior hasta que se reproduce finalmente el resultado. Juegos como Rainbow Six Siege o Quantum Break, usaban de una manera distinta el checkerboard, generando varias imágenes al mismo tiempo de una resolución muy inferior a la habitual y combinándolas con algoritmos para dar como resultado una imagen próxima a la resolución nativa requerida. En este caso, la calidad del checkerboard también depende de la potencia de la GPU, por eso en Rainbow Six Siege, la versión de PS4 parecía más definida con respecto a la de Xbox One aún partiendo de las mismas imágenes de origen.

Precisamente por este mismo motivo, Xbox One X  debería tener un checkerboard con mejores resultados que el de PS4 Pro, por simple potencia de proceso, y eso no lo podrá evitar ningún desarrollador. Aunque en la práctica, apenas se notará la diferencia entre una y otra. Quizá Digital Foundry sea capaz de ver esos artefactos que resultan tan complejos de ver. Para los humanos, cuando ambas consolas usen checkerboard las diferencias serán inapreciables y solo cuando tengamos los 4K nativos encontraremos esa sensación de imagen perfecta.

Desde Generación Xbox somos los primeros que queremos entender estos complejos procedimientos de renderizado y escalado, por eso precisamente hemos intentado traeros de la manera más “amena” posible este artículo. Esperamos que os haya servido de algo y nos dejéis vuestras opiniones.