Tipos de antialiasing en los juegos

Empecemos con una definición:

El antialiasing es una tecnología que se utiliza para eliminar el efecto «dentado» que se produce en los bordes de varias imágenes planas o tridimensionales separadas que se muestran simultáneamente en una pantalla.

¿Por qué aparecen los «jaggies»? El problema es que los monitores de PC modernos están formados por píxeles cuadrados, lo que significa que sólo las líneas horizontales y verticales serán realmente rectas en ellos. Todas las líneas que están en ángulo se construirán a partir de píxeles que son diagonales entre sí, lo que provoca «dentelladas». Por ejemplo, en la parte derecha de la imagen hay una línea recta. Sin embargo, si lo amplías, puedes ver inmediatamente que no es recto en absoluto:

¿Cuál es el riesgo de eso en los juegos? En primer lugar, provocará un efecto de «parpadeo» cuando te muevas: esas líneas irregulares se reorganizarán constantemente, lo que distraerá del juego y hará que la imagen parezca poco natural. En segundo lugar, los objetos lejanos aparecerán borrosos.

Esto plantea inmediatamente la pregunta: ¿cómo eliminar estos efectos desagradables? La forma más fácil es hacer los píxeles más pequeños para el mismo tamaño de pantalla (en otras palabras, hacer la resolución más grande y aumentar la densidad de píxeles). Entonces las «irregularidades» aparecerán menos, y la imagen tendrá un aspecto más natural. Pero, por desgracia, este método, aunque sencillo, es caro, y para la tarjeta de vídeo supone una carga adicional bastante pesada. Y entonces, para mejorar la imagen sin cambiar el monitor, se inventó el antialiasing.

Tipos de antialiasing

SSAA (Supersample anti-aliasing) – es el antialiasing más duro, porque describe esencialmente el modo de desalisado que he dado más arriba: con el antialiasing cuatro veces (4x), la tarjeta gráfica prepara una imagen a cuatro veces la resolución que emite a la pantalla, luego hace un promedio del color de los píxeles adyacentes y lo emite a la resolución original. Resulta que la densidad de píxeles virtual es el doble que la de la pantalla, y las escaleras prácticamente dejan de ser perceptibles. Tiene un gran impacto en el rendimiento: por ejemplo, si la resolución del juego es de 1920×1080, la tarjeta gráfica tiene que preparar una imagen en 4K: 3840×2160. Sin embargo, el resultado es excelente: la imagen parece viva, no hay parpadeo:

MSAA (antialiasing multimuestra) – Una versión mejorada de SSAA que consume muchos menos recursos. Por ejemplo, ¿por qué antialiasing lo que está dentro de la textura si las escaleras sólo están en los bordes? Si la textura es una línea recta en ángulo con respecto al jugador, puedes suavizar sólo una zona y continuar el efecto en todo el borde de la textura. Como resultado, la carga de la tarjeta gráfica se reduce notablemente, y en términos de gravedad incluso 8x MSAA es notablemente más ligero que 4x SSAA con una calidad de imagen comparable.

CSAA y CFAA (antialiasing de muestreo de cobertura y antialiasing de filtro personalizado) – es esencialmente un MSAA ligeramente mejorado de Nvidia y AMD (que te permite seleccionar recuentos adicionales de píxeles «superpuestos», mediante los cuales puedes refinar el valor de color final del píxel de la pantalla que golpea el borde del triángulo). 8x CSAA/CFAA produce una calidad de imagen comparable a 8x MSAA, pero consume aproximadamente la misma cantidad de recursos que 4x MSAA. En la actualidad, no se utilizan ambos antialiasing: los desarrolladores de juegos decidieron utilizar un antialiasing unificado para todas las tarjetas de vídeo.

FXAA (Antialiasing rápido) – es un antialiasing rápido y poco exigente. El algoritmo es sencillo: se pasa por todos los píxeles de la imagen y se promedia el color de los píxeles vecinos. Supone un esfuerzo mínimo para la tarjeta gráfica, pero difumina la imagen (fíjate en la nitidez de las texturas de las piedras), haciendo que los objetos lejanos sean completamente irreconocibles:

Este tipo de antialiasing sólo tiene sentido si no soportas las escaleras, y tu tarjeta gráfica no puede manejar el mejor antialiasing. Es esencialmente una elección entre el desenfoque de la imagen y el escalonamiento.

MLAA (antialiasing morfológico) – El análogo de Intel del FXAA. Funciona de forma similar, pero el algoritmo es más complejo: toda la imagen se divide en partes en forma de Z, L y U, y el suavizado se realiza mezclando los colores de los píxeles que componen cada parte:

De las características: este es el único antialiasing que se ejecuta completamente en la CPU, por lo que no tiene casi ningún efecto sobre los fps en los juegos con una CPU potente. Debido al algoritmo más complejo, la imagen es de mayor calidad que con el FXAA, pero sigue estando muy lejos del MSAA 2x.

SMAA (Antialiasing Morfológico de Subpíxeles) – Una mezcla de FXAA y MLAA. Esencialmente, es un MLAA ligeramente mejorado, pero que se ejecuta en la tarjeta gráfica (ya que la CPU es mucho peor para el antialiasing). Proporciona una imagen comparable a la de MLAA, mejor que la de FXAA (fíjate en los barriles), pero consume más recursos:

Este antialiasing es un buen sustituto del FXAA, y en términos de nivel de carga de la tarjeta gráfica se sitúa entre la ausencia de antialiasing y el MSAA 2x, por lo que hay esperanza de que haya más juegos con él en el futuro.

TXAA(Antialiasing temporal) – Una nueva tecnología de antialiasing de Nvidia. A diferencia de otros tipos de antialiasing, que sólo funcionan con un fotograma (es decir, con imagen fija), éste es capaz de trabajar con objetos en movimiento y elimina bien el «parpadeo» de la imagen. Es esencialmente una mezcla de MSAA y SMAA, da una imagen de muy alta calidad, pero es un poco tiznado y muy exigente en recursos.

Resultado

En definitiva, ¿qué antialiasing elegir? Si tu tarjeta de vídeo no puede tirar del juego, deberías dejarlo sin antialiasing y mirar las escaleras, o elegir FXAA y ver el jabón. Si tu sistema es más potente, pero la MSAA aún no está a la altura, debes elegir la MLAA o la SMAA. Si tu tarjeta de vídeo puede manejar fácilmente 8x MSAA, deberías buscar SSAA o TXAA.