Category: Anti-aliasing

O que é anti-aliasing? Entenda como funciona a técnica de suavização de serrilhado

O que é anti-aliasing? Entenda como funciona a técnica de suavização de serrilhado

Nvidia DLSS em funcionamento (imagem: Reprodução/Nvidia)

O anti-aliasing é um método que utiliza computação gráfica para melhorar a qualidade da imagem em jogos. A tecnologia é capaz de suavizar as bordas de objetos, personagens e elementos, melhorando a experiência do usuário.

Seu funcionamento varia de acordo com o tipo de anti-aliasing. Alguns modelos são mais pesados e atuam diretamente na imagem renderizada pela placa de vídeo, já outros funcionam como um filtro, sem afetar o desempenho do dispositivo.

Entenda, a seguir, detalhes sobre diferentes técnicas de suavização de serrilhado e veja os principais tipos de anti-aliasing.

ÍndiceO que é anti-aliasing?Para que serve o anti-aliasing nos jogos?Como funciona o anti-aliasing?Quais são os tipos de anti-aliasing?Quais são as vantagens do anti-aliasing nos jogos?Quais são as desvantagens do anti-aliasing nos jogos?Qual é a diferença entre FXAA e TAA?Qual é a diferença entre FXAA e SMAA?Qual é a diferença entre FXAA e MSAA?Ativar o anti-aliasing deixa o jogo mais pesado?Vale a pena ativar anti-aliasing em jogos competitivos?

O que é anti-aliasing?

O anti-aliasing é uma técnica de computação gráfica que suaviza o efeito serrilhado de imagens e gráficos para a exibição ao usuário. Como os pixels são responsáveis por criar imagens em um jogo, é importante que a técnica de suavização de serrilhado atue para tornar as bordas mais suaves, assim como enxergamos na vida real.

Para que serve o anti-aliasing nos jogos?

O anti-aliasing serve para reduzir o efeito serrilhado em objetos, cenários e personagens de um jogo, aumentando a imersão e tornando os gráficos mais realistas.

Além disso, o AA melhora a percepção da qualidade visual, suavizando bordas e detalhes, o que garante imagens mais nítidas para o usuário principalmente em resoluções menores. Dessa forma, é possível ter gráficos com detalhamento maior enquanto joga.

Aplicação de anti-aliasing (imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)

Como funciona o anti-aliasing?

O anti-aliasing funciona como um filtro inteligente nas imagens renderizadas pela placa de vídeo (GPU). Essas imagens são compostas por pixels quadrangulares e de limites bem definidos, o que causa o efeito serrilhado em bordas de objetos ou texturas de personagens de um jogo, por exemplo.

A ideia do anti-aliasing é suavizar as imagens principalmente em resoluções menores, já que em resoluções mais altas o serrilhado é menos perceptível devido à maior densidade de pixels. Para isso, os algoritmos de renderização criam transições suaves nas bordas dos pixels, aprimorando a qualidade da imagem exibida ao usuário.

Além dos métodos tradicionais de AA, como FXAA (Fast Approximate Anti-Aliasing), TAA (Temporal Anti-Aliasing) e SSAA (Super-Sampling Anti-Aliasing), surgiram tecnologias modernas como o DLSS, da Nvidia, o FidelityFX (AMD) e o XeSS (Intel).

Embora não sejam anti-aliasing no sentido clássico, essas técnicas usam reconstrução de imagem e upscaling, o que também contribui para aumentar a taxa de quadros (FPS), oferecendo equilíbrio entre qualidade e desempenho.

Imagem comparativa das resoluções oferecidas pelo AMD FidelityFX no jogo Terminator Resistance (imagem: Reprodução/AMD)

Quais são os tipos de anti-aliasing?

Existem os seguintes tipos de anti-aliasing:

SSAA (Super-Sampling Anti-Aliasing): anti-aliasing implementado em GPUs nos anos 90. O SSAA renderiza em maior resolução e reduz para a resolução nativa para melhorar a qualidade da imagem. No entanto, pode afetar o desempenho do jogo;

MSAA (Multi-Sample Anti-Aliasing): anti-aliasing desenvolvido pela Microsoft, via DirectX em 1998, que aplica amostras apenas nas bordas de polígonos em jogos. O MSAA é mais eficiente que o SSAA, mas também impacta negativamente no desempenho;

CSAA (Coverage Sample Anti-Aliasing): o CSAA foi desenvolvido pela Nvidia em 2006 como uma melhoria do MSAA. É limitado às placas de vídeo da empresa, oferecendo melhor desempenho que os anti-aliasing anteriores;

EQAA (Enhanced Quality Anti-Aliasing): o EQAA foi criado pela AMD, em 2010, tendo funcionamento similar ao CSAA, da Nvidia. É restrito às placas de vídeo AMD, tendo qualidade e desempenho similar ao CSAA;

FXAA (Fast Approximate Anti-Aliasing): anti-aliasing que funciona como um filtro de pós-processamento para suavizar o serrilhado. Foi criado pela Nvidia em 2011, sendo um dos AA que menos afeta o desempenho de jogos;

SMAA (Subpixel Morphological Anti-Aliasing): anti-aliasing que utiliza métodos morfológicos para suavizar texturas com maior precisão. É leve e tem nitidez superior ao FXAA;

DLAA (Deep Learning Anti-Aliasing): o DLAA foi desenvolvido pela Nvidia em 2021, utilizando redes neurais para suavizar texturas. Tem qualidade alta, porém só funciona com placas de vídeo da linha RTX, da Nvidia;

TAA (Temporal Anti-Aliasing): anti-aliasing popularizado pela Unreal Engine em 2012. A tecnologia compara quadros e suaviza serrilhados com base em seu histórico;

TXAA (Temporal Approximate Anti-Aliasing): anti-aliasing semelhante ao TAA, desenvolvido pela Nvidia. É mais estável, porém pode deixar a imagem borrada durante o uso;

TAAU (Temporal Anti-Aliasing Upsampling): o TAAU é um anti-aliasing que combina TAA com a tecnologia de upscaling, buscando equilibrar nitidez e desempenho;

Nvidia DLSS (Deep Learning Super Sampling): tecnologia de upscaling da Nvidia que usa inteligência artificial para aumentar o desempenho gráfico em jogos. Usa algoritmos de Machine Learning para gerar imagens de alta resolução, elevando a taxa de quadros por segundo (FPS);

AMD FSR (FidelityFX Super Resolution): tecnologia de upscaling que aumenta a taxa de quadros e a qualidade da imagem, permitindo jogar em resoluções mais altas e com gráficos mais exigentes;

Intel XeSS (Intel Xe Super Sampling): tecnologia de upscaling da Intel que funciona de forma similar ao DLSS. Usa a IA dos núcleos Intel XMX nas GPUs Intel Arc para melhorar a qualidade da imagem em jogos.

Imagem comparativa do jogo Deliver Us The Moon com o DLSS (imagem: Reprodução/Nvidia)

Quais são as vantagens do anti-aliasing nos jogos?

Usar o anti-aliasing em jogos oferece as seguintes vantagens:

Redução do serrilhado: o anti-aliasing reduz o serrilhado nos gráficos de jogos, melhorando a qualidade de imagem principalmente em resoluções menores;

Melhora na qualidade de imagem: ao reduzir o serrilhado, o anti-aliasing possibilita deixar objetos, cenários e personagens com melhor aspecto visual;

Maior imersão: o anti-aliasing busca deixar os gráficos mais realistas, aumentando a imersão dos jogos para o usuário;

Maior desempenho (em alguns casos): tecnologias de upscaling — como DLSS, FSR e Intel XeSS — permitem melhorar a qualidade da imagem, sem afetar negativamente a taxa de quadros (FPS) dos jogos.

Quais são as desvantagens do anti-aliasing nos jogos?

O anti-aliasing pode causar problemas de desempenho, dependendo do tipo disponível pela sua GPU. Confira as desvantagens do AA a seguir:

Problemas de performance: alguns métodos de anti-aliasing podem causar problemas graves de performance em jogos. Métodos como SSAA e MSAA melhoram a qualidade da imagem, mas são extremamente pesados;

Imagens instáveis: usar anti-aliasing também pode causar instabilidade na geração de gráficos, como imagens borradas e perda de nitidez;

Imperceptível em altas resoluções: o anti-aliasing pode ser imperceptível em resoluções mais altas, como o 4K. Essa tecnologia é eficaz em resoluções mais baixas, já que os pixels são mais visíveis pelo usuário.

Qual é a diferença entre FXAA e TAA?

O FXAA (Fast Approximate Anti-Aliasing) é um tipo de anti-aliasing que usa pós-processamento na imagem, suavizando as bordas dos pixels. É uma tecnologia capaz de melhorar a imagem sem afetar tanto o desempenho do jogo. No entanto, é comum que a imagem fique menos nítida.

Já o TAA (Temporal Anti-Aliasing) também é um tipo de anti-aliasing, porém, usa frames como referência para suavizar as bordas dos pixels e reduzir o serrilhado em jogos. No entanto, é mais pesado que o FXAA e pode deixar rastros na imagem.

Qual é a diferença entre FXAA e SMAA?

O FXAA é um anti-aliasing leve que funciona como um filtro de pós-processamento para suavizar os pixels sem afetar o desempenho do jogo.

Já o SMAA (Subpixel Morphological Anti-Aliasing) atua diretamente nos pixels (até em subpixels), oferecendo qualidade superior ao FXAA. No entanto, pode causar problemas de performance e não funcionar em imagens com muita movimentação.

Qual é a diferença entre FXAA e MSAA?

O FXAA é um dos tipos de anti-aliasing mais leves disponíveis, pois funciona com um filtro de pós-processamento de imagem. No entanto, pode deixar os gráficos com menor nitidez.

Já o MSAA (Multi-Sample Anti-Aliasing) é um anti-aliasing com alto poder de processamento, melhorando significativamente a qualidade dos pixels e mantendo a nitidez. Porém, pode causar problemas de performance, caso o usuário não tenha componentes de alto processamento.

Ativar o anti-aliasing deixa o jogo mais pesado?

Varia de acordo com o tipo de anti-aliasing. Novas tecnologias como DLSS e FidelityFX são capazes de melhorar a qualidade de imagem sem afetar o desempenho do jogo. No entanto, métodos antigos de anti-aliasing podem deixar o jogo mais pesado, principalmente em dispositivos defasados.

Dessa forma, vale a pena escolher uma placa de vídeo que seja compatível com essas novas tecnologias para que o usuário use o anti-aliasing, sem afetar o desempenho.

Vale a pena ativar anti-aliasing em jogos competitivos?

Não, já que o foco em jogos competitivos é o desempenho do jogador, e não a qualidade da imagem. Como o anti-aliasing atua nos pixels de uma imagem renderizada, isso pode causar instabilidades gráficas e atrapalhar o jogador.

Além disso, a grande maioria dos tipos de anti-aliasing causam queda na taxa de quadros por segundo, o que também pode afetar o desempenho.
O que é anti-aliasing? Entenda como funciona a técnica de suavização de serrilhado

O que é anti-aliasing? Entenda como funciona a técnica de suavização de serrilhado
Fonte: Tecnoblog

O que é renderização? Saiba como funciona o processo de geração de imagens digitais

O que é renderização? Saiba como funciona o processo de geração de imagens digitais

Renderização é um processo da computação gráfica que transforma um conjunto de instruções em uma imagem digital 2D ou 3D. O procedimento gera o conteúdo visual de aplicações como jogos, simuladores e design gráfico. Entenda como o conceito funciona e quais são as suas principais técnicas.

O que é renderização? (imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)

ÍndiceComo funciona a renderização de uma imagem?O que é mapeamento de texturas?O que é shading?O que é anti-aliasing?O que é motion blur?O que é profundidade de campo?Quais são as principais técnicas de renderização de imagem?Rasterização de imagemImagem vetorialRay tracingRay castingPath tracingRenderização neuralEm quais áreas a renderização gráfica é usada?Como funciona a renderização no videogame?Como funciona a renderização no design gráfico?Como funciona a renderização em filmes e animações?Como funciona a renderização no navegador web?

Como funciona a renderização de uma imagem?

A renderização ocorre quando uma imagem é gerada com base em um conjunto de instruções e dados que descrevem as suas características, como formas geométricas, cores, projeção de luzes e sombras, texturas e reflexos.

As instruções são baseadas em modelos bidimensionais (2D) ou tridimensionais (3D) que definem como o conteúdo gráfico deve ser gerado. No ambiente de um jogo, por exemplo, esses dados determinam parâmetros como dimensões do cenário, texturas dos objetos, onde sombras devem projetadas e cor de cada pixel.

Embora a renderização possa ser feita com uma CPU, é mais comum o uso de uma GPU para esse fim. Isso porque a computação gráfica costuma envolver uma grande quantidade de operações. As GPUs permitem que numerosas operações sejam realizadas simultaneamente por terem estrutura para processamento paralelo.

Renderização gráfica (imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog))

As GPUs são ainda mais importantes na geração de conteúdo 3D, que são imagens que dão noção de profundidade. Há dois tipos principais de renderização tridimensional:

Pré-renderização: o conteúdo gráfico final é gerado depois de as instruções e dados brutos serem apresentados. É usado na criação de animações detalhadas de filmes ou em trabalhos arquitetônicos, por exemplo;

Renderização em tempo real: as imagens são baseadas em modelos 2D ou 3D, mas geradas à medida que as instruções são apresentadas. É muito usado em aplicações cujo conteúdo visual depende da ação do usuário, como jogos.

O que é mapeamento de texturas?

O mapeamento de texturas é uma etapa da renderização que aplica uma ou mais superfícies 2D em um objeto tridimensional. Trata-se de um passo que adiciona contexto e detalhes a uma formação gráfica. Nos games em primeira pessoa, por exemplo, o mapa de textura forma as paredes ou os níveis de solo do ambiente.

O que é shading?

O shading é um processo da renderização que gera um efeito de iluminação sobre superfícies ou pontos específicos de elementos gráficos. Esse efeito pode variar em intensidade e alcance para aumentar a percepção de profundidade, mudar a perspectiva de um objeto ou simplesmente criar pontos de sombra.

Aplicação de shading (imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)

O que é anti-aliasing?

Anti-aliasing é um método que atenua ou elimina o efeito de serrilhamento que se forma em elementos gráficos, sendo mais perceptível em seu contorno. Técnicas de anti-aliasing são frequentemente aplicadas nas etapas finais da renderização para aumentar a sensação de definição da imagem.

Aplicação de anti-aliasing (imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)

O que é motion blur?

Motion blur é um efeito de desfoque de movimento que é aplicado sobre objetos gráficos para criar uma percepção de deslocamento. A técnica pode ser implementada com tempo de duração e extensão do rastro variadas. Com isso, é possível gerar sensação de velocidade em jogos de corrida, por exemplo.

Efeito de Motion blur (imagem: Stefans02/Flickr)

Não confunda
O desfoque de movimento gerado intencionalmente na renderização gráfica não deve ser confundido com o motion blur que ocorre em TVs e monitores. Nesses equipamentos, o efeito de borrão é causado por limitações técnicas, como tempo de resposta lento, e costuma prejudicar a qualidade da imagem.

O que é profundidade de campo?

A profundidade de campo aplica um efeito de foco ou desfoque sobre elementos gráficos em relação ao ponto de observação da imagem. Na computação gráfica, o conceito é usado para gerar uma percepção de distância, deixando um objeto em primeiro plano totalmente nítido enquanto o fundo fica desfocado, e vice-versa.

Quais são as principais técnicas de renderização de imagem?

Como a renderização é aplicada sobre elementos gráficos ou tipos de conteúdo distintos (como jogos e animações), várias técnicas foram desenvolvidas para o procedimento. As principais são descritas a seguir.

Rasterização de imagem

A rasterização é um processo no qual uma imagem bidimensional é formada pixel a pixel, com cada um deles representando uma cor. Quanto maior o número de pixels, mais detalhado é o conteúdo gerado. Imagens rasterizadas são armazenadas em formatos como PNG, JPEG e Bitmap.

Imagem vetorial

Imagem vetorial é aquela gerada a partir de linhas e pontos definidos com cálculos matemáticos. A imagem pode ter formas alteradas e dimensões ampliadas ou reduzidas sem que isso cause distorções, pois toda modificação é baseada em recálculos.

Traços e pontos de vetorização (imagem: Vitor Pádua/Tecnoblog)

Ray tracing

Ray tracing (traçado de raios) é uma técnica que reproduz a forma como raios de luz são gerados no “mundo real” para reproduzir gráficos mais realistas em jogos 3D e animações. A técnica é suportada de modo nativo em placas de vídeo de linhas como Nvidia GeForce RTX e AMD Radeon RX.

Sem e com ray tracing (imagens originais: reprodução/Nvidia)

Ray casting

Ray casting é um método de renderização que gera imagens tridimensionais a partir de raios de luz que saem de um centro de projeção. Quando essa luz alcança um objeto gráfico, parâmetros como cor e brilho mudam de modo correspondente naquele ponto, aumentando o realismo da imagem.

Path tracing

Path tracing é um método de renderização usado para definir traçados que deixam a iluminação da imagem mais próxima da realidade. Difere do ray tracing e do ray casting por projetar os raios a partir de fontes de luz distribuídas na cena, e não da posição de observação.

Comparativo entre ray tracing, path tracing e rasterização (imagem: reprodução/Nvidia)

Renderização neural

A renderização neural é um método que usa redes neurais, um conceito atrelado à inteligência artificial, para gerar imagens a partir de um conjunto de cenas. O seu maior benefício é conseguir formar imagens realistas rapidamente, principalmente em chips que contam com NPU (unidade de processamento neural).

Em quais áreas a renderização gráfica é usada?

A renderização gráfica é usada em áreas como produção de jogos, design gráfico, animações e até navegação web. Confira, abaixo, as especificidades de cada aplicação.

Como funciona a renderização no videogame?

A renderização em tempo real é o método mais empregado nos jogos, pois as cenas e objetos precisam ser exibidos de acordo com a ação realizada pelo jogador. Essa dinâmica exige que o conteúdo seja produzido muito rapidamente, razão pela qual games com gráficos detalhados exigem GPUs avançadas.

Para aumentar o realismo visual ou permitir efeitos gráficos especiais, os jogos também podem aplicar técnicas de renderização como ray tracing e path tracing. Muitos títulos contam ainda com recursos que otimizam a renderização gráfica, como as tecnologias Nvidia DLSS e AMD FSR.

Jogo Call of Duty renderizado no Xbox (imagem: Ricardo Syozi/Tecnoblog)

Como funciona a renderização no design gráfico?

O design gráfico se beneficia de técnicas de pré-renderização por envolver aplicações nas quais os níveis de detalhamento importam mais do que a reprodução em tempo real, como projeto de produtos, modelagem 3D de componentes e trabalhos de comunicação visual.

Nesses segmentos, o uso de gráficos vetoriais é comum, mas imagens rasterizadas e técnicas como ray tracing também podem ser aplicadas, especialmente na fase de finalização do projeto. Como esses detalhes envolvem muito processamento, o design gráfico tende a exigir computadores com CPU e GPU de alto desempenho.

Como funciona a renderização em filmes e animações?

A renderização de vídeos baseados em computação gráfica é um processo que envolve aplicação de texturas, efeitos de movimento (como motion blur), sombras sobre objetos ou personagens, anti-aliasing, entre outros procedimentos. Nas animações mais sofisticadas, esse trabalho exige workstations avançadas.

Na produção de um longa-metragem ou de um série animada, a renderização pode demandar bilhões de arquivos e levar várias etapas para ser concluída. Por isso, estúdios como DreamWorks e Pixar usam datacenters para renderizar seus vídeos.

Processo de renderização de filme da Pixar (imagem: Museum of Science/Pixar)

Como funciona a renderização no navegador web?

Nos navegadores, a renderização consiste em transformar dados de códigos em HTML, CSS, JavaScript e outros padrões em informação visual. Dependendo do conteúdo a ser reproduzido, o navegador pode até usar aceleração por GPU para realizar esse trabalho com mais eficiência.
O que é renderização? Saiba como funciona o processo de geração de imagens digitais

O que é renderização? Saiba como funciona o processo de geração de imagens digitais
Fonte: Tecnoblog