Resolução e FPS. Notam-se ou não?

A cada ano que passa o poder do hardware aumenta, e isso permite que se trabalhe com resoluções mais elevadas e melhor número de fotogramas por segundo. A discussão sobre se tal é notório ou não é grande, mas inglória! O aumento de resolução e FPS aumentam a qualidade de um jogo.

NOTA: Estando já farto de argumentos qe dão a entender que a resolução acaba por ser uma falácia e que as diferenças entre resoluções e fps só se visualizam em ecrãs de grandes dimensões, resolvi fazer um pequeno artigo que mostra no pequeno ecrã do vosso PC como as diferenças existem e se notam.

Resolução:

A evolução da tecnologia tem vindo a permitir trabalhar cada vez mais com mais pixels. Daí que surgiram dois standards, os 720p e os 1080p. No campo da informática a resolução intermédia de 900p surge igualmente como uma realidade.

Bem, 720p corresponde a um total de 1280 linhas por 720 colunas, ou um total de 921 mil e 600 pixels!



900p corresponde a uma resolução de 1600 linhas por 900 colunas, ou 1 milhão e 440 mil pixels!

1080p correspondem a um total de 1920 linhas por 1080 colunas, ou um total de 2 milhões, 73 mil e 600 pixels!

Dos 720p para os 900p temos um aumento de 56% de resolução. Dos 900p para os 1080p esse aumento é de 44%.

Apesar de podermos ser tentados a pensar que 56+44=100 e que como tal a diferença entre os 720p e os 1080p é de um aumento de 100% no número de pixels, essa é uma conta errada. Dado a base não ser a mesma, a soma não pode ser efectuada. E uma conta directa permite constactar essa realidade. Dos 720p para os 1080p há um aumento de 125% na resolução.

Com essa proporção em mente vamos criar uma imagem num quadriculado, e depois recriar a mesma usando 125% mais pixels de forma a ver o resultado.

Mona Lisa

Como é fácil de perceber, com 125% mais pixels é possível criar-se uma imagem como muito mais detalhe. Certa informação, como as linhas separadoras dos dedos e a boca e olhos, pura e simplesmente não existem na imagem da esquerda, sendo o nosso cérebro quem se encarrega de reconstruir essa informação a partir dos pequenos borrões de cor existentes.

Esta é uma realidade que vai existir SEMPRE. Independentemente da dimensão a que esta imagem é representada, desde que a densidade de pixels seja igual e suficiente para a representação da imagem mais complexa, a versão da direita possuirá sempre o dobro da informação da da esquerda.

Para vermos a mesma imagem mantendo a qualidade constantes havia que reduzir a sua dimensão de forma a que densidade de pixels por cm se mantenha igual. Eis um exemplo:

resolucoes

Uma das formas de se tentar manter a qualidade de uma imagem com resolução inferior em um ecrã com maior densidade de pixels é o re-escalamento de imagem. E muitos poderão ser tentados a pensar que o re-escalamento da imagem poderá melhorar a questão da falta de definição, mas tal é uma falsa afirmação. O re-escalamento é um mero processo de interpolação que calcula pixels intermédios baseados nas cores dos pixels adjacentes. Ou seja, não há forma de se obter informação onde ela não existe, sendo que apesar da melhoria de resolução e suavização nas passagens das cores dos pixels, não há efectivamente uma melhoria de imagem face ao original.

No global com diferenças menores, como dos 900p para os 1080p, um re-escalamento consegue bons resultados, mas nunca se equivale ao resultado de uma imagem nativa.

Vamos de seguida colocar uma imagem de Ryse em 1080p nativos e em 900p re-escalados para verem se notam a diferença, tendo o cuidado de apenas colocar um pedaço da imagem total de forma a que esta caiba sem re-escalamento em monitores com menores resoluções.

Ryse900p Ryse1080p

Existem dúvidas? Certamente muitos de vocês dirão que as imagens são basicamente iguais. E não critico quem pense assim. Mas na realidade não são!

A imagem de cima é 900p re-escalada para 1080p, a de baixo é a 1080p nativos. Que diferenças se notam? Na realidade elas são tantas que nem sei por onde começar.

A situação mais notória é o ligeiro “borratão”, ou falta de nitidez geral sobre a imagem (comparativamente falando, claro). Visualizando vemos que falta acuidade (sharpness) à imagem com menor resolução. Onde tal é mais notório é no penacho na cabeça da personagem onde a nitidez e a separação dos diversos fios é muito mais perceptível na imagem de baixo. Particularmente nas pontas dos fios na imagem de cima há uma menor nitidez de imagem

Mas depois temos a barba da personagem onde em baixo os pelos são mais notórios, e o trabalhado nas faixas verticais nas ombreiras da armadura onde algum rococó é notório na imagem de maior resolução, não sendo visível na de cima.

Ainda não conseguem ver a diferença? Que tal assim?

Sim, a imagem desfocada é a de 900p. E esse é o principal factor diferenciador. Seja a imagem em movimento ou não, não é possível ir-se buscar informação onde ela não existe, e o resultado é sempre idêntico. Na imagem re-escalada há uma desfocagem da imagem criada pelos pixels inventados no processo de interpolação (há uma ligeira movimentação da imagem devido a que no corte não consegui acertar exactamente no mesmo sítio).



E não há aqui nenhum ZOOM, mas sim um pedaço da imagem real, e o monitor onde estão a visualizar as diferenças certamente não é de 60 polegadas. E mesmo assim as diferenças estão visíveis!

A outra grande diferença, igualmente relevante no processo de re-escalamento é o Aliasiang. Não existindo informação, por existirem menos pixels, não se pode fazer mais do que suavizar um pouco a imagem, mas o resultado a nível de Aliasing é sempre muito abaixo da resolução nativa. Eis um exemplo, com três pedaços de imagem re-escaladas para 1080p e tendo como base uma imagem 720p, uma 900p e finalmente os 1080p nativos.

AliasingRes

O Aliasing é um dos elementos mais reveladores da falta de resolução, e não requer necessariamente que os objectos estejam longe, bastando que existam linhas inclinadas. E independentemente do re-escalamento (todas as imagens estão a 1080p), quanto menor a resolução base,  pior. No presente caso temos a mesma imagem a 720p re-escalado a 1080p na esquerda, 900p a 1080p no centro e 1080p nativos à direita.

O efeito é particularmente desagradável com a imagem em movimento. Vejamos a 720p e a 900p para verem como a diferença de resolução faz toda a diferença!

Apesar de me repetir, convêm ressaltar que estão a visualizar estas diferenças num monitor de PC que provavelmente em muitos casos nem sequer é 1080p, e não em um ecrã de 60 polegadas, provando-se assim que as diferenças existem. E acima de tudo… que se notam!

Fotogramas

Quando falamos em fotogramas há actualmente, devido às limitações de um display de 60 hz, basicamente dois standards, os 30 fps e os 60 fps. Muitos jogos optam por um número de fotogramas desbloqueado, mas o ideal é um número de fotogramas bloqueado como o que apresenta Forza 5 que nunca desce dos 60.

O número de fotogramas tem consequências na rapidez de resposta dos comandos. Quando mais fotogramas mais rápido necessita de ser o processamento de cada uma das imagens. E consequentemente mais facilmente veremos a ser reproduzido no ecrã a consequência do nosso movimento.

Mas será que as diferenças são notórias a olho nú?

Aqui é mais difícil de se distinguir as diferenças apenas olhando para o ecrã, especialmente quando os 30 fps e os 60 fps são constantes, sendo que estas acabam por ser mais perceptíveis no comando e no tempo de resposta do jogo.

O video que se segue demonstra bem essa realidade nos seus primeiros 40 segundos (a única parte que interessa ver). Apesar que poucos notarão a diferença na parte inicial do video que se segue, onde o balde é alvejado (O video está a apenas 30 fps por limitação do youtube), quando aos 15 segundos se mostra a movimentação que o cursor tem em ecrã de elevado contraste, torna-se evidente que com 30 fps a latência de resposta dos comandos é bem superior.

Para quem quiser ver alguns videos de 30 vs 60 fps, recomendamos que se dirijam a este website. As diferenças visuais existem, mas são difíceis de serem percebidas a olho nú uma vez que são 30 fps e 60 fps fixos (caso houvesse quebras de ambos os lados facilmente se perceberia qual é qual).

Naturalmente que uma imagem a 60 fps é mais fluída e perfeita, e os incrementos são mais realistas. O vídeo que se segue mostra como quando reduzimos a velocidade percebemos que os incrementos por fotograma a 30 fps são bem grandes e a imagem salta no ecrã (novo fotograma a cada 33 ms a 30 fps contra 16 ms a 60), algo que depois com o video corrido o nosso cérebro se encarrega de corrigir.

Este tempo de cálculo de cada frame ao descer para metade tem consequências na resposta e na qualidade do jogo jogado. Por isso entre 30 e 60 fotogramas há uma grande diferença na resposta que é basicamente o dobro, e esse é um dos motivos pelos quais os jogos querem idealmente alcançar os 60 fps.

Acréscimo

Um desafio final:

De seguida vou colocar trêss imagens de inFamous Second Son: Uma a 1080p nativo, outra a 900p, e outra a 720p re-escalados. Qual é qual?

Aqui vou tornar a coisa um pouco mais difícil ao meter uma imagem escura de modo a que o efeito de desfocagem seja menos notório, pelo que se terão de guiar por outras pistas referidas no artigo.

Respondam nos comentários e digam quais as pistas usadas.

Nota: Mais uma vez não temos nenhum Zoom, apenas um pedaço da imagem.



inf2

inf3

inf1

Conclusão

Basicamente a conclusão que se tira desta comparação é que as diferenças existem. E que se notam! Não adianta escamotear a realidade. Se são relevantes? Aí a resposta sincera, e por vários factores, é: NÃO! Aliás até aceito que uma pessoa menos despreocupada com estas questões não veja as diferenças a não ser que lhe chamem a atenção (daí o desafio final), mas o que já não aceito é que pessoas da industria digam que não vêem a diferença. Pois aí, ou não justificam o lugar que ocupam, ou mentem.



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