O upscaling é uma prática que envolve adaptar um conteúdo de menor resolução para uma tela com maior definição. Isso acontece quando se visualiza um vídeo no YouTube que foi gravado em 1080p, porém está sendo mostrado em uma televisão grande com resolução 4K, como se a imagem estivesse sendo ampliada.
Além disso, muitas pessoas acreditam que o upscaling é simplesmente o ato de esticar uma imagem para que ela se encaixe em uma TV ou monitor com resolução maior. Isso não é completamente verdade, uma vez que as técnicas mais atuais de upscaling utilizadas em TVs, monitores, filmes e jogos contam com o auxílio de filtros e inteligência artificial para aprimorar a qualidade final.
Pontos e definições
Antes de se aprofundar no significado do upscaling, precisamos compreender alguns conceitos fundamentais. Uma tela de TV ou monitor, independentemente do tamanho em polegadas, exibe imagens a partir de milhões de pontos. Os pontos são vários quadradinhos minúsculos que observamos quando olhamos bem perto da TV, e cada um deles é responsável por exibir uma fração da imagem total que vemos.
A quantidade de pontos na tela é o que determina sua resolução. A maioria das TVs ainda opera na resolução Full HD, também conhecida como 1080p. Isso significa que ela possui 1920 pontos de largura por 1080 pontos de altura (1920×1080). Fazendo essa conta, descobrimos que um monitor Full HD tem 2.073.600 pontos em sua tela. A título de comparação, a resolução 4K (3840×2160) possui 8.294.400 pontos.
Portanto, quanto mais pontos uma tela possui, menor essas estruturas serão e, teoricamente, mais bonita será a imagem. Isso ocorre porque um maior número dessas unidades significa mais definição e detalhes. Mas o que será que acontece quando fazemos o upscaling de um vídeo em 1080p para o 4K?
Modo de operação do upscaling
Para compreender melhor o upscaling, é necessário pensar em uma situação prática. Imagine que você conectou um PlayStation 3 em uma TV 4K ou conectou seu notebook nessa mesma TV. Tanto a imagem do jogo do PlayStation quanto a resolução do filme é Full HD, mas a TV funciona em 4K.
Para resolver questões como essa, a indústria desenvolveu o upscaling. O upscaling permite utilizar o tamanho e formato total do dispositivo de saída (TV, monitor, etc) ao passo que ele vai preenchendo os pontos vazios a partir da interpolação.
A interpolação é um conceito matemático que se refere a um método de criar novos dados a partir de dados previamente conhecidos. É como um quebra-cabeça com peças faltando para preencher um quadro muito grande: as novas pecinhas serão automaticamente geradas a partir de informações das peças anteriores e, então, o quebra-cabeça será montado.
Dessa forma, é possível jogar um game antigo em uma TV 4K, ou assistir a um filme com qualidade duvidosa sem precisar utilizar uma TV com a mesma resolução. No entanto, é preciso entender que o upscaling não transforma uma imagem Full HD em 4K. A prática apenas possibilita a exibição dessa imagem em telas com essa resolução, mas não pense que o conteúdo exibido está sendo reproduzido nativamente.
Além disso, imagens de conteúdos com upscaling perdem muita definição, afinal o processo praticamente estica esses pontos para caberem na resolução final pretendida. Para contornar isso, o upscaling ainda insere uma série de filtros de nitidez e contraste, visando amenizar a distorção visual e minimizar falhas.
Upscaling usa IA?
O upscaling não é algo novo, uma vez que é utilizado há algumas décadas em DVD Players. Porém, com o passar dos anos, mais tecnologias foram inseridas dentro dessa prática para aprimorar a qualidadeFinal do processo de ampliação da imagem. Uma dessas tecnologias é a inteligência artificial.
Diversas empresas utilizam soluções de IA e aprendizado de máquina distintas no upscaling, portanto não há como enumerar todos os usos desses recursos na técnica. No entanto, o mais comum é treinar um algoritmo que compreende a posição e movimentação dos pixels para não apenas gerar os pixels restantes que preencherão a imagem, como também aplicar automaticamente correções que suavizam os erros e imperfeições do conteúdo.
Embora pareça algo simples, o upscaling com IA não é nada simples. Para uma única imagem ser ampliada e passar por esse processo, os desenvolvedores precisam treinar uma linguagem de programação potente, somada a uma rede neural avançada. Assim, essas tecnologias vão compreender a fonte da imagem e aplicar filtros muito mais realistas de contraste e nitidez para aprimorar a imagem final, dando a impressão de ser nativa em 4K — ou qualquer que seja a resolução desejada.
Novamente, isso não significa que o processo de upscaling com IA transforma a imagem Full HD em 4K, por exemplo. A inteligência artificial acelera e melhora essa etapa, mas não é um recurso mágico totalmente perfeito.
Como ocorre o upscaling em jogos?
Além da utilização clássica para filmes e outros conteúdos exibidos na TV ou monitor, o upscaling tem se tornado cada vez mais comum no vocabulário dos gamers. A técnica ganhou muita atenção a partir de 2019, quando a NVIDIA introduziu o DLSS nas primeiras placas RTX 2000 com arquitetura Turing. Em 2021 foi a vez de a AMD anunciar o FidelityFX Super Resolution, enquanto a Intel entrou na brincadeira somente em 2022 com o XeSS.
A proposta do upscaling em jogos é não apenas aumentar a imagem para uma resolução final, como também realizar esse processo enquanto oferece mais FPS para o jogador. Embora as três técnicas acima funcionem de forma diferente, a ideia base é a mesma.
O usuário escolherá uma resolução nativa, como o 4K, e uma resolução de renderização, como o Full HD. A técnica consiste em reduzir a imagem em 4K até Full HD e depois reconstruir os pixels restantes de volta para a resolução original por meio de inteligência artificial, machine learning, algoritmos próprios e a adição de filtros para corrigir o conteúdo.
Novamente, isso varia muito conforme cada upscaling. O DLSS atualmente consegue remover mais imperfeições de ruído na imagem, enquanto o FSR e o XeSS são tecnologias abertas que não necessitam de placas de vídeo da NVIDIA para funcionar, por exemplo.
Prós e contras do upscaling em jogos
Além de melhorar a taxa de quadros, o upscaling de técnicas como o DLSS, FSR e XeSS pode aprimorar a qualidade de imagem. Isso ocorre porque as primeiras versões dessas técnicas tinham o objetivo de reparar o serrilhado gerado por defeitos da resolução nativa.
Assim, o upscaling pode trazer melhorias de imagem quando comparado a resolução nativa, desde que essa seja alta, como o 4K. No entanto, isso nem sempre acontece, já que o uso de upscaling em jogos também pode ocasionar bugs, crashes e alguns artefatos na tela quando não implementado corretamente no game.
O upscaling em jogos ainda serve para preservar os componentes de um PC. Ao aumentar a performance, a técnica pode ser capaz de reduzir a carga de uso do processador, por exemplo, fazendo com que o hardware trabalhe menos e continue entregando mais resultado na jogatina.
Isso também faz com que os componentes, principalmente as placas de vídeo, consigam durar um pouco mais na mão dos consumidores. Vale lembrar que muitas técnicas de upscaling são usadas em consoles atuais, como o Xbox Series X|S e o PlayStation 5.
