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O que é upscaling? Entenda como funciona

Por| Editado por Jones Oliveira | 03 de Fevereiro de 2024 às 17h00

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CD Projekt Red /Montagem/Felipe Vidal/Canaltech
CD Projekt Red /Montagem/Felipe Vidal/Canaltech

O upscaling é uma técnica que consiste em adaptar um conteúdo de resolução menor para uma tela de resolução maior. Isso acontece quando você assiste a um vídeo no YouTube que foi gravado em 1080p, mas está sendo exibido em uma televisão grande com resolução 4K, como se a imagem estivesse sendo esticada.

Inclusive, muitas pessoas acreditam que o upscaling é simplesmente o esticar de uma imagem para que ela caiba em uma TV ou monitor com resolução maior. Isso não é totalmente verdade, uma vez que as técnicas de upscaling mais recentes usadas em TVs, monitores, filmes e games contam com a ajuda de filtros e inteligência artificial para melhorar a qualidade final. 

Pixels e resoluções

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Antes de aprofundar no que é o upscaling, precisamos entender alguns conceitos básicos. Uma tela de TV ou monitor, independentemente do tamanho em polegadas, exibe imagens a partir de milhões de pixels. Os pixels 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 pixels na tela é o que define sua resolução. A maioria das TVs ainda trabalha na resolução Full HD, também chamada de 1080p. Isso significa que ela possui 1920 pixels de largura por 1080 pixels de altura (1920x1080). Fazendo essa conta, descobrimos que um monitor Full HD tem 2.073.600 pixels em sua tela. A título de comparação, a resolução 4K (3840x2160) possui 8.294.400 pixels.

Logo, quanto mais pixels uma tela possui, menor essas estruturas serão e, teoricamente, mais bonita será a imagem. Isso acontece pois 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?

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Como funciona o upscaling?

Para entender melhor o upscaling, é preciso 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 filme é Full HD, mas a TV funciona em 4K. 

Para resolver questões como essa, a indústria desenvolveu o upscaling. O upscaling possibilita utilizar o tamanho e formato total do dispositivo de saída (TV, monitor, etc) ao passo que ele vai preenchendo os pixels 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. 

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Dessa maneira, você consegue 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 técnica apenas possibilita a exibição dessa imagem em telas com essa resolução, mas não pense que o conteúdo exibido está sendo reproduzido nativamente.

Inclusive, imagens de conteúdos com upscaling perdem muita definição, afinal o processo quase que estica esses pixels 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?

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O upscaling não é nada novo, uma vez que é utilizado há algumas décadas em DVD Players. Porém, com o passar dos anos, mais tecnologias foram inseridas dentro dessa técnica para melhorar a qualidade final da imagem aumentada. Uma dessas tecnologias é a inteligência artificial. 

Diversas empresas usam soluções de IA e aprendizado de máquina diferentes no upscaling, portanto não há como apontar todos os usos desses recursos na técnica. No entanto, o mais comum é treinar um algoritmo que entende a posição e movimentação dos pixels para não somente gerar os pixels restantes que preencherão a imagem, como também automaticamente aplicar correções que suavizam os erros e imperfeições do conteúdo. 

Embora pareça algo simples, o upscaling com IA não é nada fácil. Para uma única imagem ser aumentada e passar por esse processo, os desenvolvedores precisam treinar uma linguagem de programação poderosa, somada a uma rede neural de ponta. Assim, essas tecnologias vão entender a fonte da imagem e aplicar filtros muito mais realistas de contraste e nitidez para deixar a imagem final mais bem trabalhada, parecendo realmente ser nativa em 4K — ou seja lá qual for a resolução pretendida. 

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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 funciona 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 notoriedade 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

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A ideia do upscaling em games é não somente aumentar a imagem para uma resolução final, como também realizar esse processo enquanto entrega 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.

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Benefício e malefícios do upscaling em jogos

Além de melhorar a taxa de quadros, o upscaling de técnicas como o DLSS, FSR e XeSS pode melhorar a qualidade de imagem. Isso acontece 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. 

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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

Com informações de MakeUseOf e NVIDIA