PS5 y Xbox Series X tienen un as en la manga para cumplir lo que nos han prometido, 4K a 60 FPS: la reconstrucción de imagen

PlayStation 5 y Xbox Series X tienen un objetivo común: establecer como estándar el juego a 4K y 60 FPS. Sony y Microsoft nos han vendido esta ambición desde que comenzaron a hablarnos de sus consolas de nueva generación, y tiene sentido. Los televisores 4K UHD se están popularizando poco a poco, por lo que es comprensible que los jugadores exijamos que el hardware de las nuevas consolas nos proporcione una experiencia satisfactoria cuando los utilizamos. Y la cadencia sostenida exigible para que esa experiencia sea posible es, precisamente, 60 fotogramas por segundo.

Sobre el papel el hardware de las nuevas consolas de Microsoft y Sony debería ser capaz de ofrecernos gráficos a 4K y una cadencia de imágenes sostenida de 60 FPS. PlayStation 4 Pro y Xbox One X ya lo hacen con algunos juegos, y el hardware de sus sucesoras es mucho más ambicioso. Sin embargo, si desviamos nuestra mirada hacia el mundo del PC nos daremos cuenta de que la promesa de PlayStation 5 y Xbox Series X no es pan comido en absoluto, sobre todo cuando entre en juego la tecnología de trazado de rayos (ray tracing). Y esto tiene una consecuencia que a los usuarios nos interesa conocer para mantener bajo control nuestras expectativas: es muy probable que las consolas de nueva generación no nos ofrezcan gráficos 4K nativos con todos los juegos.

La promesa de PlayStation 5 y Xbox Series X no es pan comido en absoluto, sobre todo cuando entre en juego el 'ray tracing'

Un PC de última hornada para juegos equipado con una tarjeta gráfica de gama alta, como, por ejemplo, una GeForce RTX 2080 Ti de NVIDIA, puede sufrir cuando se ve obligado a renderizar los gráficos a 4K aplicando ray tracing. Tanto, de hecho, como para que esos 60 FPS sostenidos no sean posibles en algunos juegos, por muy monstruosa que sea esta tarjeta gráfica, que lo es. Sin duda es un panorama sombrío que también se cierne sobre las consolas de próxima generación, pero no todo son en absoluto malas noticias. Y es que los gráficos 4K a 60 fotogramas por segundo, e incluso con cadencias superiores, son posibles tanto con el hardware para PC actual como en el de las próximas consolas.

La solución a este reto reside en las técnicas de reconstrucción de imagen, unas tecnologías relativamente complejas que persiguen liberar a la GPU de la mayor parte posible de la carga de trabajo con el propósito de que puedan alcanzar y superar los 60 FPS a 4K incluso al utilizar el ray tracing. De hecho, en realidad esto no es nada nuevo. PS4 Pro y Xbox One X ya recurren a esta estrategia para ofrecernos gráficos 4K en algunos juegos en los que, debido a su exigente carga gráfica, no es posible renderizar las imágenes a 4K de forma nativa manteniendo una cadencia de imágenes que los haga disfrutables.

De dónde venimos y hacia dónde vamos

Para los usuarios aceptar que la inversión que vamos a hacer en una consola de nueva generación no nos va a garantizar que podamos disfrutar todos los juegos con resolución 4K nativa es una faena. Sin embargo, tenemos razones fundadas para ser razonablemente optimistas. Y es que algunas de las tecnologías de reconstrucción de imagen que están siendo utilizadas actualmente en el mundo del PC ya nos están ofreciendo un resultado sorprendente debido a su gran cercanía al renderizado a 4K nativo. Una de las más prometedoras es DLSS (Deep Learning Super Sampling), una innovación de NVIDIA que recurre al muestreo mediante aprendizaje profundo para permitir a los procesadores gráficos de esta marca ofrecernos gráficos con una calidad muy cercana a los 4K nativos y una cadencia de imágenes sostenida de al menos 60 FPS.

La primera versión de la tecnología DLSS no arrojó los resultados espectaculares que NVIDIA describió cuando dio a conocer esta innovación, pero DLSS 2.0, su revisión, es muy prometedora porque introduce mejoras muy notables en las que no se apoya la primera versión. Esta tecnología, sin entrar en detalles complejos, renderiza las imágenes de los juegos a una resolución inferior a 4K para liberar a la GPU de una parte importante de la carga de trabajo. Después envía esos frames «aligerados» a SATURNV, un superordenador de NVIDIA especializado en la ejecución de algoritmos de inteligencia artificial, para que los procese mediante aprendizaje profundo tomando 64 muestras por píxel y devuelva imágenes en las que se ha recuperado el máximo nivel de detalle posible. El resultado de todo este proceso debe ser un acabado gráfico muy cercano a 4K nativo y con una cadencia de imágenes sostenida sensiblemente más alta que la que nos ofrece el hardware sin aplicar DLSS.

DLSS 2.0 introduce mejoras muy importantes con las que no cuenta la primera versión de esta tecnología, como las nuevas técnicas de retroalimentación temporal o la red de inteligencia artificial generalizada

Algunas de las mejoras que DLSS 2.0 introduce frente a la primera versión de esta tecnología son las nuevas técnicas de retroalimentación temporal, que permiten recuperar un mayor nivel de detalle; una utilización más eficiente de los Tensor Core de las GPU RTX de NVIDIA, y, la que sin duda es una de las mejoras más prometedoras, una red de inteligencia artificial generalizada capaz de trabajar con cualquier juego, y no solo con aquellos para los que ha sido previamente entrenada. Este vídeo de Digital Foundry es muy interesante porque ilustra muy bien cómo trabajan DLSS 2.0 sobre un PC y la técnica checkerboard en una PlayStation 4 Pro sobre un mismo juego: 'Death Stranding'.

El muestreo utilizando la tecnología checkerboard ha arrojado resultados muy convincentes en algunos juegos de PS4 Pro, como, por ejemplo, 'Horizon Zero Dawn', a pesar de que recurre a una estrategia algo más sencilla que DLSS. Grosso modo su filosofía consiste en renderizar las imágenes a una resolución inferior a 4K (normalmente a 1440p), una vez más con el propósito de liberar a la GPU de una parte del esfuerzo de cálculo, y expandirlas a 4K rellenando los píxeles que faltan. Para llevarlo a cabo un algoritmo analiza los píxeles que circundan a cada píxel ausente y aplica un procedimiento de suavizado de los bordes dentados para minimizar la presencia de los dientes de sierra (un efecto conocido como aliasing).

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Xbox One X es sensiblemente más potente que PlayStation 4 Pro, y esto ha hecho posible que pueda renderizar un abanico razonablemente amplio de juegos a 4K de forma nativa. Sin embargo, tanto la actual consola de Sony como la de Microsoft tienen a su disposición un abanico amplio de técnicas que les ayudan a lidiar con la resolución 4K de una forma más o menos satisfactoria. Una de las innovaciones con la que también nos viene bien estar familiarizados es la resolución dinámica, que, como podemos intuir, consiste en reducir temporalmente la resolución a la que se están renderizando las imágenes dentro de unos márgenes predefinidos para aligerar la carga de trabajo de la GPU y conseguir que la cadencia de imágenes por segundo no decaiga cuando la carga gráfica es muy alta. Esta técnica está siendo utilizada actualmente tanto por algunos juegos para PC como en Nintendo Switch, Xbox One y PlayStation 4.

Las tecnologías checkerboard, la resolución dinámica y el DLSS son solo algunas de las técnicas que los desarrolladores de videojuegos tienen a su disposición para equilibrar la calidad gráfica y la cadencia de imágenes por segundo de sus títulos, pero hay otras innovaciones que también persiguen este objetivo y que pueden trabajar codo con codo con ellas. En cualquier caso, no podemos pasar por alto que DLSS es una tecnología propietaria de NVIDIA, y Xbox Series X y PlayStation 5 incorporan una CPU y un motor gráfico desarrollados por AMD junto a Microsoft y Sony, por lo que no pueden recurrir a ella. Esta limitación parece complicar el panorama a las consolas de nueva generación, pero no tiene por qué ser así debido a que tenemos razones para pensar que RDNA 2, la arquitectura sobre la que se asientan tanto las próximas tarjetas gráficas de AMD como las GPU de PS5 y Xbox Series X, pondrá toda la carne en el asador.

El futuro de PS5 y Xbox Series X está vinculado a RDNA 2 de AMD

Esto es oficial: el procesador gráfico de las próximas consolas de Microsoft y Sony está diseñado sobre la arquitectura RDNA 2. Lo han confirmado tanto AMD como estas dos últimas compañías. No obstante, esto no significa que sus GPU sean idénticas. De hecho, no lo son en absoluto. Los ingenieros de Sony y Microsoft han trabajado junto a los de AMD para introducir en la GPU de sus consolas ingredientes propios que les permitan desmarcarse del hardware de la competencia, y por el momento la consola de Microsoft parte con ventaja porque su procesador gráfico es sensiblemente más potente, al menos si nos ceñimos a su capacidad de cálculo de operaciones en coma flotante: la GPU de Xbox Series X supera ligeramente los 12 TFLOPS, mientras que la de PS5 se conforma con unos más modestos 10,28 TFLOPS. Este no es el único ingrediente que determina la potencia de un procesador gráfico, pero es una medida que nos ayuda a hacernos una idea bastante certera de la potencia que tienen estos chips.

Desafortunadamente, aún no lo sabemos todo acerca de RDNA 2 porque AMD no ha desvelado todos los detalles acerca de su próxima arquitectura gráfica. Desde hace varias semanas está adquiriendo peso la posibilidad de que esta compañía presente sus tarjetas gráficas de gama alta con esta arquitectura durante los meses de septiembre u octubre, un poco antes de la llegada de PS5 y Xbox Series X. Y tiene sentido porque es razonable que prefiera dar a conocer su nueva arquitectura por sí misma y antes de que lleguen las consolas de nueva generación. La lógica también nos invita a dar por hecho que RDNA 2 es la apuesta de AMD para competir con las próximas GeForce RTX 30 de NVIDIA, que también se espera que lleguen en septiembre, o, como muy tarde, en octubre.

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Todo esto nos promete que los próximos meses van a ser emocionantes para los jugones, especialmente para los que disfrutamos indagando en el hardware, pero ¿con qué herramientas cuenta AMD para afrontar la reconstrucción de imágenes en los procesadores gráficos con arquitectura RDNA 2? Lo que tanto Sony como Microsoft han desvelado en sus sesiones técnicas dedicadas a sus nuevas consolas parece reflejar que tanto PS5 como Xbox Series X contarán con la tecnología VRS (Variable Rate Shading), algo muy razonable si tenemos en cuenta que esta innovación estará soportada de forma nativa por RDNA 2. Esta técnica permite a los desarrolladores afrontar el sombreado de los píxeles de cada fotograma priorizando aquellas regiones que van a tener un mayor impacto en la calidad de imagen, lo que tiene un impacto positivo tanto en el rendimiento como en la calidad gráfica.

La tecnología Image Sharpening de AMD también podría ser una de las que tenga un impacto beneficioso en el balance entre calidad gráfica y rendimiento al que aspiran las nuevas consolas. Esta innovación se apoya en un algoritmo que persigue mejorar el nivel de detalle de cada fotograma incrementando la nitidez de las zonas en las que se produce un cambio de contraste. Esta tecnología permite renderizar las imágenes de forma nativa a una resolución inferior a 4K para liberar a la GPU de una parte de la carga de trabajo, y a continuación reescala cada fotograma y lo procesa utilizando la estrategia que acabo de describir brevemente para recuperar el máximo nivel de detalle posible.

Las tecnologías Image Sharpening de AMD y DLSS de NVIDIA trabajan de una forma muy diferente, pero persiguen un mismo objetivo: ofrecernos gráficos con una calidad muy cercana a 4K, y, a la par, una cadencia de imágenes por segundo lo más elevada posible. No obstante, esto no significa que PS5 y Xbox Series X vayan a renunciar a la reconstrucción de imágenes mediante inteligencia artificial, que es lo que defiende DLSS. Microsoft y AMD han desarrollado una solución ingeniosa que va a permitir a Xbox Series X utilizar los núcleos estándar de la GPU de esta consola para hacer posible la ejecución eficiente de algoritmos de aprendizaje profundo que perseguirán incrementar la calidad de imagen. Y Sony también parece tener un as bajo la manga: una patente asociada a PS5 que, sobre el papel, describe una estrategia similar a la que ha desplegado NVIDIA con su DLSS. Aún no podemos estar seguros de cómo será la experiencia que nos propondrán Xbox Series X y PS5 cuando lleguen a nuestras casas, pero será interesante comprobar si realmente están a la altura de las expectativas que están generando.