Оскільки 4K замінює HD в наших будинках, виробники представляють цікавий маркетинговий жаргон, такий як «Ultra HD upscaling» (UHD). Але масштабування не є якоюсь унікальною функцією - воно просто дозволяє телевізорам 4K працювати з відеоформатами з більш низькою роздільною здатністю, такими як 1080p і 720p.
Всі телевізори мають масштабування
Підвищення масштабу означає, що контент з низькою роздільною здатністю заповнить весь екран телевізора. Без цього відео з низькою роздільною здатністю займає менше половини простору екрану. Це типова функція на всіх телевізорах. Навіть у телевізорах з роздільною здатністю 1080p це було можливо - вони могли масштабувати контент з роздільною здатністю 720p і відображати його в повноекранному режимі на екрані з роздільною здатністю 1080p.
UHD апскейлінг - це те, що змушує ваш 4K телевізор працювати як будь-який інший. Він може приймати контент з меншою роздільною здатністю і відображати його на весь екран 4K.
Контент з роздільною здатністю 1080p на екрані 4K часто виглядає краще, ніж контент 1080p на звичайному екрані 1080p. Але апскейлінг не чарівність - ви не отримаєте чіткого зображення, яке вийшло б із справжнього, оригінального контенту 4K. Ось як це працює.
Дозвіл існує на фізичному та візуальному рівні
Перш ніж приступити до масштабування, нам необхідно зрозуміти концепцію роздільної здатності зображення. На перший погляд, це відносно проста концепція. Зображення або відео з високою роздільною здатністю виглядає «краще», ніж зображення або відео з низькою роздільною здатністю.
Однак ми схильні забувати деякі ключові аспекти, а саме різницю між фізичною роздільною здатністю та оптичною роздільною здатністю. Ці аспекти працюють разом, щоб створити хороший імідж, і вони є основою для розуміння масштабування. Ми також збираємося охопити щільність пікселів - але не хвилюйтеся - ми зробимо все коротким і приємним.
- Фізичний дозвіл. У технічних характеристиках телевізора фізичний дозвіл називається просто «роздільною здатністю». Це кількість пікселів на дисплеї. Телевізор 4K має більше пікселів, ніж телевізор 1080p, а зображення 4K в чотири рази більше, ніж зображення 1080p. Всі 4K-дисплеї, незалежно від їх розміру, містять однакову кількість пікселів. Хоча телевізори з високою фізичною роздільною здатністю можуть використовувати свої додаткові пікселі для додаткової деталізації, це не завжди виходить так. Фізична роздільна здатність залежить від оптичного дозволу.
- Оптична роздільна здатність. Ось чому ваші старі одноразові фотоапарати виглядають краще, ніж модні фотографії з вашого вичурного друга. Коли фотографія виглядає чіткою і має чіткий динамічний діапазон, вона має високу оптичну роздільну здатність. Телевізори іноді втрачають свою високу фізичну роздільну здатність, відображаючи відео з паскудною оптичною роздільною здатністю. Це призводить до розмитих зображень і контрасту. Іноді це результат масштабування, але ми повернемося до цього через хвилину.
- Щільність пікселів: кількість пікселів на дюйм на дисплеї. Всі дисплеї 4K містять однакову кількість пікселів, але на менших дисплеях 4K пікселі розташовані ближче один до одного, тому вони мають високу щільність пікселів. Наприклад, 4K iPhone має вищу щільність пікселів, ніж 70-дюймовий 4K телевізор. Ми згадуємо це, щоб підкріпити ідею про те, що розмір екрану не те ж саме, що фізична роздільна здатність, і що щільність пікселів екрану не визначає його фізичну роздільну здатність.
Тепер, коли ми всі усвідомили різницю між фізичною та оптичною роздільною здатністю, настав час перейти до масштабування.
Підвищення якості робить зображення «більше»
Кожен телевізор містить безладні алгоритми інтерполяції, які використовуються для підвищення якості зображення з низькою роздільною здатністю. Ці алгоритми ефективно додають пікселі до зображення, щоб збільшити їх роздільну здатність. Але навіщо вам потрібно збільшувати роздільну здатність зображення?
Пам'ятайте, що фізична роздільна здатність визначається кількістю пікселів на дисплеї. Це не має нічого спільного з реальним розміром вашого телевізора. Екран телевізора 1080p складається всього з 2 073 600 пікселів, а екран 4K - 8 294 400. Якщо ви показуєте відео 1080p на 4K-телевізорі без масштабування, воно займе тільки чверть екрану.
Щоб зображення з роздільною здатністю 1080p відповідало дисплею 4K, йому необхідно набрати 6 мільйонів пікселів у процесі масштабування (після чого воно стане зображенням 4K). Однак апскейлінг залежить від процесу, званого інтерполяцією, який насправді є просто прославленою грою в здогадки.
Підвищення масштабу знижує оптичну роздільну здатність
Є декілька способів інтерполювати зображення. Найбільш базова називається інтерполяція «найближчий сусід». Щоб виконати цей процес, алгоритм додає сітку «порожніх» пікселів до зображення, а потім вгадує, яке значення кольору повинен мати кожен порожній піксель, переглядаючи його чотири сусідні пікселі.
Наприклад, порожній піксель, оточений білими пікселями, стане білим; тоді як порожній піксель, оточений білими і синіми пікселями, може вийти світло-блакитним. Це простий процес, але він залишає багато цифрових артефактів, розмитості та різких контурів на зображенні. Іншими словами, інтерполовані зображення мають погану оптичну роздільну здатність.
Порівняйте ці два зображення. Один ліворуч не редагується, а інший праворуч є жертвою процесу інтерполяції найближчого сусіда. Зображення справа виглядає жахливо, хоча фізична роздільна здатність у нього така ж, як і у ліворуч. Це відбувається в невеликих масштабах кожного разу, коли ваш 4K-телевізор використовує інтерполяцію найближчого сусіда для збільшення масштабу зображення.
«Почекай хвилинку», - кажете ви. «Мій новий 4K-телевізор не виглядає так!». Ну, це тому, що він не повністю покладається на інтерполяцію найближчого сусіда - він використовує поєднання методів для масштабування зображень.
Підвищення масштабу намагається досягти оптичного дозволу, занадто
Отже, інтерполяція найближчого сусіда некоректна. Це метод грубої сили для збільшення роздільної здатності зображення, який не враховує оптичну роздільну здатність. Ось чому телевізори використовують дві інші форми інтерполяції поряд з інтерполяцією найближчого сусіда. Вони називаються бікубічною (згладжуючою) інтерполяцією і білінійною (різкою) інтерполяцією.
При бікубічній (згладжувальній) інтерполяції кожен доданий до зображення піксель звертається до своїх 16 сусідніх пікселів, щоб отримати колір. Це призводить до того, що зображення явно «м'яке». З іншого боку, білінійна (підвищує різкість) інтерполяція дивиться тільки на двох найближчих сусідів і створює «різке» зображення. Поєднуючи ці методи і застосовуючи деякі фільтри для контрастності і кольору, ваш телевізор може генерувати зображення без помітних втрат в оптичній якості.
Звичайно, інтерполяція - все ще гра в здогадки. Навіть при правильній інтерполяції, деякі відео можуть збільшувати «ореоли» після масштабування, особливо якщо ваш дешевий телевізор відстій при збільшенні масштабу. Ці артефакти також стають більш помітними, коли зображення наднизької якості (720p і нижче) масштабуються до роздільної здатності 4K або коли зображення масштабуються на шалено великих телевізорах з низькою щільністю пікселів.
Наведене вище зображення не є прикладом масштабування з телевізора. Замість цього це приклад масштабування, зробленого для релізу HD DVD Buffy The Vampire Slayer (взятого з відео-есе Passion of The Nerd). Це хороший (хоча й екстремальний) приклад того, як погана інтерполяція може зіпсувати зображення. Ні, Ніколас Брендон не носить воскової вампірської косметики, це саме те, що сталося з його обличчям під час процесу масштабування.
У той час як всі телевізори пропонують масштабування, деякі можуть мати кращі алгоритми масштабування, ніж інші, що призводить до кращої картини.
Прискорення необхідне і рідко помітно
Навіть при всіх своїх недоліках, апскейлінг - це добре. Це процес, який зазвичай проходить без сучка і дозволяє вам дивитися різні формати відео на одному телевізорі. Це ідеально? Звичайно, ні. Ось чому деякі любителі кіно і відеоігор воліють насолоджуватися старим мистецтвом за призначенням: телевізори зі старою дупою. Але, на даний момент, апскейлінг не є чимось, що може бути занадто схвильованим. І це не те, щоб занадто засмучуватися.
Варто зазначити, що формати відео 8K, 10K і 16K вже підтримуються деякими апаратними засобами, які ми використовуємо щодня. Якщо технологія масштабування не може зрівнятися з цими форматами високої роздільної здатності, є ймовірність, що це призведе до набагато більшої втрати якості, ніж ми звикли.
Оскільки виробники і потокові сервіси все ще тягнуть свої ноги в бік 4K, можливо, нам поки не варто турбуватися про 8K.
