Odată cu răspândirea tehnologiei 4K în locuințele noastre, observăm o creștere a termenilor de marketing, cum ar fi „upscaling Ultra HD” (UHD). Totuși, upscaling-ul nu este o funcționalitate exclusivă, ci mai degrabă o metodă prin care televizoarele 4K pot reda conținut video la rezoluții inferioare, precum 1080p sau 720p.
Televizoarele includ tehnologie de upscaling
Upscaling-ul permite afișarea conținutului de rezoluție joasă pe întreaga suprafață a ecranului televizorului. Fără această funcție, un videoclip de rezoluție mică ar ocupa mai puțin de jumătate din ecran. Această caracteristică este prezentă pe toate televizoarele moderne. Chiar și televizoarele 1080p aveau această capacitate, fiind capabile să extindă conținutul 720p pentru a-l afișa pe ecranul 1080p la dimensiune completă.
Upscaling-ul UHD este ceea ce permite televizorului 4K să funcționeze cu conținut de diferite rezoluții. Acesta preia conținutul de rezoluție mai mică și îl adaptează la afișajul 4K.
Un conținut 1080p, redat pe un ecran 4K cu upscaling, poate arăta adesea mai bine decât același conținut redat pe un ecran 1080p nativ. Cu toate acestea, upscaling-ul nu este o soluție magică – imaginea rezultată nu va avea aceeași claritate ca un conținut 4K nativ. Să analizăm cum funcționează.
Rezoluția are două aspecte: fizic și vizual
Pentru a înțelege upscaling-ul, trebuie să avem o înțelegere clară a conceptului de rezoluție a imaginii. La prima vedere, este un concept destul de simplu. O imagine sau un videoclip cu o rezoluție înaltă va părea „mai bun” decât unul cu o rezoluție scăzută.
Cu toate acestea, tindem să omitem diferența dintre rezoluția fizică și rezoluția optică. Aceste două elemente conlucrează pentru a oferi o imagine de calitate și reprezintă baza înțelegerii upscaling-ului. Vom discuta și despre densitatea pixelilor, dar vom face acest lucru într-un mod concis și direct.
Rezoluție fizică: În specificațiile unui televizor, rezoluția fizică este denumită simplu „rezoluție”. Este numărul total de pixeli pe un ecran. Un televizor 4K are mai mulți pixeli decât un televizor 1080p, o imagine 4K având de patru ori mai mulți pixeli decât o imagine 1080p. Toate ecranele 4K, indiferent de dimensiunea lor, au același număr de pixeli. Deși un televizor cu o rezoluție fizică înaltă poate utiliza pixelii suplimentari pentru a oferi mai multe detalii, nu se întâmplă întotdeauna așa. Rezoluția fizică este dependentă de rezoluția optică.
Rezoluție optică: Acesta este motivul pentru care unele fotografii realizate cu o cameră veche pot arăta mai bine decât cele făcute cu o cameră digitală modernă. Atunci când o imagine este clară și are o gamă dinamică bună, aceasta are o rezoluție optică ridicată. Televizoarele pot pierde beneficiul rezoluției fizice înalte atunci când redau conținut cu o rezoluție optică slabă, ceea ce duce la imagini neclare și cu contrast scăzut. Uneori, aceasta este o consecință a procesului de upscaling, despre care vom discuta în curând.
Densitatea pixelilor: Aceasta reprezintă numărul de pixeli pe inch de ecran. Deși toate ecranele 4K au același număr de pixeli, pe ecranele mai mici, aceștia sunt mai apropiați, având o densitate mai mare. De exemplu, un iPhone 4K va avea o densitate de pixeli mai mare decât un televizor 4K de 70 inch. Menționăm acest aspect pentru a sublinia că dimensiunea ecranului nu este echivalentă cu rezoluția fizică, iar densitatea pixelilor nu definește rezoluția fizică a unui ecran.
Acum că am lămurit diferența dintre rezoluția fizică și cea optică, este timpul să abordăm upscaling-ul.
Upscaling-ul mărește dimensiunea unei imagini
Fiecare televizor dispune de algoritmi de interpolare, care sunt utilizați pentru a mări imaginile cu rezoluție mică. Acești algoritmi adaugă pixeli imaginilor pentru a le crește rezoluția. Dar de ce este necesară mărirea rezoluției unei imagini?
Rețineți că rezoluția fizică este determinată de numărul de pixeli ai ecranului și nu are legătură cu dimensiunea reală a televizorului. Un ecran 1080p are 2.073.600 de pixeli, în timp ce un ecran 4K are 8.294.400 de pixeli. Dacă un videoclip 1080p este afișat pe un televizor 4K fără upscaling, va ocupa doar un sfert din ecran.
Pentru ca o imagine 1080p să se potrivească pe un ecran 4K, trebuie să câștige aproximativ 6 milioane de pixeli prin procesul de upscaling, transformându-se astfel într-o imagine 4K. Totuși, upscaling-ul se bazează pe interpolare, care este un proces de estimare a valorilor.
Upscaling-ul poate reduce rezoluția optică
Există mai multe metode de interpolare a unei imagini. Cea mai simplă este metoda „celui mai apropiat vecin”. În acest proces, un algoritm adaugă o rețea de pixeli „goi” unei imagini și apoi estimează ce valoare de culoare ar trebui să aibă fiecare pixel, bazându-se pe cei patru pixeli învecinați.
De exemplu, un pixel gol înconjurat de pixeli albi va deveni alb, în timp ce un pixel gol înconjurat de pixeli albi și albaștri ar putea deveni albastru deschis. Este un proces simplu, dar poate lăsa artefacte digitale, neclarități și contururi neregulate într-o imagine. Altfel spus, imaginile interpolate prin această metodă au o rezoluție optică scăzută.
Stânga: imagine originală. Dreapta: imagine după interpolarea celui mai apropiat vecin.
Comparați cele două imagini. Imaginea din stânga este originală, iar cea din dreapta este rezultatul interpolării cu metoda celui mai apropiat vecin. Imaginea din dreapta arată neplăcut, deși are aceeași rezoluție fizică ca cea din stânga. Acest lucru se întâmplă la o scară mai mică de fiecare dată când televizorul 4K folosește interpolarea celui mai apropiat vecin pentru a mări o imagine.
„Așteptați un pic”, ați putea spune. „Televizorul meu 4K nou nu arată deloc așa!” Acesta este adevărat, deoarece nu se bazează exclusiv pe interpolarea celui mai apropiat vecin, ci folosește o combinație de metode pentru a mări imaginile.
Upscaling-ul încearcă să îmbunătățească și rezoluția optică
Interpolarea vecinului cel mai apropiat este o metodă directă de mărire a rezoluției unei imagini, care nu ține cont de rezoluția optică. Din acest motiv, televizoarele folosesc și alte două tipuri de interpolare: interpolarea bicubică (pentru netezire) și interpolarea biliniară (pentru clarificare).
Stânga: Exemplu de interpolare biliniară. Dreapta: Exemplu de interpolare bicubică.
În interpolarea bicubică (netezire), fiecare pixel adăugat unei imagini analizează cei 16 pixeli învecinați pentru a stabili culoarea. Rezultatul este o imagine mai „moale”. Interpolarea biliniară (clarificare), analizează doar cei mai apropiați doi vecini, generând o imagine mai „ascuțită”. Prin combinarea acestor metode și aplicarea unor filtre de contrast și culoare, televizorul poate genera o imagine cu o pierdere vizuală minimă a calității.
Desigur, interpolarea rămâne o estimare. Chiar și cu interpolarea adecvată, anumite videoclipuri pot avea un aspect neclar, mai ales dacă televizorul nu este foarte performant. Aceste artefacte devin și mai evidente atunci când imaginile de calitate foarte slabă (720p sau mai mici) sunt mărite la rezoluție 4K sau când imaginile sunt mărite pe televizoare mari cu densitate scăzută a pixelilor.
Imaginea de mai sus nu este un exemplu de upscaling de la un televizor. În schimb, este un exemplu de upscaling efectuat pentru lansarea DVD-ului HD Buffy The Vampire Slayer (preluat dintr-un eseu video al Pasiunea tocilarului). Este un exemplu elocvent (deși extrem) despre cum o interpolare slabă poate strica o imagine. Nu, Nicholas Brendon nu poartă machiaj de vampir, ci acesta a fost rezultatul upscaling-ului.
Deși toate televizoarele au funcția de upscaling, unele pot dispune de algoritmi mai performanți, ceea ce duce la o imagine mai bună.
Upscaling-ul este necesar și deseori imperceptibil
Cu toate imperfecțiunile sale, upscaling-ul este un lucru bun. Este un proces care, de obicei, funcționează fără probleme, permițându-vă să vizionați diverse formate video pe același televizor. Este perfect? Categoric, nu. De aceea, unii cinefili și pasionați de jocuri video preferă să se bucure de conținutul vechi pe echipamentele destinate. Însă, momentan, upscaling-ul nu este un motiv de entuziasm, dar nici de îngrijorare excesivă.
Este important de menționat că formatele video 8K, 10K și 16K sunt deja acceptate de unele dintre echipamentele pe care le folosim zilnic. Dacă tehnologia de upscaling nu va ține pasul cu aceste rezoluții înalte, este posibil să asistăm la o pierdere de calitate mult mai mare decât cea cu care suntem obișnuiți.
Având în vedere că producătorii și serviciile de streaming încă se concentrează pe tranziția la 4K, poate că nu ar trebui să ne îngrijorăm prea mult cu privire la 8K.