Eftersom 4K ersätter HD i våra hem, presenterar tillverkarna ett intressant marknadsföringsjargong, som "Ultra HD-uppskalning" (UHD). Men uppskalning är inte någon unik funktion - det gör bara 4K-TV-apparater att arbeta med videoformat med lägre upplösning, som 1080p och 720p.
Alla TV-apparater har uppskalning
Uppskalning innebär att innehåll med låg upplösning fyller hela din TV-skärm. Utan den tar en video med låg upplösning mindre än hälften av skärmutrymmet. Detta är en typisk funktion på alla TV-apparater. Till och med 1080p-TV-apparater hade det - de kunde uppskala 720p-innehåll och visa det i helskärmsläge på en 1080p-skärm.
UHD-uppskalning är det som får din 4K-TV att fungera som alla andra. Det kan ta innehåll med lägre upplösning och visa det på hela 4K-skärmen.
Uppskalat 1080p-innehåll på en 4K-skärm ser ofta bättre ut än 1080p-innehåll på en vanlig 1080p-skärm. Men uppskalning är inte magiskt - du får inte den skarpa bilden du skulle ha från äkta, inbyggt 4K-innehåll. Så här fungerar det.
Upplösning finns på en fysisk och visuell nivå
Innan vi går in i uppskalning måste vi förstå begreppet bildupplösning. I ett ögonblick är det ett relativt enkelt koncept. En bild eller video med hög upplösning ser “bättre” ut än en bild eller video med låg upplösning.
Men vi tenderar att glömma några nyckelaspekter , nämligen skillnaden mellan fysisk upplösning och optisk upplösning. Dessa aspekter arbetar tillsammans för att skapa en bra bild och de är grunden för att förstå uppskalning. Vi kommer också att täcka pixeldensiteten - men oroa dig inte - vi kommer att hålla sakerna korta och söta.
- Fysisk upplösning : På ett TV-specifikationsark kallas den fysiska upplösningen helt enkelt för "upplösning". Det är antalet pixlar på en skärm. En 4K-TV har fler pixlar än en 1080p-TV, och en 4K-bild är fyra gånger större än en 1080p-bild. Alla 4K-skärmar, oavsett storlek, innehåller samma antal pixlar. Medan TV-apparater med hög fysisk upplösning kan använda sina extra pixlar för att erbjuda ytterligare detaljer, fungerar det inte alltid på det sättet. Fysisk upplösning är beroende av optisk upplösning.
- Optisk upplösning : Det är därför dina gamla engångskamerafoton ser bättre ut än din pretentiösa väns snygga digitalkamerafoton. När ett foto ser skarpt ut och har ett klart dynamiskt omfång , den har en hög optisk upplösning. TV-apparater slösar ibland bort sin höga fysiska upplösning genom att visa video med en skit optisk upplösning. Detta leder till suddiga bilder och kontrast. Ibland är detta ett resultat av uppskalning, men vi kommer tillbaka till det om en minut.
- Pixel densitet : Antalet pixlar per tum på en skärm. Alla 4K-skärmar innehåller samma antal pixlar, men på mindre 4K-skärmar är pixlarna närmare varandra, så de har en hög pixeldensitet. En 4K iPhone har till exempel en högre pixeltäthet än en 70-tums 4K-TV. Vi nämner detta för att förstärka idén att skärmstorlek inte är samma sak som fysisk upplösning och att skärmens pixeldensitet inte definierar dess fysiska upplösning.
Nu när vi alla är uppskattade över skillnaden mellan fysisk och optisk upplösning är det dags att gå in i uppskalning.
Uppskalning gör en bild ”större”
Varje TV innehåller en röra av interpoleringsalgoritmer, som används för att uppskalera bilder med låg upplösning. Dessa algoritmer lägger effektivt till pixlar i en bild för att öka deras upplösning. Men varför skulle du behöva öka en bilds upplösning?
Kom ihåg att fysisk upplösning definieras av antalet pixlar på en skärm. Det har ingenting att göra med den faktiska storleken på din TV. En 1080p TV-skärm består av endast 2 073 600 pixlar, medan en 4K-skärm har 8 294 400. Om du visar en 1080p-video på en 4K-TV utan uppskalning tar videon bara upp en fjärdedel av skärmen.
För att en 1080p-bild ska passa en 4K-skärm måste den få 6 miljoner pixlar genom uppskalningsprocessen (vid vilken tidpunkt blir den en 4K-bild). Uppskalning är dock beroende av en process som kallas interpolering, som egentligen bara är ett förhärligat gissningsspel.
Uppskalning Minskar optisk upplösning
Det finns flera sätt att interpolera en bild. Den mest grundläggande kallas "närmaste granne" interpolation. För att utföra denna process lägger en algoritm till ett nät med "tomma" pixlar till en bild och gissar sedan vilket färgvärde varje tom pixel ska vara genom att titta på dess fyra angränsande pixlar.
Till exempel blir en tom pixel omgiven av vita pixlar vit; medan en tom pixel omgiven av vita och blå pixlar kan bli ljusblå. Det är en okomplicerad process, men det lämnar många digitala artefakter, oskärpa och robusta konturer i en bild. Med andra ord har interpolerade bilder en dålig optisk upplösning.
Jämför dessa två bilder. Den till vänster är oredigerad och den till höger är offret för närmaste granninterpolationsprocess. Bilden till höger ser hemsk ut, även om den har samma fysiska upplösning som den till vänster. Detta händer i liten skala varje gång din 4K-TV använder närmaste granninterpolation för att uppskalera en bild.
"Vänta lite," kanske du säger. "Min nya 4K-TV ser inte ut så här!" Det beror på att den inte helt är beroende av närmaste granninterpolering - den använder en blandning av metoder för att uppskalera bilder.
Uppskalning av försök för att hantera optisk upplösning också
Okej, så närmaste granneinterpolation är felaktig. Det är en brute-force-metod för att öka en bilds upplösning som inte tar hänsyn till optisk upplösning. Därför använder TV-apparater två andra former av interpolering tillsammans med närmaste granninterpolation. Dessa kallas bikubisk (utjämning) interpolation och bilinear (skärpning) interpolation.
Med bikubisk (utjämning) interpolering ser varje pixel som läggs till en bild till sina 16 närliggande pixlar för att få en färg. Detta resulterar i en bild som är bestämt "mjuk". Å andra sidan ser bilinear (skärpning) interpolering bara till sina närmaste två grannar och ger en "skarp" bild. Genom att blanda dessa metoder - och använda filter för kontrast och färg - kan din TV skapa en bild som inte har något märkbar förlust av optisk kvalitet.
Naturligtvis är interpolering fortfarande ett gissningsspel. Även med korrekt interpolering kan vissa videor ta "ghosting" efter att de har uppskalats - speciellt om din billiga TV suger på uppskalning. Dessa artefakter blir också tydligare när bilder av låg kvalitet (720p och lägre) uppskalas till 4K-upplösning eller när bilder uppskalas på vansinnigt stora TV-apparater med låg pixeldensitet.
Bilden ovan är inte ett exempel på uppskalning från en TV. Istället är det ett exempel på uppskalning för Buffy The Vampire Slayer HD DVD-release (hämtad från en videouppsats av Nördens passion ). Det är ett bra (om än extremt) exempel på hur dålig interpolering kan förstöra en bild. Nej, Nicholas Brendon har inte på sig någon vaxartad vampyrmakeup, det är precis vad som hände med hans ansikte under uppskalningsprocessen.
Medan alla TV-apparater erbjuder uppskalning kan vissa ha bättre uppskalningsalgoritmer än andra, vilket resulterar i en bättre bild.
Uppskalning är nödvändig och märks sällan
Även med alla dess fel är uppskalning en bra sak. Det är en process som vanligtvis går utan problem och gör att du kan titta på olika videoformat på samma TV. Är det perfekt? Självklart inte. Det är därför som vissa film- och videospelpurister föredrar att njuta av gammal konst på sitt avsedda medium: gammal-tv. Men just nu är uppskalning inte något att bli för upphetsad över. Det är inte heller något att bli för upprörd över.
Det är värt att nämna att 8K, 10K och 16K videoformat redan stöds av en del av hårdvaran vi använder varje dag. Om uppskalningsteknik inte kan komma ikapp med dessa högupplösta format, finns det en chans att det kommer att leda till en mycket större kvalitetsförlust än vad vi är vana vid.
Eftersom tillverkare och streamingtjänster fortfarande är dra fötterna mot 4K dock kanske vi inte ska oroa oss för 8K ännu.
