Оскільки 4K замінює HD у наших будинках, виробники розкривають цікавий маркетинговий жаргон, як-от “Ultra HD upscaling” (UHD). Але підвищення масштабу не є якоюсь унікальною особливістю - воно просто дозволяє телевізорам 4K працювати з відеоформатами із нижчою роздільною здатністю, наприклад 1080p та 720p.
Усі телевізори мають масштабування
Збільшення масштабу означає, що вміст із низькою роздільною здатністю заповнить весь екран телевізора. Без цього відео з низькою роздільною здатністю займає менше половини екранного простору. Це типова функція на всіх телевізорах. Це було навіть у телевізорів із роздільною здатністю 1080p - вони могли збільшити масштаб 720p вмісту та відображати його у повноекранному режимі на екрані 1080p.
Підвищення масштабу UHD - це те, що змушує ваш телевізор 4K працювати як будь-який інший. Він може приймати вміст із нижчою роздільною здатністю і відображати його на всьому екрані 4K.
Екранний вміст 1080p на екрані 4K часто виглядає краще, ніж вміст 1080p на звичайному екрані 1080p. Але збільшення масштабу не є магією - ви не отримаєте чітке зображення, яке ви отримали б від справжнього, власного вмісту 4K. Ось як це працює.
Дозвіл існує на фізичному та зоровому рівні
Перш ніж займатись апскейлінгом, нам слід зрозуміти концепцію роздільної здатності зображення. На перший погляд, це порівняно проста концепція. Зображення чи відео з високою роздільною здатністю виглядають "краще", ніж зображення або відео з низькою роздільною здатністю.
Однак ми, як правило, забуваємо про деякі ключові аспекти , а саме, різниця між фізичною та оптичною роздільною здатністю. Ці аспекти працюють разом, щоб створити хороший імідж, і вони є основою для розуміння підвищення масштабу. Ми також будемо охоплювати щільність пікселів, але не хвилюйтесь, ми будемо робити речі короткими та солодкими.
- Фізична роздільна здатність : На специфікації телевізора фізична роздільна здатність просто називається "роздільною здатністю". Це кількість пікселів на дисплеї. Телевізор 4K має більше пікселів, ніж телевізор 1080p, а зображення 4K у чотири рази більше, ніж зображення 1080p. Усі дисплеї 4K, незалежно від їх розміру, містять однакову кількість пікселів. Хоча телевізори з високою фізичною роздільною здатністю можуть використовувати свої зайві пікселі, щоб запропонувати додаткові деталі, це не завжди працює так. Фізична роздільна здатність - це оптична роздільна здатність.
- Оптична роздільна здатність : Ось чому ваші старі одноразові фотокамери виглядають краще, ніж вигадливі фотографії цифрового фотоапарата вашого претензійного друга. Коли фотографія виглядає чітко і має чітке зображення динамічний діапазон , він має високу оптичну роздільну здатність. Телевізори іноді витрачають свою високу фізичну роздільну здатність, виводячи відео з поганою оптичною роздільною здатністю. Це призводить до розмитих зображень і контрасту. Іноді це результат підвищення масштабу, але ми повернемось до цього за хвилину.
- Щільність пікселів : Кількість пікселів на дюйм на дисплеї. Усі дисплеї 4K містять однакову кількість пікселів, але на менших дисплеях 4K пікселі розташовані ближче один до одного, тому вони мають високу щільність пікселів. Наприклад, iPhone 4K має вищу щільність пікселів, ніж 70-дюймовий телевізор 4K. Ми згадуємо про це, щоб підкріпити думку про те, що розмір екрана - це не те саме, що фізична роздільна здатність, і що щільність пікселів екрану не визначає його фізичну роздільну здатність.
Тепер, коли ми всі розібралися з різницею між фізичною та оптичною роздільною здатністю, настав час зайнятися підвищенням масштабу.
Збільшення масштабу робить зображення «більшим»
Кожен телевізор містить безліч алгоритмів інтерполяції, які використовуються для збільшення масштабу зображень із низькою роздільною здатністю. Ці алгоритми ефективно додають пікселі до зображення, щоб збільшити їх роздільну здатність. Але навіщо потрібно збільшувати роздільну здатність зображення?
Пам’ятайте, фізична роздільна здатність визначається кількістю пікселів на дисплеї. Це не має нічого спільного з фактичним розміром телевізора. Екран телевізора 1080p складається лише з 2 073 600 пікселів, тоді як екран 4K має 8 294 400. Якщо ви показуєте відео 1080p на телевізорі 4K без збільшення масштабу, відео займе лише чверть екрана.
Щоб зображення 1080p відповідало 4K-дисплею, йому потрібно набрати 6 мільйонів пікселів за допомогою процесу збільшення масштабу (у цей момент воно стане зображенням 4K). Однак оновлення масштабу спирається на процес, який називається інтерполяцією, що насправді є просто прославленою грою на здогадування.
Збільшення масштабу зменшує оптичну роздільну здатність
Існує кілька способів інтерполяції зображення. Найпростішим називається інтерполяція "найближчого сусіда". Для виконання цього процесу алгоритм додає до зображення сітку «порожніх» пікселів, а потім здогадується, яке значення кольору повинен мати кожен порожній піксель, дивлячись на чотири сусідні пікселі.
Наприклад, порожній піксель, оточений білими пікселями, стане білим; тоді як порожній піксель, оточений білими та синіми пікселями, може вийти світло-блакитним. Це простий процес, але він залишає багато цифрових артефактів, розмитості та нерівних обрисів на зображенні. Іншими словами, інтерпольовані зображення мають погану оптичну роздільну здатність.
Порівняйте ці два зображення. Той, що знаходиться зліва, не редагується, а той, що знаходиться справа, стає жертвою процесу інтерполяції найближчого сусіда. Зображення справа виглядає жахливо, хоча воно має таку ж фізичну роздільну здатність, як і зображення зліва. Це відбувається в невеликому масштабі кожного разу, коли ваш телевізор 4K використовує інтерполяцію найближчого сусіда для збільшення масштабу зображення.
"Зачекайте хвилинку", можливо, ви говорите. "Мій новий телевізор 4K не схожий ні на що!" Ну, це тому, що він не повністю покладається на інтерполяцію найближчого сусіда - він використовує поєднання методів для збільшення масштабу зображень.
Збільшення спроб також вирішити оптичну роздільну здатність
Гаразд, тому інтерполяція найближчого сусіда є недосконалою. 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 та білінійною (різкою) інтерполяцією.
За допомогою бікубічної (згладжувальної) інтерполяції кожен піксель, доданий до зображення, переглядає свої 16 сусідніх пікселів, щоб придбати колір. Це призводить до зображення, яке є чітко "м'яким". З іншого боку, дволінійна (різка) інтерполяція дивиться лише на найближчих двох сусідів і створює «різке» зображення. Змішуючи ці методи - і застосовуючи деякі фільтри для контрасту та кольору - ваш телевізор може сформувати зображення, якого немає помітний втрата оптичної якості.
Звичайно, інтерполяція все ще залишається грою в здогади. Навіть за умови належної інтерполяції, деякі відео можуть отримати “ореоли” після збільшення масштабу, особливо якщо ваш дешевий телевізор засмоктує масштабування. Ці артефакти також стають більш очевидними, коли зображення наднизької якості (720p і нижче) збільшують до роздільної здатності 4K або коли зображення збільшують на шалено великих телевізорах з низькою щільністю пікселів.
Наведене зображення не є прикладом підвищення масштабу з телевізора. Натомість це приклад збільшення масштабу, зробленого для Баффі, вбивця вампірів Випуск HD DVD (взято з відео-есе Пристрасть Ботаніка ). Це хороший (хоч і екстремальний) приклад того, як погана інтерполяція може зіпсувати зображення. Ні, Ніколас Брендон не носить воскового вампірського макіяжу, саме це трапилося з його обличчям під час процесу нарощування масштабу.
Хоча всі телевізори пропонують збільшення масштабу, деякі можуть мати кращі алгоритми підвищення масштабу, ніж інші, що призводить до кращої картинки.
Підвищення масштабу є необхідним і рідко помітним
Навіть незважаючи на всі його недоліки, збільшення масштабу - це добре. Це процес, який зазвичай проходить без зусиль і дозволяє переглядати різні формати відео на одному телевізорі. Це ідеально? Звичайно, ні. Ось чому деякі кіно- та відеоігри пуристів воліють насолоджуватися старим мистецтвом на задуманому носії: старовинними телевізорами. Але на сьогоднішній день апгрейд - це не те, чим надто захоплюватися. Також це не те, щоб надто засмучуватися.
Варто згадати, що формати відео 8K, 10K та 16K вже підтримуються частина обладнання ми використовуємо кожен день. Якщо технологія модернізації не зможе наздогнати ці формати з високою роздільною здатністю, є ймовірність, що це призведе до набагато більшої втрати якості, ніж ми звикли.
Оскільки виробники та потокові послуги все ще є перетягуючи ноги до 4K однак, можливо, нам поки не слід турбуватися про 8K.
