Какво представлява „увеличаване на мащаба“ на телевизор и как работи?

Тъй като 4K заменя HD в домовете ни, производителите разкриват интересен маркетингов жаргон, като „Ultra HD upscaling“ (UHD). Но мащабирането не е някаква уникална функция - тя просто позволява на 4K телевизори да работят с видео формати с по-ниска разделителна способност, като 1080p и 720p.

Всички телевизори имат мащабиране

Увеличаването на мащаба означава, че съдържанието с ниска резолюция ще запълни целия ви телевизионен екран. Без него видеото с ниска разделителна способност заема по-малко от половината пространство на екрана. Това е типична функция за всички телевизори. Дори 1080p телевизорите го имаха - те биха могли да увеличат 720p съдържание и да го покажат в режим на цял екран на 1080p екран.

UHD мащабирането е това, което кара вашия 4K телевизор да работи като всеки друг. Той може да приема съдържание с по-ниска разделителна способност и да го показва на целия 4K екран.

Висококачественото 1080p съдържание на 4K екран често изглежда по-добре от 1080p съдържание на нормален 1080p екран. Но увеличаването на мащаба не е магия - няма да получите точното изображение, което бихте получили от истинско, естествено 4K съдържание. Ето как работи.

Разделителната способност съществува на физическо и визуално ниво

Преди да се заемем с мащабиране, трябва да разберем концепцията за разделителна способност на изображението. С един поглед това е относително проста концепция. Изображение или видео с висока разделителна способност изглежда „по-добре“ от изображение или видео с ниска разделителна способност.

Въпреки това сме склонни да забравяме някои ключови аспекти, а именно разликата между физическата и оптичната резолюция. Тези аспекти работят заедно, за да създадат добър имидж и те са основата за разбиране на мащабирането. Също така ще покрием плътността на пикселите - но не се притеснявайте - ще запазим нещата кратки и сладки.

  • Физическа разделителна способност : На спецификационния лист на телевизора физическата разделителна способност се нарича просто „разделителна способност“. Това е броят на пикселите на дисплея. 4K телевизор има повече пиксели от 1080p телевизор, а 4K изображението е четири пъти по-голямо от 1080p изображение. Всички 4K дисплеи, независимо от техния размер, съдържат еднакъв брой пиксели. Докато телевизорите с висока физическа разделителна способност могат да използват допълнителните си пиксели, за да предложат допълнителни детайли, това не винаги работи по този начин. Физическата разделителна способност е в ръцете на оптичната разделителна способност.
  • Оптична разделителна способност : Ето защо вашите стари снимки за еднократна употреба изглеждат по-добре от фантастичните снимки на вашия претенциозен приятел. Когато снимката изглежда остра и има ясен динамичен обхват, тя има висока оптична разделителна способност. Телевизорите понякога пропиляват високата си физическа разделителна способност, като показват видео с кофти оптична разделителна способност. Това води до размазани изображения и контраст. Понякога това е резултат от подобряване на мащаба, но ще се върнем към това след минута.
  • Плътност на пикселите : Броят на пикселите на инч на дисплея. Всички 4K дисплеи съдържат същото количество пиксели, но на по-малките 4K дисплеи пикселите са по-близо един до друг, така че имат висока плътност на пикселите. IPhone 4K например има по-висока плътност на пикселите от 70-инчов 4K телевизор. Споменаваме това, за да затвърдим идеята, че размерът на екрана не е същото като физическата разделителна способност и че плътността на пикселите на екрана не определя физическата му разделителна способност.

Сега, когато всички сме се справили с разликата между физическата и оптичната разделителна способност, е време да се заемем с мащабиране.

Увеличението прави изображението „по-голямо“

Всеки телевизор съдържа бъркотия от интерполационни алгоритми, които се използват за прецизиране на изображенията с ниска разделителна способност. Тези алгоритми ефективно добавят пиксели към изображение, за да увеличат разделителната им способност. Но защо трябва да увеличавате разделителната способност на изображението?

Не забравяйте, че физическата разделителна способност се определя от броя на пикселите на дисплея. Това няма нищо общо с действителния размер на вашия телевизор. 1080p телевизионен екран се състои само от 2 073 600 пиксела, докато 4K екран има 8 294 400. Ако покажете 1080p видео на 4K телевизор без мащабиране, видеото ще заема само една четвърт от екрана.

За да може 1080p изображение да се побере на 4K дисплей, трябва да спечели 6 милиона пиксела чрез процеса на мащабиране (в този момент то ще се превърне в 4K изображение). Мащабирането обаче разчита на процес, наречен интерполация, който всъщност е просто прославена игра за отгатване.

Увеличаването на мащаба намалява оптичната разделителна способност

Има няколко начина за интерполиране на изображение. Най-основната се нарича интерполация на „най-близкия съсед“. За да извърши този процес, алгоритъм добавя мрежа от „празни“ пиксели към изображение и след това познава коя стойност на цвета трябва да бъде всеки празен пиксел, като разглежда четирите му съседни пиксела.

Например празен пиксел, заобиколен от бели пиксели, ще стане бял; като има предвид, че празен пиксел, заобиколен от бели и сини пиксели, може да излезе светло син. Това е лесен процес, но оставя много цифрови артефакти, размазване и груби контури в изображението. С други думи, интерполираните изображения имат лоша оптична разделителна способност.

Сравнете тези две изображения. Този отляво не е редактиран, а този отдясно е жертва на процеса на интерполация на най-близкия съсед. Изображението отдясно изглежда ужасно, въпреки че е със същата физическа разделителна способност като тази отляво. Това се случва в малък мащаб всеки път, когато вашият 4K телевизор използва интерполация на най-близкия съсед, за да уголеми изображението.

„Чакай малко“, може би казваш. „Моят нов 4K телевизор не изглежда по подобен начин!“ Е, това е така, защото не разчита изцяло на интерполация на най-близкия съсед - използва комбинация от методи за прецизиране на изображенията.

Увеличаване на опитите за преодоляване и на оптичната разделителна способност

Добре, така че интерполацията на най-близкия съсед е погрешна. Това е метод на груба сила за увеличаване на разделителната способност на изображението, който не взема предвид оптичната разделителна способност. Ето защо телевизорите използват две други форми на интерполация заедно с интерполация на най-близкия съсед. Те се наричат ​​бикубична (изглаждаща) интерполация и билинейна (изостряща) интерполация.

С бикубична (изглаждаща) интерполация, всеки пиксел, добавен към изображение, изглежда към своите 16 съседни пиксела, за да придобие цвят. Това води до изображение, което определено е „меко“. От друга страна, билинейната (изостряща) интерполация гледа само на най-близките си двама съседи и създава „остър“ образ. Чрез смесване на тези методи - и прилагане на някои филтри за контраст и цвят - вашият телевизор може да генерира изображение, което няма забележима загуба на оптично качество.

Разбира се, интерполацията все още е игра за отгатване. Дори и с подходяща интерполация, някои видеоклипове могат да придобият „призрачен“ ефект, след като бъдат надградени - особено ако вашият евтин телевизор е гаден при увеличаване на мащаба. Тези артефакти също стават по-очевидни, когато свръхнискокачествените изображения (720p и по-ниски) се увеличат до 4K разделителна способност или когато се увеличат изображенията на безумно големи телевизори с ниска плътност на пикселите.

Горното изображение не е пример за увеличаване на мащаба от телевизор. Вместо това, това е пример за подобряване на мащаба за HD DVD изданието Buffy The Vampire Slayer (взето от видео есе от Passion of The Nerd). Това е добър (макар и екстремен) пример за това как лошата интерполация може да съсипе изображението. Не, Никълъс Брендън не носи някакъв восъчен вампирски грим, точно това се случи с лицето му по време на процеса на мащабиране.

Въпреки че всички телевизори предлагат мащабиране, някои може да имат по-добри алгоритми за мащабиране от други, което води до по-добра картина.

Мащабирането е необходимо и рядко забележимо

Дори с всичките му недостатъци, мащабирането е нещо добро. Това е процес, който обикновено протича без проблеми и ви позволява да гледате различни видео формати на един и същ телевизор. Перфектно ли е? Разбира се, че не. Ето защо някои пуристи от филми и видеоигри предпочитат да се насладят на старото изкуство на предвидената му среда: телевизори със стари задници. Но в момента мащабирането не е нещо, за което да се вълнувате твърде много. Нито е нещо, за което да се разстроите твърде много.

Струва си да се спомене, че 8K, 10K и 16K видео формати вече се поддържат от някои от хардуера, който използваме всеки ден. Ако технологията за мащабиране не може да навакса с тези формати с висока разделителна способност, има шанс това да доведе до много по-голяма загуба на качество от това, с което сме свикнали.

Тъй като производителите и стрийминг услугите все още се влачат към 4K, може би все още не бива да се притесняваме за 8K.