Тъй като 4K замества HD в нашите домове, производителите разкриват някои интересни маркетингови жаргони, като „Ultra HD upscaling“ (UHD). Но увеличаването на мащаба не е някаква уникална функция – то просто позволява на 4K телевизорите да работят с видео формати с по-ниска разделителна способност, като 1080p и 720p.
Съдържание
Всички телевизори имат повишаване на мащаба
Повишаването означава, че съдържанието с ниска разделителна способност ще запълни целия ви телевизионен екран. Без него видео с ниска разделителна способност заема по-малко от половината от пространството на екрана. Това е типична функция на всички телевизори. Дори 1080p телевизорите го имаха – те можеха да повишат 720p съдържание и да го покажат в режим на цял екран на 1080p екран.
Повишаването на UHD е това, което прави вашия 4K телевизор да работи като всеки друг. Може да приема съдържание с по-ниска разделителна способност и да го показва на целия 4K екран.
Повишено 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 острото 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 повишаване на мащаба, трябва да разберем концепцията за разделителна способност на изображението. На пръв поглед това е сравнително 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 физическа разделителна способност и оптична разделителна способност. Тези аспекти работят заедно, за да създадат добро изображение и са основата за разбиране на повишаването на мащаба. Ще покрием също и плътността на пикселите — но не се притеснявайте — ще направим нещата кратки и сладки.
Физическа разделителна способност: В спецификацията на телевизора физическата разделителна способност се нарича просто „резолюция“. Това е броят на пикселите на дисплея. 4K телевизорът има повече пиксели от телевизор с 1080p, а 4K изображението е четири пъти по-голямо от 1080p изображение. Всички 4K дисплеи, независимо от техния размер, съдържат еднакъв брой пиксели. Въпреки че телевизорите с висока физическа разделителна способност могат да използват своите допълнителни пиксели, за да предложат допълнителни детайли, това не винаги се получава по този начин. Физическата разделителна способност е на милостта на оптичната разделителна способност.
Оптична разделителна способност: Ето защо вашите стари снимки от фотоапарат за еднократна употреба изглеждат по-добре от луксозните снимки на цифров фотоапарат на вашия претенциозен приятел. Когато снимката изглежда остра и има ясен динамичен диапазон, тя има висока оптична разделителна способност. Телевизорите понякога пропиляват високата си физическа разделителна способност, като показват видео с лоша оптична разделителна способност. Това води до размазани изображения и контраст. Понякога това е резултат от повишаване на мащаба, но ще се върнем към това след минута.
Плътност на пикселите: Броят пиксели на инч на дисплея. Всички 4K дисплеи съдържат едно и също количество пиксели, но при по-малките 4K дисплеи пикселите са по-близо един до друг, така че имат висока плътност на пикселите. 4K iPhone, например, има по-висока плътност на пикселите от 70-инчов 4K телевизор. Споменаваме това, за да подсилим идеята, че размерът на екрана не е същото нещо като физическата разделителна способност и че плътността на пикселите на екрана не определя неговата физическа разделителна способност.
Сега, когато всички сме запознати с разликата между физическа и оптична разделителна способност, е време да преминем към повишаване на мащаба.
Увеличаването прави изображението „по-голямо“
Всеки телевизор съдържа бъркотия от интерполационни алгоритми, които се използват за подобряване на изображенията с ниска разделителна способност. Тези алгоритми ефективно добавят пиксели към изображението, за да увеличат тяхната разделителна 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 екранът има 8 294 400 пиксела. Ако покажете 1080p видео на 4K телевизор без увеличаване на мащаба, видеото ще заема само една четвърт от екрана.
За да може 1080p изображение да пасне на 4K дисплей, то трябва да получи 6 милиона пиксела чрез процеса на увеличаване (в този момент то ще стане 4K изображение). Въпреки това, повишаването на мащаба разчита на процес, наречен интерполация, който всъщност е просто прославена игра на отгатване.
Повишаването 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 отгатва коя цветова стойност трябва да бъде всеки празен пиксел, като разглежда четирите му съседни пиксела.
Например, празен пиксел, заобиколен от бели пиксели, ще се окаже бял; докато празен пиксел, заобиколен от бели и сини пиксели, може да излезе светлосин. Това е лесен процес, но оставя много цифрови артефакти, размазване и груби очертания в изображението. С други думи, интерполираните изображения имат лоша оптична разделителна способност.
Отляво: Нередактирано изображение. Вдясно: След интерполация на най-близкия съсед.
Сравнете тези две изображения. Този отляво е нередактиран, а този отдясно е жертва на процеса на интерполация на най-близкия съсед. Изображението вдясно изглежда ужасно, въпреки че е със същата физическа разделителна способност като това отляво. Това се случва в малък мащаб всеки път, когато вашият 4K телевизор използва интерполация на най-близкия съсед, за да увеличи изображение.
„Чакай малко“, може би ще кажеш. „Новият ми 4K телевизор не изглежда така!“ Е, това е, защото не разчита изцяло на интерполация на най-близкия съсед – използва комбинация от методи за подобряване на изображенията.
Повишаването се опитва да се справи и с оптичната разделителна способност
Добре, значи интерполацията на най-близкия съсед е неправилна. 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 интерполацията на най-близкия съсед. Те се наричат бикубична (изглаждаща) интерполация и билинейна (заточваща) интерполация.
Отляво: Пример за билинейна интерполация. Вдясно: Пример за бикубична интерполация.
С бикубична (изглаждаща) интерполация всеки пиксел, добавен към изображение, гледа към своите 16 съседни пиксела, за да приеме цвят. Това води до изображение, което определено е „меко“. От друга страна, билинейната (заточваща) интерполация гледа само към най-близките си два съседа и произвежда „рязко“ изображение. 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 на отгатване. Дори и при правилна интерполация, някои видеоклипове могат да придобият „призрачен ефект“, след като бъдат увеличени – особено ако вашият евтин телевизор не е в състояние да увеличи мащаба. Тези артефакти също стават по-очевидни, когато изображенията с изключително ниско качество (720p и по-ниски) се увеличават до 4K резолюция или когато изображенията се увеличават на безумно големи телевизори с ниска плътност на пикселите.
Изображението по-горе не е пример за повишаване на мащаба от телевизор. Вместо това, това е пример за повишаване на мащаба, направено за HD DVD изданието на Buffy The Vampire Slayer (взето от видео есе от Страстта на Nerd). Това е добър (макар и екстремен) пример за това как лошата интерполация може да развали изображение. Не, Никълъс Брендън не носи някакъв восъчен вампирски грим, точно това се случи с лицето му по време на процеса на повишаване.
Въпреки че всички телевизори предлагат мащабиране, някои може да имат по-добри алгоритми за увеличаване от други, което води до по-добра картина.
Повишаването е необходимо и рядко се забелязва
Дори с всичките си недостатъци, повишаването на мащаба е добро нещо. Това е процес, който обикновено протича безпроблемно и ви позволява да гледате различни видео формати на един и същ телевизор. Перфектен ли е? Разбира се, че не. Ето защо някои пуристи на филми и видеоигри предпочитат да се наслаждават на старото изкуство на предназначения носител: стари телевизори. Но към момента повишаването на мащаба не е нещо, за което да се вълнувате твърде много. Нито е нещо, за което да се разстройвате твърде много.
Струва си да се спомене, че 8K, 10K и 16K видео форматите вече се поддържат от част от хардуера, който използваме всеки ден. Ако технологията за повишаване на мащаба не може да настигне тези формати с висока разделителна способност, има вероятност 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 стремят към 4K, може би все още не трябва да се тревожим за 8K.