O que é “Upscaling” em uma TV e como ela funciona?

Como o 4K substitui o HD em nossas casas, os fabricantes estão revelando alguns jargões de marketing interessantes, como o "Ultra HD upscaling" (UHD). Mas o upscaling não é um recurso exclusivo: ele permite que as TVs 4K funcionem com formatos de vídeo de resolução mais baixa, como 1080p e 720p.

Todas as TVs têm um aumento de escala

O aumento de escala significa que o conteúdo de baixa resolução preencherá toda a tela da sua TV. Sem isso, um vídeo de baixa resolução ocupa menos da metade do espaço da tela. Este é um recurso típico em todas as TVs. Até mesmo as TVs de 1080p tinham isso - elas podiam melhorar o conteúdo de 720p e exibi-lo no modo de tela cheia em uma tela de 1080p.

O upscaling UHD é o que faz sua TV 4K funcionar como qualquer outra. Ele pode receber conteúdo de baixa resolução e exibi-lo em toda a tela 4K.

O conteúdo em 1080p em uma tela 4K geralmente tem melhor aparência do que o conteúdo em 1080p em uma tela normal de 1080p. Mas o upscaling não é mágico - você não obterá a imagem nítida que você obteria com conteúdo 4K real e nativo. Veja como funciona.

A resolução existe em um nível físico e visual

Antes de entrar no aprimoramento, precisamos entender o conceito de resolução de imagem. De relance, é um conceito relativamente simples. Uma imagem ou vídeo com alta resolução parece “melhor” do que uma imagem ou vídeo com baixa resolução.

No entanto, tendemos a esquecer alguns aspectos-chave, ou seja, a diferença entre a resolução física e a resolução óptica. Esses aspectos funcionam juntos para criar uma boa imagem e são a base para entender o aprimoramento. Também vamos cobrir a densidade de pixels - mas não se preocupe - vamos manter as coisas curtas e doces.

• Resolução física: Em uma folha de especificações de TV, a resolução física é simplesmente mencionada como "resolução". É o número de pixels em uma tela. Uma TV 4K tem mais pixels do que uma TV de 1080p, e uma imagem 4K é quatro vezes o tamanho de uma imagem de 1080p. Todas as exibições de 4K, independentemente do tamanho, contêm o mesmo número de pixels. Embora as TVs com alta resolução física possam usar seus pixels extras para oferecer detalhes adicionais, nem sempre funciona dessa maneira. A resolução física está à mercê da resolução óptica.
• Resolução óptica: É por isso que suas fotos antigas com câmera descartável parecem melhores do que as fotos extravagantes de sua câmera digital de um amigo pretensioso. Quando uma foto parece nítida e tem um alcance dinâmico claro, ela possui uma alta resolução ótica. Às vezes, as TVs desperdiçam sua alta resolução física exibindo vídeos com uma resolução óptica ruim. Isso leva a imagens borradas e contraste. Às vezes, isso é um resultado do aprimoramento, mas voltaremos a isso em um minuto.
• Densidade do pixel: o número de pixels por polegada em um monitor. Todos os monitores 4K contêm a mesma quantidade de pixels, mas em monitores 4K menores, os pixels estão mais próximos uns dos outros, então eles têm uma alta densidade de pixels. Um iPhone 4K, por exemplo, tem uma maior densidade de pixels do que uma TV 4K de 70 polegadas. Estamos mencionando isso para reforçar a ideia de que o tamanho da tela não é a mesma coisa que a resolução física, e que a densidade de pixels da tela não define sua resolução física.

Agora que nós Está tudo ligado na diferença entre a resolução física e óptica, é hora de entrar em upscaling.

Upscaling Faz uma imagem "Bigger"

Cada TV contém uma confusão de algoritmos de interpolação , que são usados ​​para aprimorar imagens de baixa resolução. Esses algoritmos efetivamente adicionam pixels a uma imagem para aumentar sua resolução. Mas por que você precisaria aumentar a resolução de uma imagem?

Lembre-se de que a resolução física é definida pelo número de pixels em uma exibição. Não tem nada a ver com o tamanho real da sua TV. Uma tela de TV de 1080p é composta por apenas 2.073.600 pixels, enquanto uma tela de 4K tem 8.294.400 pixels. Se você exibir um vídeo 1080p em uma TV 4K sem upscaling, o vídeo ocupará apenas um quarto da tela.

Para uma imagem de 1080p para caber em uma tela 4K, ela precisa ganhar 6 milhões de pixels o processo de upscaling (em que ponto, ele se tornará uma imagem 4K). No entanto, o upscaling depende de um processo chamado interpolação, que na verdade é apenas um jogo de adivinhação glorificado.

O aumento de escala reduz a resolução óptica

Existem várias maneiras de interpolar uma imagem. A mais básica é chamada de interpolação de “vizinho mais próximo”. Para realizar esse processo, um algoritmo adiciona uma malha de pixels “em branco” a uma imagem e, em seguida, adivinha o valor de cor que cada pixel em branco deve ter observando seus quatro pixels vizinhos.

Por exemplo, um pixel em branco cercado por pixels brancos ficará branco; Considerando que um pixel em branco rodeado por pixels brancos e azuis pode sair azul claro. É um processo simples, mas deixa muitos artefatos digitais, borrões e contornos irregulares em uma imagem. Em outras palavras, as imagens interpoladas têm uma resolução ótica ruim.

Compare essas duas imagens. O da esquerda não é editado, e o da direita é a vítima do processo de interpolação do vizinho mais próximo. A imagem à direita parece terrível, embora seja a mesma resolução física que a da esquerda. Isso acontece em pequena escala toda vez que sua TV 4K usa interpolação de vizinho mais próximo para melhorar uma imagem.

"Espere um minuto", você pode estar dizendo. “Minha nova TV 4K não se parece nada com isso!” Bem, isso é porque ela não depende inteiramente da interpolação de vizinhos mais próximos - ela usa uma mistura de métodos para aprimorar as imagens.

Upscaling Tries to Tackle Resolução Óptica Muito

Ok, então a interpolação do vizinho mais próximo é falha. É um método de força bruta para aumentar a resolução de uma imagem que não leva em conta a resolução óptica. É por isso que as TVs usam duas outras formas de interpolação ao lado da interpolação de vizinhos mais próximos. Elas são chamadas de interpolação bicúbica (suavização) e interpolação bilinear (nitidez).

Com interpolação bicúbica (suavização), cada pixel adicionado a uma imagem olha para seus 16 pixels vizinhos para assumir uma cor. Isso resulta em uma imagem que é decididamente “suave”. Por outro lado, a interpolação bilinear (nitidez) só olha para os dois vizinhos mais próximos e produz uma imagem “nítida”. Ao misturar esses métodos - e aplicar alguns filtros para contraste e cor -, a TV pode gerar uma imagem que não tem perda perceptível na qualidade ótica.

É claro que a interpolação ainda é um jogo de adivinhação. Mesmo com a interpolação adequada, alguns vídeos podem receber “fantasmas” depois de serem aprimorados - especialmente se a sua TV barata for sufocante ao upscaling. Esses artefatos também se tornam mais aparentes quando imagens de qualidade super baixa (720p e inferiores) são aprimoradas para resolução 4K ou quando as imagens são aprimoradas em TVs insanamente grandes com baixa densidade de pixels.

A imagem acima não é um exemplo de upscaling de uma TV. Em vez disso, é um exemplo do upscaling feito para o lançamento do Buffy The Vampire Slayer em HD (tirado de um ensaio em vídeo de Passion of The Nerd). É um bom exemplo (embora extremo) de como a interpolação ruim pode arruinar uma imagem. Não, Nicholas Brendon não está usando uma maquiagem de cera de vampiro, foi exatamente o que aconteceu com seu rosto durante o processo de upscaling.

Embora todas as TVs ofereçam upscaling, algumas podem ter melhores algoritmos de upscaling do que outras, resultando em melhor imagem.

O escalonamento é necessário e raramente é perceptível

Mesmo com todos os seus defeitos, o upscaling é uma coisa boa. É um processo que geralmente sai sem problemas e permite assistir a vários formatos de vídeo na mesma TV. É perfeito? Claro que não. É por isso que alguns puristas de filmes e videogames preferem desfrutar de arte antiga em seu meio pretendido: TVs antigas. Mas, a partir de agora, o upscaling não é algo para se excitar. Também não é algo para se incomodar.

Vale a pena mencionar que os formatos de vídeo 8K, 10K e 16K já são suportados por alguns dos hardwares que usamos todos os dias. Se a tecnologia de upscaling não conseguir alcançar esses formatos de alta resolução, haverá uma chance de resultar em uma perda de qualidade muito maior do que a que estamos acostumados.

Como os fabricantes e os serviços de streaming ainda estão arrastando os pés em direção a 4K, talvez não devêssemos nos preocupar com o 8K ainda.

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Via: How to Geek