Ettersom 4K erstatter HD i hjemmene våre, avduker produsenter noen interessante markedsføringssjargonger, som «Ultra HD upscaling» (UHD). Men oppskalering er ikke en unik funksjon – den lar bare 4K-TV-er fungere med videoformater med lavere oppløsning, som 1080p og 720p.
Innholdsfortegnelse
Alle TV-er har oppskalering
Oppskalering betyr at innhold med lav oppløsning fyller hele TV-skjermen. Uten den tar en lavoppløselig video mindre enn halvparten av skjermplassen. Dette er en typisk funksjon på alle TV-er. Selv 1080p-TVer hadde det – de kunne oppskalere 720p-innhold og vise det i fullskjermmodus på en 1080p-skjerm.
UHD-oppskalering er det som får 4K-TV-en til å fungere som alle andre. Den kan ta innhold med lavere oppløsning og vise det på hele 4K-skjermen.
Oppskalert 1080p-innhold på en 4K-skjerm ser ofte bedre ut enn 1080p-innhold på en vanlig 1080p-skjerm. Men oppskalering er ikke magi – du får ikke det skarpe bildet du ville fått fra ekte, naturlig 4K-innhold. Slik fungerer det.
Oppløsning finnes på et fysisk og visuelt nivå
Før vi går inn i oppskalering, må vi forstå konseptet med bildeoppløsning. På et øyeblikk er det et relativt enkelt konsept. Et bilde eller en video med høy oppløsning ser «bedre» ut enn et bilde eller video med lav oppløsning.
Imidlertid har vi en tendens til å glemme noen nøkkelaspekter, nemlig forskjellen mellom fysisk oppløsning og optisk oppløsning. Disse aspektene jobber sammen for å skape et godt image, og de er grunnlaget for å forstå oppskalering. Vi kommer også til å dekke pikseltettheten – men ikke bekymre deg – vi skal holde ting kort og godt.
Fysisk oppløsning: På et TV-spesifikasjonsark blir den fysiske oppløsningen ganske enkelt referert til som «oppløsning». Det er antall piksler på en skjerm. En 4K-TV har flere piksler enn en 1080p-TV, og et 4K-bilde er fire ganger så stort som et 1080p-bilde. Alle 4K-skjermer, uavhengig av størrelse, inneholder samme antall piksler. Mens TV-er med høy fysisk oppløsning kan bruke sine ekstra piksler for å tilby flere detaljer, fungerer det ikke alltid slik. Fysisk oppløsning er prisgitt optisk oppløsning.
Optisk oppløsning: Dette er grunnen til at dine gamle engangskamerabilder ser bedre ut enn din pretensiøse venns fancy digitalkamerabilder. Når et bilde ser skarpt ut og har et klart dynamisk område, har det høy optisk oppløsning. TV-er sløser noen ganger med den høye fysiske oppløsningen ved å vise video med en elendig optisk oppløsning. Dette fører til uskarpe bilder og kontrast. Noen ganger er dette et resultat av oppskalering, men vi kommer tilbake til det om et minutt.
Pixel Density: Antall piksler per tomme på en skjerm. Alle 4K-skjermer inneholder samme mengde piksler, men på mindre 4K-skjermer er pikslene nærmere hverandre, så de har høy pikseltetthet. En 4K iPhone, for eksempel, har høyere pikseltetthet enn en 70-tommers 4K-TV. Vi nevner dette for å forsterke ideen om at skjermstørrelse ikke er det samme som fysisk oppløsning, og at en skjerms pikseltetthet ikke definerer dens fysiske oppløsning.
Nå som vi alle er frisket opp på forskjellen mellom fysisk og optisk oppløsning, er det på tide å sette seg inn i oppskalering.
Oppskalering gjør et bilde «større»
Hver TV inneholder et rot av interpolasjonsalgoritmer, som brukes til å oppskalere lavoppløselige bilder. Disse algoritmene legger effektivt til piksler til et bilde for å øke oppløsningen. Men hvorfor trenger du å øke oppløsningen til et bilde?
Husk at fysisk oppløsning er definert av antall piksler på en skjerm. Det har ingenting å gjøre med den faktiske størrelsen på TV-en din. En 1080p TV-skjerm består av kun 2.073.600 piksler, mens en 4K-skjerm har 8.294.400. Viser du en 1080p-video på en 4K-TV uten oppskalering, vil videoen kun ta opp en fjerdedel av skjermen.
For at et 1080p-bilde skal passe til en 4K-skjerm, må det få 6 millioner piksler gjennom oppskaleringsprosessen (da blir det et 4K-bilde). Oppskalering er imidlertid avhengig av en prosess som kalles interpolering, som egentlig bare er et glorifisert gjettespill.
Oppskalering reduserer optisk oppløsning
Det er flere måter å interpolere et bilde på. Den mest grunnleggende kalles «nærmeste nabo»-interpolasjon. For å utføre denne prosessen legger en algoritme til et nett med «blanke» piksler til et bilde, og gjetter deretter hvilken fargeverdi hver tom piksel skal ha ved å se på de fire nabopiklene.
For eksempel vil en tom piksel omgitt av hvite piksler vise seg hvit; mens en tom piksel omgitt av hvite og blå piksler kan komme ut lyseblå. Det er en enkel prosess, men den etterlater mange digitale artefakter, uskarphet og røffe konturer i et bilde. Interpolerte bilder har med andre ord dårlig optisk oppløsning.
Venstre: Uredigert bilde. Høyre: Etter nærmeste nabointerpolasjon.
Sammenlign disse to bildene. Den til venstre er uredigert, og den til høyre er offer for den nærmeste nabointerpolasjonsprosessen. Bildet til høyre ser forferdelig ut, selv om det har samme fysiske oppløsning som det til venstre. Dette skjer i liten skala hver gang 4K-TV-en din bruker nærmeste nabointerpolasjon for å oppskalere et bilde.
«Vent litt,» sier du kanskje. «Min nye 4K-TV ser ikke slik ut!» Vel, det er fordi den ikke er helt avhengig av interpolering av nærmeste nabo – den bruker en blanding av metoder for å oppskalere bilder.
Oppskalering prøver også å takle optisk oppløsning
Ok, så nærmeste nabointerpolasjon er feil. Det er en brute-force-metode for å øke et bildes oppløsning som ikke tar hensyn til optisk oppløsning. Det er derfor TV-er bruker to andre former for interpolasjon ved siden av nærmeste nabointerpolering. Disse kalles bikubisk (utjevnende) interpolasjon og bilineær (slipende) interpolasjon.
Venstre: Et eksempel på bilineær interpolasjon. Høyre: Et eksempel på bikubisk interpolasjon.
Med bikubisk (utjevnende) interpolering, ser hver piksel som legges til et bilde ut til sine 16 nabopiksler for å få en farge. Dette resulterer i et bilde som er desidert «mykt». På den annen side ser bilineær (skarping) interpolasjon bare ut til sine nærmeste to naboer og produserer et «skarpt» bilde. Ved å blande disse metodene – og bruke noen filtre for kontrast og farge – kan TV-en generere et bilde som ikke har noe merkbart tap i optisk kvalitet.
Selvfølgelig er interpolasjon fortsatt en gjettelek. Selv med riktig interpolering, kan noen videoer få «ghosting» etter å ha blitt oppskalert – spesielt hvis den billige TV-en din er dårlig med oppskalering. Disse artefaktene blir også mer tydelige når bilder av superlav kvalitet (720p og lavere) oppskaleres til 4K-oppløsning, eller når bilder oppskaleres på vanvittig store TV-er med lav pikseltetthet.
Bildet ovenfor er ikke et eksempel på oppskalering fra en TV. I stedet er det et eksempel på oppskaleringen gjort for Buffy The Vampire Slayer HD DVD-utgivelsen (hentet fra et videoessay av Nerdens lidenskap). Det er et godt (om enn ekstremt) eksempel på hvordan dårlig interpolering kan ødelegge et bilde. Nei, Nicholas Brendon har ikke på seg noe voksaktig vampyrsminke, det var bare det som skjedde med ansiktet hans under oppskaleringsprosessen.
Mens alle TV-er tilbyr oppskalering, kan noen ha bedre oppskaleringsalgoritmer enn andre, noe som resulterer i et bedre bilde.
Oppskalering er nødvendig og sjelden merkbar
Selv med alle sine feil, er oppskalering en god ting. Det er en prosess som vanligvis går uten problemer og lar deg se en rekke videoformater på samme TV. Er det perfekt? Selvfølgelig ikke. Det er derfor noen film- og videospillpurister foretrekker å nyte gammel kunst på det tiltenkte mediet: gamle TV-er. Men akkurat nå er oppskalering ikke noe å bli for begeistret for. Det er heller ikke noe å bli for lei seg over.
Det er verdt å nevne at 8K, 10K og 16K videoformater allerede støttes av noe av maskinvaren vi bruker hver dag. Hvis oppskaleringsteknologi ikke kan hamle opp med disse høyoppløselige formatene, er det en sjanse for at det vil resultere i et mye større tap i kvalitet enn det vi er vant til.
Siden produsenter og strømmetjenester fortsatt drar føttene mot 4K, bør vi kanskje ikke bekymre oss for 8K ennå.