O que é “aumento de escala” em uma TV e como isso funciona?

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

Todas as TVs têm aumento de escala

O aumento de escala significa que o conteúdo de baixa resolução preencherá toda a tela da TV. Sem ele, um vídeo de baixa resolução ocupa menos da metade do espaço da tela. Este é um recurso típico de todas as TVs. Até mesmo TVs de 1080p tinham isso – elas podiam aprimorar o conteúdo de 720p e exibi-lo em modo de tela inteira em uma tela de 1080p.

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

O conteúdo de 1080p aumentado em uma tela de 4K geralmente parece melhor do que o conteúdo de 1080p em uma tela normal de 1080p. Mas o aumento de escala não é mágica – você não obterá a imagem nítida que obteria de conteúdo 4K nativo real. É assim que funciona.

A resolução existe a nível físico e visual

Antes de entrar no upscaling, precisamos entender o conceito de resolução de imagem. À primeira vista, 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 importantes , nomeadamente, a diferença entre a resolução física e a resolução óptica. Esses aspectos trabalham juntos para criar uma boa imagem e são a base para entender o aumento de escala. Também vamos cobrir a densidade de pixels – mas não se preocupe – vamos manter as coisas curtas e agradáveis.

• Resolução física : em uma folha de especificações de TV, a resolução física é simplesmente referida como “resolução”. É o número de pixels em uma tela. Uma TV 4K tem mais pixels do que uma TV 1080p e uma imagem 4K é quatro vezes o tamanho de uma imagem 1080p. Todos os monitores 4K, independentemente de seu tamanho, contêm o mesmo número de pixels. Embora TVs com alta resolução física possam usar seus pixels extras para oferecer detalhes adicionais, nem sempre funciona assim. A resolução física está à mercê da resolução óptica.
• Resolução óptica : é por isso que as fotos descartáveis ​​de sua câmera ficam melhores do que as fotos extravagantes de câmera digital de seu amigo pretensioso. Quando uma foto parece nítida e tem uma faixa dinâmica clara , ela tem uma alta resolução óptica. As TVs às vezes desperdiçam sua alta resolução física exibindo vídeos com uma resolução óptica ruim. Isso leva a imagens e contraste borrados. Às vezes, isso é resultado do aumento de escala, mas voltaremos a isso em um minuto.
• Densidade de pixels : O número de pixels por polegada em uma tela. Todos os monitores 4K contêm a mesma quantidade de pixels, mas em monitores 4K menores, os pixels estão mais próximos uns dos outros, por isso têm uma alta densidade de pixels. Um iPhone 4K, por exemplo, tem uma densidade de pixels maior 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 já conhecemos a diferença entre a resolução física e óptica, é hora de aumentar a escala.

O Upscaling torna a imagem “maior”

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

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

Para que uma imagem 1080p se encaixe em uma tela 4K, ela precisa ganhar 6 milhões de pixels por meio do processo de upscaling (nesse ponto, ela 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 do “vizinho mais próximo”. Para realizar esse processo, um algoritmo adiciona uma malha de pixels “em branco” a uma imagem e, em seguida, adivinha qual valor de cor cada pixel em branco deve ter, olhando para seus quatro pixels vizinhos.

Por exemplo, um pixel em branco rodeado por pixels brancos ficará branco; enquanto um pixel em branco rodeado por pixels brancos e azuis pode sair em azul claro. É um processo direto, mas deixa muitos artefatos digitais, borrões e contornos acidentados em uma imagem. Em outras palavras, as imagens interpoladas têm uma resolução óptica pobre.

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

“Espere um minuto”, você pode estar dizendo. “Minha nova TV 4K não se parece em nada com isso!” Bem, isso é porque ele não depende inteiramente da interpolação do vizinho mais próximo – ele usa uma combinação de métodos para aprimorar as imagens.

Tentativas de aumento de escala para lidar com a resolução óptica também

Ok, então a interpolação do vizinho mais próximo está errada. É um método de força bruta para aumentar a resolução de uma imagem que não leva em consideração a resolução óptica. É por isso que as TVs usam duas outras formas de interpolação junto com a interpolação do vizinho mais próximo. Estes são chamados de interpolação bicúbica (suavização) e interpolação bilinear (nitidez).

Com a interpolação bicúbica (suavização), cada pixel adicionado a uma imagem parece que seus 16 pixels vizinhos assumem uma cor. Isso resulta em uma imagem que é decididamente “suave”. Por outro lado, a interpolação bilinear (nitidez) apenas olha para seus dois vizinhos mais próximos e produz uma imagem “nítida”. Combinando esses métodos – e aplicando alguns filtros para contraste e cor – sua TV pode gerar uma imagem que não tem perda perceptível na qualidade óptica.

Claro, a interpolação ainda é um jogo de adivinhação. Mesmo com a interpolação adequada, alguns vídeos podem ficar “fantasmas” depois de aumentar a escala – especialmente se a sua TV barata não dá para aumentar. Esses artefatos também se tornam mais aparentes quando as imagens de qualidade super baixa (720p e inferior) são aumentadas para resolução de 4K ou quando as imagens são aumentadas em TVs insanamente grandes com baixa densidade de pixels.

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

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

O aumento de escala é necessário e raramente perceptível

Mesmo com todas as suas falhas, o aumento da escala é uma coisa boa. É um processo que geralmente ocorre sem problemas e permite que você assista a uma variedade de formatos de vídeo na mesma TV. É perfeito? Claro que não. É por isso que alguns puristas de filmes e videogames preferem curtir a arte antiga no meio pretendido: as TVs antigas. Mas, a partir de agora, o aumento da escala não é algo para ficar muito animado. Nem é algo para ficar muito chateado.

Vale ressaltar 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 aumento de escala não conseguir acompanhar esses formatos de alta resolução, há uma chance de que isso resulte em uma perda de qualidade muito maior do que a que estamos acostumados.

Uma vez que os fabricantes e os serviços de streaming ainda estão se arrastando para 4K , talvez não devamos nos preocupar com 8K ainda.