Por que neve, chuva e confete destroem a qualidade do streaming de vídeo


Se você já assistiu a um filme no Netflix, YouTube ou algum outro serviço de streaming, pode notar que sempre que há uma cena de chuva, a qualidade do vídeo cai completamente. Mesmo se você estiver transmitindo pela melhor conexão de Internet, o vídeo vai parecer uma merda. Isso acontece porque todos os streams de vídeo são compactados e partículas como chuva, neve e confete destroem completamente os streams compactados.

Como o vídeo moderno é compactado para se ajustar às limitações de taxa de bits

Para entender por que a chuva e outras partículas podem prejudicar a qualidade do vídeo, precisamos entender como funciona a taxa de bits . A taxa de bits de um vídeo é, para simplificar demais, a quantidade de dados que um vídeo pode atravessar, medida em bits por segundo. Você pode pensar nisso como a largura de um cano d’água. Quanto menor o cano, menos água você pode empurrar por vez. Quanto mais largo o tubo, mais água você pode deixar passar. Os vídeos são semelhantes: quanto maior a taxa de bits, mais dados um vídeo pode exibir por segundo, o que significa mais detalhes e melhor clareza de imagem.

No mundo do HD e agora da televisão 4K , essa limitação pode se tornar um problema. A maioria dos vídeos que você vê está compactado de alguma forma. Se você assistisse a um vídeo HD completamente descompactado, teria uma taxa de bits de 2,98 gigabits por segundo. O vídeo 4K é ainda pior, com uma taxa de bits descompactada de 1,67 terabytes por segundo. Não bits. Bytes. São mais dados do que a conexão de Internet mais rápida do mundo pode suportar.

Felizmente, a compressão moderna faz um trabalho decente de preservação da qualidade do vídeo, pelo menos até certo ponto. Um Blu-Ray padrão tem saídas de até 40 Mbps e um Blu-ray de 4K sai de até 108 Mbps. Os cabos HDMI entre o leitor Blu-Ray e a TV podem transmitir até 18 Gbps , portanto, há espaço mais do que suficiente para lidar com todos esses dados.

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A diferença entre a taxa de bits de vídeo não compactado e a taxa de bits em seus discos Blu-Ray é enorme, mas você provavelmente não saberá dizer. O vídeo não compactado contém muitos detalhes que o olho humano geralmente não notará, então uma boa parte disso pode ser descartada. Além disso, a compactação entre quadros  pode reduzir drasticamente o tamanho de um arquivo, descartando dados quando partes de uma imagem permanecem iguais entre os quadros.

Esta foto pode ser muito comprimida, pois há muito pouco movimento ou mudança entre cada quadro.

Veja o clipe acima de Luke Cage dos Defenders . Nesta breve cena, Luke inclina a cabeça ligeiramente para a direita e um policial se levanta de lado, mas na maioria das vezes o enquadramento não muda. As barras na parte de trás estão quase perfeitamente imóveis, e mesmo o corpo de Luke não se move dramaticamente. A compactação entre quadros pode dizer a um vídeo para simplesmente continuar desenhando o mesmo fundo a cada quadro ou apenas deslocar alguns dos pixels no primeiro plano, em vez de redesenhar cada pixel do zero trinta vezes por segundo. Este tipo de compressão pode fazer cortes enormes em um tamanho de arquivo de vídeo de outra forma enorme. Sem essa compactação, tudo, desde sua conexão de internet até um cabo HDMI básico, não teria a capacidade de transferir tantos dados.

No entanto, essa compressão interframe é um problema com coisas como chuva e confete. Em vez de um fundo quase estático, a chuva preenche todo o quadro com pequenos detalhes que precisam ser movidos ou redesenhado em cada quadro. Cada gota de chuva ocupa pedaços valiosos que poderiam ser gastos no rosto de um personagem. Quanto mais pequenos detalhes se movimentam em uma cena, menos bits existem para tudo, e a qualidade do vídeo cai.

O streaming online atrapalha sua taxa de bits

Se a chuva é um problema tão grande, por que você não nota isso ao assistir a um disco Blu-Ray? A resposta está na taxa de bits disponível. Embora os discos Blu-Ray possam passar por uma grande quantidade de compressão, eles ainda têm uma taxa de bits alta o suficiente para renderizar todas as gotas de chuva e pedaços de confete. Na verdade, se uma cena estiver particularmente ocupada ou caótica o suficiente, você poderá notar alguma degradação na qualidade da imagem, mas terá que apertar os olhos para isso.

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Streaming pela Internet, por outro lado, simplesmente não consegue acompanhar. A velocidade média da internet nos Estados Unidos é de cerca de 18 Mbps , o que é menos da metade da largura de banda necessária para um disco Blu-Ray – além disso, a largura de banda deve ser compartilhada por todos os dispositivos em sua rede. Pior ainda, uma empresa como a Netflix pode servir apenas alguns dados de uma vez, mesmo se você tiver uma conexão de Internet rápida o suficiente para lidar com isso. A Netflix já é responsável por uma grande parte do tráfego da Internet. Transmitir streams em HD com qualidade Blu-Ray com a mesma qualidade de imagem de um disco seria inviável.

De acordo com o site de ajuda da Netflix , a empresa recomenda pelo menos 5 Mbps para vídeo HD e 25 Mbps para streaming em 4K. Esta é obviamente uma taxa de bits muito mais baixa do que o player Blu-Ray em sua vida pode suportar. E lembre-se, aquele vídeo Blu-Ray já está bem compactado. Portanto, quando a Netflix decidir limitar ainda mais a taxa de bits de um stream, você começará a perder a qualidade da imagem.

Para cenas básicas de conversação, isso não é grande coisa, a menos que você seja o tipo de pessoa que fica realmente obcecado com a qualidade da imagem . No entanto, as cenas de chuva colocam mais demanda em uma taxa de bits já tensa. É como tentar ligar uma mangueira de jardim a um hidrante. A capacidade simplesmente não existe.

Dê uma olhada nesta cena de American Gods. Transmiti este programa por meio de uma conexão Google Fiber, conectada diretamente em meu desktop. Apesar de ter bastante largura de banda entre mim e Starz, você pode ver que a cena chuvosa é tão pixelizada quanto um videogame de 8 bits. Na verdade, o problema fica pior quando corta do close up de Shadow no início do clipe para a tomada ampla no final, porque há mais chuva, o que significa mais detalhes, o que significa menos largura de banda para qualquer outra coisa.

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Agora, aqui está a mesma cena. No entanto, desta vez criamos um GIF a partir de uma cópia local deste episódio, em vez de transmiti-lo. Claro, o que você está vendo é um GIF de 650 pixels de largura de um vídeo 4K, então você não será capaz de ver o efeito completo, mas mesmo aqui você pode ver mais detalhes. Como o vídeo local não precisa ser compactado tanto quanto seria se fosse transmitido online, há uma taxa de bits muito maior para trabalhar.

Nessa segunda versão, você pode ver mais gotas de chuva, pode ver as pessoas com mais clareza e as cores ficam ainda mais vivas com melhor contraste. Quanto maior a taxa de bits de um vídeo, menor será o problema quando começar a chover ou quando alguém jogar confete. Em um nível técnico, chuva e confete sempre causarão problemas de compressão, mas você não notará tanto se estiver reproduzindo de um disco ou arquivo em seu computador, em vez de transmiti-lo online.

Claro, a compensação pode valer a pena para você. Sites como Netflix, HBO e Starz têm uma enorme biblioteca de conteúdo HD e 4K que pode ser caro para obter em outro lugar (supondo que você possa). Além disso, a  maioria das  cenas não está na chuva de qualquer maneira. Embora um filme nunca pareça tão bom na Netflix quanto no Blu-Ray, pode parecer bom o  suficiente . Porém, se você é um defensor de vídeos bonitos, provavelmente preferirá a mídia física ou seu próprio servidor de mídia doméstico.