Che cos'è l'"upscaling" su una TV e come funziona?

Poiché il 4K sostituisce l'HD nelle nostre case, i produttori stanno svelando alcuni interessanti gerghi di marketing, come "Ultra HD upscaling" (UHD). Ma l'upscaling non è una caratteristica unica: consente semplicemente ai televisori 4K di funzionare con formati video a risoluzione inferiore, come 1080p e 720p.

Tutti i televisori hanno l'upscaling

L'upscaling significa che i contenuti a bassa risoluzione riempiranno l'intero schermo TV. Senza di essa, un video a bassa risoluzione occupa meno della metà dello spazio sullo schermo. Questa è una caratteristica tipica di tutti i televisori. Anche i televisori a 1080p lo avevano: potevano aumentare il contenuto a 720p e visualizzarlo in modalità a schermo intero su uno schermo a 1080p.

L'upscaling UHD è ciò che fa funzionare la tua TV 4K come qualsiasi altra. Può prendere contenuti a risoluzione inferiore e visualizzarli sull'intero schermo 4K.

Il contenuto a 1080p ingrandito su uno schermo 4K spesso ha un aspetto migliore del contenuto a 1080p su uno schermo normale a 1080p. Ma l'upscaling non è magico: non otterrai l'immagine nitida che otterresti da un vero contenuto 4K nativo. Ecco come funziona.

La risoluzione esiste a livello fisico e visivo

Prima di entrare nell'upscaling, dobbiamo comprendere il concetto di risoluzione dell'immagine. A prima vista, è un concetto relativamente semplice. Un'immagine o un video ad alta risoluzione sembra "migliore" di un'immagine o un video a bassa risoluzione.

Tuttavia, tendiamo a dimenticare alcuni aspetti chiave, ovvero la differenza tra risoluzione fisica e risoluzione ottica. Questi aspetti lavorano insieme per creare una buona immagine e sono la base per comprendere l'upscaling. Tratteremo anche la densità dei pixel, ma non preoccuparti, manterremo le cose brevi e dolci.

• Risoluzione fisica : su una scheda tecnica TV, la risoluzione fisica viene semplicemente chiamata "risoluzione". È il numero di pixel su un display. Una TV 4K ha più pixel di una TV 1080p e un'immagine 4K è quattro volte più grande di un'immagine 1080p. Tutti i display 4K, indipendentemente dalle loro dimensioni, contengono lo stesso numero di pixel. Mentre i televisori con un'elevata risoluzione fisica possono utilizzare i loro pixel extra per offrire dettagli aggiuntivi, non sempre funziona in questo modo. La risoluzione fisica è alla mercé della risoluzione ottica.
• Risoluzione ottica : ecco perché le foto della tua vecchia fotocamera usa e getta sono migliori delle foto della fotocamera digitale del tuo amico pretenzioso. Quando una foto appare nitida e ha una gamma dinamica chiara, ha un'elevata risoluzione ottica. I televisori a volte sprecano la loro alta risoluzione fisica visualizzando video con una risoluzione ottica scadente. Questo porta a immagini sfocate e contrasto. A volte, questo è il risultato dell'upscaling, ma ci torneremo tra un minuto.
• Densità pixel : il numero di pixel per pollice su un display. Tutti i display 4K contengono la stessa quantità di pixel, ma sui display 4K più piccoli i pixel sono più vicini tra loro, quindi hanno un'elevata densità di pixel. Un iPhone 4K, ad esempio, ha una densità di pixel maggiore rispetto a una TV 4K da 70 pollici. Ne parliamo per rafforzare l'idea che la dimensione dello schermo non è la stessa cosa della risoluzione fisica e che la densità dei pixel di uno schermo non definisce la sua risoluzione fisica.

Ora che siamo tutti rispolverati sulla differenza tra risoluzione fisica e ottica, è tempo di passare all'upscaling.

L'upscaling rende un'immagine "più grande"

Ogni TV contiene un pasticcio di algoritmi di interpolazione, che vengono utilizzati per aumentare le immagini a bassa risoluzione. Questi algoritmi aggiungono efficacemente pixel a un'immagine per aumentarne la risoluzione. Ma perché dovresti aumentare la risoluzione di un'immagine?

Ricorda, la risoluzione fisica è definita dal numero di pixel su un display. Non ha nulla a che fare con le dimensioni effettive della tua TV. Uno schermo TV 1080p è composto da soli 2.073.600 pixel, mentre uno schermo 4K ne ha 8.294.400. Se mostri un video a 1080p su una TV 4K senza eseguire l'upscaling, il video occuperà solo un quarto dello schermo.

Affinché un'immagine 1080p si adatti a un display 4K, deve guadagnare 6 milioni di pixel attraverso il processo di upscaling (a quel punto, diventerà un'immagine 4K). Tuttavia, l'upscaling si basa su un processo chiamato interpolazione, che in realtà è solo un gioco di supposizioni glorificato.

L'upscaling riduce la risoluzione ottica

Esistono diversi modi per interpolare un'immagine. La più elementare è chiamata interpolazione "vicino più vicino". Per eseguire questo processo, un algoritmo aggiunge una mesh di pixel "vuoti" a un'immagine, quindi indovina quale valore di colore dovrebbe essere ciascun pixel vuoto osservando i suoi quattro pixel adiacenti.

Ad esempio, un pixel vuoto circondato da pixel bianchi risulterà bianco; mentre un pixel vuoto circondato da pixel bianchi e blu potrebbe risultare azzurro. È un processo semplice, ma lascia un sacco di artefatti digitali, sfocatura e contorni irregolari in un'immagine. In altre parole, le immagini interpolate hanno una scarsa risoluzione ottica.

Confronta queste due immagini. Quello a sinistra non è stato modificato e quello a destra è vittima del processo di interpolazione del vicino più vicino. L'immagine a destra sembra terribile, anche se ha la stessa risoluzione fisica di quella a sinistra. Ciò accade su piccola scala ogni volta che la tua TV 4K utilizza l'interpolazione del vicino più vicino per migliorare un'immagine.

"Aspetta un minuto", potresti dire. "La mia nuova TV 4K non assomiglia a questo!" Bene, questo perché non si basa interamente sull'interpolazione del vicino più vicino: utilizza un mix di metodi per aumentare le immagini.

L'upscaling cerca di contrastare anche la risoluzione ottica

Ok, quindi l'interpolazione del vicino più vicino è errata. È un metodo di forza bruta per aumentare la risoluzione di un'immagine che non tiene conto della risoluzione ottica. Ecco perché i televisori utilizzano altre due forme di interpolazione insieme all'interpolazione del vicino più vicino. Questi sono chiamati interpolazione bicubica (levigatura) e interpolazione bilineare (affilatura).

Con l'interpolazione bicubica (smussatura), ogni pixel aggiunto a un'immagine guarda ai suoi 16 pixel adiacenti per assumere un colore. Ciò si traduce in un'immagine decisamente "morbida". D'altra parte, l'interpolazione bilineare (affilatura) guarda solo ai due vicini più vicini e produce un'immagine "nitida". Combinando questi metodi e applicando alcuni filtri per contrasto e colore, la tua TV può generare un'immagine che non presenta perdite evidenti di qualità ottica.

Naturalmente, l'interpolazione è ancora un gioco di indovinelli. Anche con un'interpolazione adeguata, alcuni video possono assumere il "ghosting" dopo l'upscaling, soprattutto se la tua TV economica fa schifo durante l'upscaling. Questi artefatti diventano più evidenti anche quando le immagini di qualità super-bassa (720p e inferiore) vengono aumentate a una risoluzione 4K o quando le immagini vengono aumentate su TV incredibilmente grandi con una bassa densità di pixel.

L'immagine sopra non è un esempio di upscaling da una TV. Invece, è un esempio dell'upscaling fatto per l'uscita in DVD HD di Buffy The Vampire Slayer (tratto da un video saggio di Passion of The Nerd). È un buon (sebbene estremo) esempio di come una scarsa interpolazione possa rovinare un'immagine. No, Nicholas Brendon non indossa un trucco cereo da vampiro, è solo quello che è successo al suo viso durante il processo di upscaling.

Sebbene tutti i televisori offrano l'upscaling, alcuni potrebbero avere algoritmi di upscaling migliori rispetto ad altri, ottenendo un'immagine migliore.

L'upscaling è necessario e raramente si nota

Anche con tutti i suoi difetti, l'upscaling è una buona cosa. È un processo che di solito si avvia senza intoppi e ti consente di guardare una varietà di formati video sulla stessa TV. È perfetto? Ovviamente no. Ecco perché alcuni puristi di film e videogiochi preferiscono godersi la vecchia arte sul supporto previsto: i vecchi televisori. Ma, al momento, l'upscaling non è qualcosa di cui entusiasmarsi. Né è qualcosa per cui arrabbiarsi troppo.

Vale la pena ricordare che i formati video 8K, 10K e 16K sono già supportati da parte dell'hardware che utilizziamo ogni giorno. Se la tecnologia di upscaling non riesce a raggiungere questi formati ad alta risoluzione, è possibile che si traduca in una perdita di qualità molto maggiore rispetto a quella a cui siamo abituati.

Dal momento che i produttori e i servizi di streaming stanno ancora trascinando i piedi verso il 4K, forse non dovremmo ancora preoccuparci dell'8K.