什么是电视上的“升级”，它是如何工作的？

随着 4K 在我们家中取代高清，制造商正在推出一些有趣的营销术语，例如“超高清升级”（UHD）。 但升级并不是什么独特的功能——它只是允许 4K 电视使用较低分辨率的视频格式，如 1080p 和 720p。

所有电视都有升级

升级意味着低分辨率内容将填满整个电视屏幕。 没有它，低分辨率视频占用的屏幕空间不到一半。 这是所有电视的典型功能。 甚至 1080p 电视也有它——它们可以升级 720p 内容并在 1080p 屏幕上以全屏模式显示。

UHD 升级是让您的 4K 电视像其他任何电视一样工作的原因。 它可以获取较低分辨率的内容并将其显示在整个 4K 屏幕上。

4K 屏幕上的放大 1080p 内容通常看起来比普通 1080p 屏幕上的 1080p 内容更好。 但升级并不是魔法——您不会从真正的原生 4K 内容中获得清晰的图像。 这是它的工作原理。

分辨率存在于物理和视觉层面

在进入升级之前，我们需要了解图像分辨率的概念。 乍一看，这是一个相对简单的概念。 具有高分辨率的图像或视频看起来比具有低分辨率的图像或视频“更好”。

但是，我们往往会忘记一些关键方面，即物理分辨率和光学分辨率之间的差异。 这些方面共同创造了良好的形象，它们是理解升级的基础。 我们还将介绍像素密度——但别担心——我们会让事情变得简短而有趣。

• 物理分辨率：在电视规格表上，物理分辨率简称为“分辨率”。 它是显示器上的像素数。 4K 电视的像素比 1080p 电视多，4K 图像的大小是 1080p 图像的四倍。 所有 4K 显示器，无论其大小如何，都包含相同数量的像素。 虽然具有高物理分辨率的电视可以使用它们的额外像素来提供额外的细节，但并不总是这样。 物理分辨率取决于光学分辨率。
• 光学分辨率：这就是为什么您的旧一次性相机照片比您自命不凡的朋友的精美数码相机照片看起来更好的原因。 当照片看起来清晰且动态范围清晰时，它就具有很高的光学分辨率。 电视有时会通过以糟糕的光学分辨率显示视频来浪费其高物理分辨率。 这会导致图像和对比度模糊。 有时，这是升级的结果，但我们会在一分钟内回到这个问题。
• 像素密度：显示器上每英寸的像素数。 所有 4K 显示器都包含相同数量的像素，但在较小的 4K 显示器上，像素彼此更接近，因此它们具有较高的像素密度。 例如，4K iPhone 的像素密度高于 70 英寸 4K 电视。 我们提到这一点是为了强调屏幕尺寸与物理分辨率不同的想法，屏幕的像素密度并不能定义其物理分辨率。

现在我们都已经了解了物理分辨率和光学分辨率之间的差异，是时候进行升级了。

升级使图像“更大”

每台电视都包含一堆插值算法，用于放大低分辨率图像。 这些算法有效地将像素添加到图像中以提高其分辨率。 但是为什么你需要增加图像的分辨率呢？

请记住，物理分辨率是由显示器上的像素数定义的。 它与电视的实际尺寸无关。 1080p 电视屏幕只有 2,073,600 个像素，而 4K 屏幕有 8,294,400 个像素。 如果您在 4K 电视上显示 1080p 视频而不进行升频，则该视频将仅占屏幕的四分之一。

一张 1080p 的图像要适合 4K 显示器，它需要通过升级过程获得 600 万像素（此时，它将变成 4K 图像）。 然而，升级依赖于一个称为插值的过程，这实际上只是一个美化的猜谜游戏。

放大会降低光学分辨率

有几种方法可以插入图像。 最基本的称为“最近邻”插值。 为了执行这个过程，算法将“空白”像素网格添加到图像中，然后通过查看其四个相邻像素来猜测每个空白像素应该是哪种颜色值。

例如，被白色像素包围的空白像素会变成白色； 而被白色和蓝色像素包围的空白像素可能会呈现浅蓝色。 这是一个简单的过程，但会在图像中留下大量数字伪影、模糊和粗糙的轮廓。 换句话说，插值图像的光学分辨率很差。

比较这两个图像。 左边那个是未经编辑的，右边那个是最近邻插值过程的牺牲品。 右边的图像看起来很糟糕，尽管它与左边的物理分辨率相同。 每次您的 4K 电视使用最近邻插值来放大图像时，都会发生这种情况。

“等一下，”你可能会说。 “我的新 4K 电视看起来不像这样！” 嗯，那是因为它不完全依赖最近邻插值——它使用多种方法来放大图像。

升级也试图解决光学分辨率

好的，所以最近邻插值是有缺陷的。 这是一种增加图像分辨率的蛮力方法，不考虑光学分辨率。 这就是为什么电视在最近邻插值旁边使用另外两种形式的插值。 这些被称为双三次（平滑）插值和双线性（锐化）插值。

使用双三次（平滑）插值，添加到图像的每个像素都会查看其 16 个相邻像素以呈现颜色。 这会产生一个绝对“柔和”的图像。 另一方面，双线性（锐化）插值仅查看其最近的两个邻居并产生“清晰”的图像。 通过混合这些方法并应用一些对比度和颜色滤镜，您的电视可以生成光学质量没有明显损失的图像。

当然，插值仍然是一个猜谜游戏。 即使有适当的插值，一些视频在放大后也会出现“重影”——特别是如果你的廉价电视在放大时很糟糕。 当超低质量图像（720p 及更低）被放大到 4K 分辨率时，或者当图像在像素密度低的超大电视上放大时，这些伪影也会变得更加明显。

上图不是从电视升级的示例。 相反，它是为Buffy The Vampire Slayer HD DVD 版本升级的一个例子（取自 Passion of The Nerd 的视频文章）。 这是一个很好的（尽管是极端的）例子，说明差的插值如何破坏图像。 不，Nicholas Brendon 没有涂蜡质吸血鬼妆，这正是他在升级过程中脸上发生的事情。

虽然所有电视都提供升级，但有些电视可能比其他电视具有更好的升级算法，从而产生更好的画面。

升级是必要的并且很少引起注意

即使有所有的缺点，升级也是一件好事。 这是一个通常顺利进行的过程，使您能够在同一台电视上观看各种视频格式。 完美吗？ 当然不是。 这就是为什么一些电影和视频游戏纯粹主义者更喜欢在其预期的媒介上欣赏旧艺术：老式电视。 但是，就目前而言，升级并不是一件令人兴奋的事情。 这也不是什么太难过的事情。

值得一提的是，我们日常使用的一些硬件已经支持 8K、10K 和 16K 视频格式。 如果升级技术无法赶上这些高分辨率格式，则有可能导致质量损失比我们习惯的要大得多。

不过，由于制造商和流媒体服务仍在向 4K 迈进，也许我们现在不应该担心 8K。