什麼是電視上的“升級”，它是如何工作的？

隨著 4K 在我們家中取代高清，製造商正在推出一些有趣的營銷術語，例如“超高清升級”（UHD）。 但升級並不是什麼獨特的功能——它只是允許 4K 電視使用較低分辨率的視頻格式，如 1080p 和 720p。

所有電視都有升級

升級意味著低分辨率內容將填滿整個電視屏幕。 沒有它，低分辨率視頻佔用的屏幕空間不到一半。 這是所有電視的典型功能。 甚至 1080p 電視也有它——它們可以升級 720p 內容並在 1080p 屏幕上以全屏模式顯示。

UHD 升級是讓您的 4K 電視像其他任何電視一樣工作的原因。 它可以獲取較低分辨率的內容並將其顯示在整個 4K 屏幕上。

4K 屏幕上的放大 1080p 內容通常看起來比普通 1080p 屏幕上的 1080p 內容更好。 但升級並不是魔法——您不會從真正的原生 4K 內容中獲得清晰的圖像。 這是它的工作原理。

分辨率存在於物理和視覺層面

在進入升級之前，我們需要了解圖像分辨率的概念。 乍一看，這是一個相對簡單的概念。 具有高分辨率的圖像或視頻看起來比具有低分辨率的圖像或視頻“更好”。

但是，我們往往會忘記一些關鍵方面，即物理分辨率和光學分辨率之間的差異。 這些方面共同創造了良好的形象，它們是理解升級的基礎。 我們還將介紹像素密度——但別擔心——我們會讓事情變得簡短而有趣。

• 物理分辨率：在電視規格表上，物理分辨率簡稱為“分辨率”。 它是顯示器上的像素數。 4K 電視的像素比 1080p 電視多，4K 圖像的大小是 1080p 圖像的四倍。 所有 4K 顯示器，無論其大小如何，都包含相同數量的像素。 雖然具有高物理分辨率的電視可以使用它們的額外像素來提供額外的細節，但並不總是這樣。 物理分辨率取決於光學分辨率。
• 光學分辨率：這就是為什麼您的舊一次性相機照片比您自命不凡的朋友的精美數碼相機照片看起來更好的原因。 當照片看起來清晰且動態範圍清晰時，它就具有很高的光學分辨率。 電視有時會通過以糟糕的光學分辨率顯示視頻來浪費其高物理分辨率。 這會導致圖像和對比度模糊。 有時，這是升級的結果，但我們會在一分鐘內回到這個問題。
• 像素密度：顯示器上每英寸的像素數。 所有 4K 顯示器都包含相同數量的像素，但在較小的 4K 顯示器上，像素彼此更接近，因此它們具有較高的像素密度。 例如，4K iPhone 的像素密度高於 70 英寸 4K 電視。 我們提到這一點是為了強調屏幕尺寸與物理分辨率不同的想法，屏幕的像素密度並不能定義其物理分辨率。

現在我們都已經了解了物理分辨率和光學分辨率之間的差異，是時候進行升級了。

升級使圖像“更大”

每台電視都包含一堆插值算法，用於放大低分辨率圖像。 這些算法有效地將像素添加到圖像中以提高其分辨率。 但是為什麼你需要增加圖像的分辨率呢？

請記住，物理分辨率是由顯示器上的像素數定義的。 它與電視的實際尺寸無關。 1080p 電視屏幕只有 2,073,600 個像素，而 4K 屏幕有 8,294,400 個像素。 如果您在 4K 電視上顯示 1080p 視頻而不進行升頻，則該視頻將僅佔屏幕的四分之一。

一張 1080p 的圖像要適合 4K 顯示器，它需要通過升級過程獲得 600 萬像素（此時，它將變成 4K 圖像）。 然而，升級依賴於一個稱為插值的過程，這實際上只是一個美化的猜謎遊戲。

放大會降低光學分辨率

有幾種方法可以插入圖像。 最基本的稱為“最近鄰”插值。 為了執行這個過程，算法將“空白”像素網格添加到圖像中，然後通過查看其四個相鄰像素來猜測每個空白像素應該是哪種顏色值。

例如，被白色像素包圍的空白像素會變成白色； 而被白色和藍色像素包圍的空白像素可能會呈現淺藍色。 這是一個簡單的過程，但會在圖像中留下大量數字偽影、模糊和粗糙的輪廓。 換句話說，插值圖像的光學分辨率很差。

比較這兩個圖像。 左邊那個是未經編輯的，右邊那個是最近鄰插值過程的犧牲品。 右邊的圖像看起來很糟糕，儘管它與左邊的物理分辨率相同。 每次您的 4K 電視使用最近鄰插值來放大圖像時，都會發生這種情況。

“等一下，”你可能會說。 “我的新 4K 電視看起來不像這樣！” 嗯，那是因為它不完全依賴最近鄰插值——它使用多種方法來放大圖像。

升級也試圖解決光學分辨率

好的，所以最近鄰插值是有缺陷的。 這是一種增加圖像分辨率的蠻力方法，不考慮光學分辨率。 這就是為什麼電視在最近鄰插值旁邊使用另外兩種形式的插值。 這些被稱為雙三次（平滑）插值和雙線性（銳化）插值。

使用雙三次（平滑）插值，添加到圖像的每個像素都會查看其 16 個相鄰像素以呈現顏色。 這會產生一個絕對“柔和”的圖像。 另一方面，雙線性（銳化）插值僅查看其最近的兩個鄰居並產生“清晰”的圖像。 通過混合這些方法並應用一些對比度和顏色濾鏡，您的電視可以生成光學質量沒有明顯損失的圖像。

當然，插值仍然是一個猜謎遊戲。 即使有適當的插值，一些視頻在放大後也會出現“重影”——特別是如果你的廉價電視在放大時很糟糕。 當超低質量圖像（720p 及更低）被放大到 4K 分辨率時，或者當圖像在像素密度低的超大電視上放大時，這些偽影也會變得更加明顯。

上圖不是從電視升級的示例。 相反，它是為Buffy The Vampire Slayer HD DVD 版本升級的一個例子（取自 Passion of The Nerd 的視頻文章）。 這是一個很好的（儘管是極端的）例子，說明差的插值如何破壞圖像。 不，Nicholas Brendon 沒有塗蠟質吸血鬼妝，這正是他在升級過程中臉上發生的事情。

雖然所有電視都提供升級，但有些電視可能比其他電視具有更好的升級算法，從而產生更好的畫面。

升級是必要的並且很少引起注意

即使有所有的缺點，升級也是一件好事。 這是一個通常順利進行的過程，使您能夠在同一台電視上觀看各種視頻格式。 完美嗎？ 當然不是。 這就是為什麼一些電影和視頻遊戲純粹主義者更喜歡在其預期的媒介上欣賞舊藝術：老式電視。 但是，就目前而言，升級並不是一件令人興奮的事情。 這也不是什麼太難過的事情。

值得一提的是，我們日常使用的一些硬件已經支持 8K、10K 和 16K 視頻格式。 如果升級技術無法趕上這些高分辨率格式，則有可能導致質量損失比我們習慣的要大得多。

不過，由於製造商和流媒體服務仍在向 4K 邁進，也許我們現在不應該擔心 8K。