“Nâng cấp” trên TV là gì và nó hoạt động như thế nào?

Khi 4K thay thế HD trong ngôi nhà của chúng ta, các nhà sản xuất đang tiết lộ một số biệt ngữ tiếp thị thú vị, chẳng hạn như “Ultra HD upscaling” (UHD). Nhưng nâng cấp không phải là một số tính năng độc đáo — nó chỉ cho phép TV 4K hoạt động với các định dạng video có độ phân giải thấp hơn, như 1080p và 720p.

Tất cả TV đều có nâng cấp

Nâng cấp có nghĩa là nội dung có độ phân giải thấp sẽ lấp đầy toàn bộ màn hình TV của bạn. Nếu không có nó, video có độ phân giải thấp sẽ chiếm ít hơn một nửa không gian màn hình. Đây là một tính năng điển hình trên tất cả các TV. Ngay cả TV 1080p cũng có nó — chúng có thể nâng cấp nội dung 720p và hiển thị ở chế độ toàn màn hình trên màn hình 1080p.

Nâng cấp UHD là điều làm cho TV 4K của bạn hoạt động như bất kỳ TV nào khác. Nó có thể lấy nội dung có độ phân giải thấp hơn và hiển thị trên toàn bộ màn hình 4K.

Nội dung 1080p được nâng cấp trên màn hình 4K thường trông đẹp hơn nội dung 1080p trên màn hình 1080p thông thường. Nhưng nâng cấp không phải là điều kỳ diệu — bạn sẽ không có được hình ảnh sắc nét như mong đợi từ nội dung 4K gốc, chân thực. Đây là cách nó hoạt động.

Độ phân giải tồn tại ở mức vật lý và hình ảnh

Trước khi đi vào nâng cấp, chúng ta cần hiểu khái niệm về độ phân giải hình ảnh. Trong nháy mắt, đó là một khái niệm tương đối đơn giản. Hình ảnh hoặc video có độ phân giải cao trông “đẹp hơn” so với hình ảnh hoặc video có độ phân giải thấp.

Tuy nhiên, chúng ta có xu hướng quên một số khía cạnh chính, đó là sự khác biệt giữa độ phân giải vật lý và độ phân giải quang học. Các khía cạnh này kết hợp với nhau để tạo ra một hình ảnh tốt và chúng là cơ sở để hiểu về nâng cấp. Chúng tôi cũng sẽ đề cập đến mật độ điểm ảnh — nhưng đừng lo — chúng tôi sẽ giữ mọi thứ ngắn gọn và hấp dẫn.

  • Độ phân giải vật lý: Trên bảng thông số kỹ thuật của TV, độ phân giải vật lý được gọi đơn giản là “độ phân giải”. Đó là số pixel trên màn hình. TV 4K có nhiều pixel hơn TV 1080p và hình ảnh 4K có kích thước gấp bốn lần hình ảnh 1080p. Tất cả các màn hình 4K, bất kể kích thước của chúng, đều chứa cùng một số lượng pixel. Mặc dù TV có độ phân giải vật lý cao có thể sử dụng các pixel bổ sung để cung cấp thêm chi tiết, nhưng không phải lúc nào điều đó cũng diễn ra theo cách đó. Độ phân giải vật lý phụ thuộc vào độ phân giải quang học.
  • Độ phân giải quang học: Đây là lý do tại sao ảnh máy ảnh dùng một lần cũ của bạn trông đẹp hơn ảnh máy ảnh kỹ thuật số ưa thích của người bạn tự phụ. Khi một bức ảnh trông sắc nét và có dải động rõ ràng, nó có độ phân giải quang học cao. TV đôi khi làm lãng phí độ phân giải vật lý cao của chúng bằng cách hiển thị video với độ phân giải quang học kém. Điều này dẫn đến hình ảnh mờ và độ tương phản. Đôi khi, đây là kết quả của việc nâng cấp, nhưng chúng tôi sẽ quay lại điều đó sau một phút.
  • Mật độ điểm ảnh: Số pixel trên inch trên màn hình. Tất cả các màn hình 4K đều chứa cùng một lượng pixel, nhưng trên màn hình 4K nhỏ hơn, các pixel gần nhau hơn, vì vậy chúng có mật độ pixel cao. Ví dụ, một chiếc iPhone 4K có mật độ điểm ảnh cao hơn một chiếc TV 4K 70 inch. Chúng tôi đề cập đến vấn đề này để củng cố ý tưởng rằng kích thước màn hình không giống với độ phân giải vật lý và mật độ điểm ảnh của màn hình không xác định độ phân giải vật lý của nó.

Bây giờ, tất cả chúng ta đã tìm hiểu rõ về sự khác biệt giữa độ phân giải vật lý và quang học, đã đến lúc bắt đầu nâng cấp.

Nâng cấp làm cho hình ảnh “Lớn hơn”

Mỗi TV đều chứa một mớ thuật toán nội suy, được sử dụng để nâng cấp hình ảnh có độ phân giải thấp. Các thuật toán này thêm pixel vào hình ảnh một cách hiệu quả để tăng độ phân giải của chúng. Nhưng tại sao bạn cần tăng độ phân giải của hình ảnh?

Hãy nhớ rằng, độ phân giải vật lý được xác định bằng số lượng pixel trên màn hình. Nó không liên quan gì đến kích thước thực của TV của bạn. Màn hình TV 1080p chỉ bao gồm 2.073.600 pixel, trong khi màn hình 4K có 8.294.400. Nếu bạn chiếu video 1080p trên TV 4K mà không nâng cấp, video sẽ chỉ chiếm một phần tư màn hình.

Để hình ảnh 1080p phù hợp với màn hình 4K, nó cần đạt được 6 triệu pixel thông qua quá trình nâng cấp (tại thời điểm đó, nó sẽ trở thành hình ảnh 4K). Tuy nhiên, việc nâng cấp dựa trên một quy trình gọi là nội suy, thực sự chỉ là một trò chơi phỏng đoán được tôn vinh.

Nâng cấp làm giảm độ phân giải quang học

Có một số cách để nội suy một hình ảnh. Cơ bản nhất được gọi là phép nội suy “láng giềng gần nhất”. Để thực hiện quá trình này, một thuật toán thêm một lưới các pixel “trống” vào hình ảnh, sau đó đoán giá trị màu nào của mỗi pixel trống bằng cách xem xét bốn pixel lân cận của nó.

Ví dụ, một pixel trống được bao quanh bởi các pixel trắng sẽ chuyển thành màu trắng; trong khi một điểm ảnh trống được bao quanh bởi các điểm ảnh màu trắng và xanh lam có thể có màu xanh lam nhạt. Đó là một quá trình đơn giản, nhưng nó để lại rất nhiều hiện vật kỹ thuật số, đường viền mờ và gồ ghề trong một hình ảnh. Nói cách khác, hình ảnh nội suy có độ phân giải quang học kém.

So sánh hai hình ảnh này. Cái bên trái chưa được chỉnh sửa và cái bên phải là nạn nhân của quá trình nội suy hàng xóm gần nhất. Hình ảnh bên phải trông rất tệ, mặc dù nó có cùng độ phân giải vật lý với hình ảnh bên trái. Điều này xảy ra trên quy mô nhỏ mỗi khi TV 4K của bạn sử dụng phép nội suy hàng xóm gần nhất để nâng cấp hình ảnh.

Bạn có thể nói “Chờ một chút”. “TV 4K mới của tôi trông không giống thế này!” Đó là bởi vì nó không hoàn toàn dựa vào phép nội suy hàng xóm gần nhất — nó sử dụng kết hợp nhiều phương pháp để nâng cao hình ảnh.

Quá trình nâng cấp để xử lý độ phân giải quang học

Được rồi, vì vậy nội suy hàng xóm gần nhất là thiếu sót. Đó là một phương pháp thô bạo để tăng độ phân giải của hình ảnh mà không tính đến độ phân giải quang học. Đó là lý do tại sao TV sử dụng hai dạng nội suy khác cùng với nội suy lân cận gần nhất. Chúng được gọi là nội suy lưỡng tính (làm mịn) và nội suy song tuyến (làm sắc nét).

Với phép nội suy bicubic (làm mịn), mỗi pixel được thêm vào hình ảnh sẽ trông giống như 16 pixel lân cận của nó để mang một màu sắc. Điều này dẫn đến một hình ảnh chắc chắn là “mềm mại”. Mặt khác, phép nội suy song tuyến tính (làm sắc nét) chỉ nhìn vào hai nước láng giềng gần nhất của nó và tạo ra hình ảnh “sắc nét”. Bằng cách trộn các phương pháp này — và áp dụng một số bộ lọc cho độ tương phản và màu sắc — TV của bạn có thể tạo ra hình ảnh không có đáng chú ý giảm chất lượng quang học.

Tất nhiên, nội suy vẫn là một trò chơi đoán mò. Ngay cả khi có nội suy phù hợp, một số video vẫn có thể xảy ra hiện tượng “bóng mờ” sau khi được nâng cấp — đặc biệt nếu TV giá rẻ của bạn quá tệ khi nâng cấp. Những yếu tố này cũng trở nên rõ ràng hơn khi hình ảnh chất lượng siêu thấp (720p trở xuống) được nâng cấp lên độ phân giải 4K hoặc khi hình ảnh được nâng cấp trên TV cực lớn với mật độ điểm ảnh thấp.

Hình ảnh trên không phải là ví dụ về nâng cấp từ TV. Thay vào đó, đó là một ví dụ về việc nâng cấp được thực hiện cho Buffy The Vampire Slayer HD DVD phát hành (trích từ video bài luận của Passion of The Nerd). Đó là một ví dụ hay (mặc dù cực đoan) về cách nội suy kém có thể làm hỏng hình ảnh. Không, Nicholas Brendon không trang điểm kiểu ma cà rồng như sáp, đó chỉ là những gì đã xảy ra với khuôn mặt của anh ấy trong quá trình nâng cấp.

Mặc dù tất cả TV đều cung cấp khả năng nâng cấp, nhưng một số có thể có thuật toán nâng cấp tốt hơn những TV khác, dẫn đến hình ảnh đẹp hơn.

Nâng cấp là cần thiết và hiếm khi đáng chú ý

Ngay cả với tất cả các lỗi của nó, nâng cấp là một điều tốt. Đó là một quá trình thường diễn ra mà không gặp trở ngại nào và cho phép bạn xem nhiều định dạng video khác nhau trên cùng một TV. Nó có hoàn hảo không? Dĩ nhiên là không. Đó là lý do tại sao một số người theo chủ nghĩa thuần túy về phim và trò chơi điện tử thích thưởng thức tác phẩm nghệ thuật cũ trên phương tiện dự kiến ​​của họ: TV cũ. Tuy nhiên, hiện tại, nâng cấp không phải là điều gì khiến bạn quá phấn khích. Nó cũng không phải là điều gì đó để quá buồn phiền.

Điều đáng nói là các định dạng video 8K, 10K và 16K đã được hỗ trợ bởi một số phần cứng mà chúng tôi sử dụng hàng ngày. Nếu công nghệ nâng cấp không thể bắt kịp với các định dạng có độ phân giải cao này, thì có khả năng nó sẽ dẫn đến chất lượng giảm nhiều hơn so với những gì chúng ta đã từng làm.

Tuy nhiên, vì các nhà sản xuất và dịch vụ phát trực tuyến vẫn đang kéo chân họ về phía 4K, có lẽ chúng ta chưa nên lo lắng về 8K.