Cos’è l’upscaling e come funziona?

Mentre il 4K sostituisce l’HD nelle nostre case, i produttori stanno svelando alcuni gergo di marketing interessanti, come “Ultra HD upscaling” (UHD). Ma l’upscaling non è una caratteristica unica: consente solo ai televisori 4K di funzionare con formati video a bassa risoluzione, come 1080p e 720p.

Tutti i televisori hanno l’upscaling

Upscaling significa che il contenuto a bassa risoluzione riempirà l’intero schermo della TV. Senza di esso, un video a bassa risoluzione occupa meno della metà dello spazio dello schermo. Questa è una caratteristica tipica di tutti i televisori. Anche i televisori a 1080p ce l’hanno: possono ottimizzare i contenuti a 720p e visualizzarli in modalità a schermo intero su uno schermo 1080p.

L’upscaling UHD è ciò che rende la tua TV 4K funzionante come qualsiasi altra. Può contenere contenuti a bassa risoluzione e visualizzarli sull’intero schermo 4K.

I contenuti 1080p con risoluzione superiore su uno schermo 4K hanno spesso un aspetto migliore rispetto ai contenuti 1080p su uno schermo 1080p normale. Ma l’upscaling non è magico: non otterrai l’immagine nitida che desideri da un vero contenuto nativo 4K.

La risoluzione esiste a livello fisico e visivo

Prima di entrare nell’escalation, dobbiamo capire il concetto di risoluzione dell’immagine. A colpo d’occhio, è un concetto relativamente semplice. Un’immagine o un video ad alta risoluzione sembra “migliore” di un’immagine o di un video a bassa risoluzione.

Tuttavia, tendiamo a dimenticare alcuni aspetti chiave , vale a dire 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.

• Risoluzione fisica : su una scheda tecnica di una TV, la risoluzione fisica viene semplicemente definita “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 ad alta risoluzione fisica possono utilizzare i loro pixel aggiuntivi per offrire dettagli aggiuntivi, non sempre funziona in questo modo. La risoluzione fisica è alla mercè della risoluzione ottica.
• Risoluzione ottica : questo è il motivo per cui le vecchie foto della fotocamera usa e getta sembrano migliori rispetto alle foto fantasiose della fotocamera digitale del tuo amic. Quando una foto appare nitida e ha una chiara gamma dinamica , ha un’alta risoluzione ottica. I televisori talvolta dissipano la loro alta risoluzione fisica visualizzando video con una risoluzione ottica scadente. Ciò porta a immagini sfocate e contrasto. A volte, questo è un risultato dell’upscaling, ma torneremo su questo tra poco.
• Densità pixel : il numero di pixel per pollice su un display. Tutti i display 4K contengono la stessa quantità di pixel, ma su schermi 4K più piccoli, i pixel sono più vicini tra loro, quindi hanno una densità di pixel elevata. Un iPhone 4K, ad esempio, ha una densità di pixel maggiore rispetto a un televisore 4K da 70 pollici. Ne parliamo per rafforzare l’idea che le dimensioni dello schermo non sono 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 concentrati sulla differenza tra la risoluzione fisica e ottica, è il momento di entrare nell’upscaling.

L’upscaling rende l’immagine “più grande”

Ogni TV contiene un pasticcio di algoritmi di interpolazione, che sono usati per migliorare 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 reali della tua TV. Uno schermo TV 1080p è composto da soli 2.073.600 pixel, mentre uno schermo 4K ha 8.294.400 pixel. Se mostri un video 1080p su una TV 4K senza upscaling, il video occuperà solo un quarto dello schermo.

Per un’immagine a 1080p adatta a un display 4K, è necessario ottenere 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 indovinelli glorificato.

L’upscaling riduce la risoluzione ottica

Esistono diversi modi per interpolare un’immagine. La più semplice è chiamata interpolazione “vicino più vicino”. Per eseguire questo processo, un algoritmo aggiunge una mesh di pixel “vuoti” a un’immagine, e quindi indovina quale valore di colore ogni pixel vuoto dovrebbe essere guardando i suoi quattro pixel vicini.

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

L’upscaling tenta di affrontare anche la risoluzione ottica

Ok, l’interpolazione vicina più vicina è imperfetta. È un metodo a forza bruta per aumentare la risoluzione di un’immagine che non tiene conto della risoluzione ottica. Ecco perché i televisori usano altre due forme di interpolazione. Questi sono chiamati interpolazione bicubica (levigatura) e interpolazione bilineare (affilatura).

Con l’interpolazione bicubica (levigante), ogni pixel aggiunto ad un’immagine guarda ai suoi 16 pixel vicini per assumere un colore. Ciò si traduce in un’immagine decisamente “morbida”. D’altra parte, l’interpolazione bilineare (nitidezza) guarda solo ai suoi due vicini più prossimi e produce un’immagine “nitida”. Mescolando questi metodi e applicando alcuni filtri per contrasto e colore, la TV può generare un’immagine che non presenta una perdita evidente della qualità ottica.

Certamente, l’interpolazione è ancora un gioco di ipotesi. Anche con una corretta interpolazione, alcuni video possono assumere il ruolo di “ghosting” dopo essere stati potenziati, specialmente se la tua TV a basso costo risucchia l’upscaling. Questi artefatti diventano anche più evidenti quando le immagini di qualità super-bassa (720p e inferiore) vengono ridimensionate a una risoluzione 4K o quando le immagini vengono ingrandite su televisori grandi con una densità di pixel bassa.

Mentre tutti i televisori offrono l’upscaling, alcuni potrebbero avere migliori algoritmi di upscaling rispetto ad altri, creando un’immagine migliore.

L’upscaling è necessario e raramente percepibile

Anche con tutti i suoi difetti, l’upscaling è una buona cosa. È un processo che di norma si avvia senza intoppi e consente di guardare una varietà di formati video sullo stesso televisore. È perfetto? Ovviamente no. Ecco perché alcuni puristi di film e videogiochi preferiscono apprezzare la vecchia arte sul suo supporto previsto: i vecchi televisori. Ma, al momento, l’upscaling non è qualcosa di cui essere troppo entusiasti. Né è qualcosa di cui preoccuparsi 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, c’è una possibilità che si tradurrà in una perdita di qualità molto maggiore di quella a cui siamo abituati.