À medida que a tecnologia 4K se torna padrão em nossos lares, os fabricantes têm introduzido termos de marketing como “upscaling Ultra HD” (UHD). No entanto, o upscaling não é uma funcionalidade exclusiva, sendo apenas um mecanismo que permite que as TVs 4K exibam vídeos com resoluções inferiores, como 1080p e 720p.
Todas as TVs Realizam Upscaling
O upscaling garante que conteúdo de baixa resolução ocupe a totalidade da tela da TV. Sem essa função, um vídeo de menor resolução preencheria apenas uma parte da tela. Esta é uma característica presente em todas as televisões. Até mesmo as TVs 1080p já possuíam essa capacidade, permitindo ampliar conteúdos 720p para exibição em tela cheia numa resolução de 1080p.
O upscaling UHD é o que possibilita que sua TV 4K funcione como qualquer outra. Ele converte conteúdo de baixa resolução para ser exibido em toda a área da tela 4K.
Normalmente, um conteúdo 1080p com upscaling para uma tela 4K aparenta ser melhor do que o mesmo conteúdo em uma tela 1080p padrão. Contudo, o upscaling não faz milagres, e a nitidez alcançada nunca se igualará à de um conteúdo 4K nativo. É assim que ele opera.
Resolução: Uma Perspectiva Física e Visual
Antes de abordarmos o upscaling, precisamos entender o conceito de resolução de imagem. Em termos básicos, uma imagem ou vídeo com alta resolução parece “superior” a uma de baixa resolução.
No entanto, frequentemente negligenciamos aspectos importantes, como a distinção entre resolução física e óptica. Esses conceitos atuam em conjunto para gerar uma boa imagem e são a base para a compreensão do upscaling. Iremos também analisar a densidade de pixels, mas de maneira clara e objetiva.
Resolução física: Nas especificações de uma TV, a resolução física é simplesmente referida como “resolução”. É o número de pixels presentes na tela. Uma TV 4K possui mais pixels que uma TV 1080p, sendo a imagem 4K quatro vezes maior que uma 1080p. Todos os monitores 4K, independentemente do tamanho, exibem o mesmo número de pixels. Embora TVs de alta resolução física possam utilizar seus pixels adicionais para oferecer mais detalhes, isso nem sempre se concretiza. A resolução física está subordinada à resolução óptica.
Resolução óptica: É o que explica porque fotos tiradas com câmeras descartáveis podem ser melhores que as tiradas com câmeras digitais sofisticadas. Uma foto com alta resolução óptica apresenta nitidez e um alcance dinâmico nítido. Por vezes, as TVs desperdiçam sua alta resolução física ao exibir vídeos com baixa resolução óptica, resultando em imagens e contraste borrados. Isto, em certos casos, é resultado do upscaling, assunto que iremos retomar em breve.
Densidade de pixels: Refere-se ao número de pixels por polegada em uma tela. Todos os monitores 4K têm o mesmo número de pixels, mas em telas 4K menores, os pixels estão mais próximos entre si, apresentando assim uma maior densidade de pixels. Um iPhone 4K, por exemplo, possui uma densidade de pixels superior a uma TV 4K de 70 polegadas. Salientamos isso para reforçar que o tamanho da tela não é sinônimo de resolução física, e a densidade de pixels não determina sua resolução física.
Agora que estabelecemos a diferença entre resolução física e óptica, vamos analisar o upscaling.
Upscaling: Ampliando a Imagem
Todas as TVs empregam algoritmos de interpolação, que são utilizados para aprimorar imagens de baixa resolução. Estes algoritmos adicionam pixels de forma eficaz a uma imagem para aumentar sua resolução. Mas por que seria necessário aumentar a resolução de uma imagem?
Relembre que a resolução física é definida pela quantidade de pixels em uma tela, não pelo tamanho físico da TV. Uma tela 1080p contém 2.073.600 pixels, enquanto uma tela 4K tem 8.294.400. Se um vídeo 1080p fosse exibido em uma TV 4K sem upscaling, ele ocuparia apenas um quarto da tela.
Para que uma imagem 1080p se ajuste em uma tela 4K, é necessário o acréscimo de 6 milhões de pixels através do processo de upscaling (e nesse momento se tornaria uma imagem 4K). O upscaling se baseia num processo conhecido como interpolação, que nada mais é do que um processo de “adivinhação” refinado.
Upscaling e a Redução da Resolução Óptica
Há várias maneiras de interpolar uma imagem. A mais básica é chamada de interpolação do “vizinho mais próximo”. Neste processo, um algoritmo adiciona uma matriz de pixels “em branco” a uma imagem e, em seguida, deduz qual valor de cor cada pixel em branco deve ter, analisando os seus quatro pixels vizinhos.
Por exemplo, um pixel em branco cercado por pixels brancos torna-se branco, enquanto um pixel em branco rodeado por pixels brancos e azuis pode tornar-se azul claro. É um procedimento simples, mas que resulta em diversos artefatos digitais, borrões e contornos irregulares numa imagem. Ou seja, as imagens interpoladas possuem uma baixa resolução óptica.
Esquerda: imagem original. Direita: imagem após interpolação do vizinho mais próximo.
Compare estas duas imagens. A da esquerda não foi editada e a da direita foi afetada pela interpolação do vizinho mais próximo. A imagem à direita parece terrível, apesar de ter a mesma resolução física da esquerda. Isso acontece em menor escala sempre que sua TV 4K usa a interpolação do vizinho mais próximo para aumentar a escala de uma imagem.
“Espere um momento”, pode estar a pensar. “A minha nova TV 4K não apresenta esse problema!” Isso porque ela não se baseia apenas na interpolação do vizinho mais próximo, mas utiliza uma combinação de métodos para aprimorar as imagens.
Estratégias de Upscaling Para Melhorar a Resolução Óptica
A interpolação do vizinho mais próximo é inadequada. É um método pouco sofisticado para aumentar a resolução de uma imagem que não leva em conta a resolução óptica. É por isso que as TVs combinam outros métodos de interpolação com a interpolação do vizinho mais próximo, que são a interpolação bicúbica (suavização) e a interpolação bilinear (nitidez).
Esquerda: exemplo de interpolação bilinear. Direita: exemplo de interpolação bicúbica.
Na interpolação bicúbica (suavização), a cor de cada pixel adicionado a uma imagem parece ser determinada pela cor dos seus 16 pixels vizinhos, resultando em uma imagem “suave”. Por outro lado, a interpolação bilinear (nitidez) considera apenas os dois vizinhos mais próximos, produzindo uma imagem “nítida”. Ao combinar estes métodos – e aplicar filtros para ajustar o contraste e a cor – sua TV pode gerar uma imagem sem uma perda perceptível na qualidade óptica.
Claro, a interpolação continua sendo um processo de “adivinhação”. Mesmo com a interpolação adequada, alguns vídeos podem apresentar “fantasmas” após o upscaling, especialmente em TVs mais acessíveis que não dispõem de um bom algoritmo de upscaling. Esses artefatos são mais visíveis quando imagens de qualidade muito baixa (720p ou inferior) são ampliadas para a resolução 4K ou quando as imagens são ampliadas em TVs grandes com baixa densidade de pixels.
A imagem acima não é um exemplo de upscaling feito por uma TV. Trata-se de um exemplo de upscaling realizado para o lançamento em HD DVD de Buffy The Vampire Slayer (extraído de um vídeo-ensaio de Passion of The Nerd). É um exemplo excelente (embora extremo) de como uma interpolação ruim pode estragar uma imagem. Nicholas Brendon não está usando maquiagem de cera de vampiro; o seu rosto foi afetado pelo processo de upscaling.
Apesar de todas as TVs oferecerem upscaling, algumas podem ter algoritmos mais eficientes, resultando em uma qualidade de imagem superior.
Upscaling: Necessário e Raramente Notório
Apesar de suas limitações, o upscaling é uma ferramenta útil. É um processo que geralmente ocorre de forma imperceptível, permitindo que você veja diferentes formatos de vídeo na mesma TV. É perfeito? Não. É por isso que alguns puristas de cinema e videogames preferem desfrutar do conteúdo antigo no meio original: televisões antigas. No entanto, o upscaling não é algo que deva gerar grande entusiasmo ou preocupação.
É importante referir que os formatos de vídeo 8K, 10K e 16K já são compatíveis com alguns dos equipamentos que usamos diariamente. Se a tecnologia de upscaling não acompanhar esses formatos de alta resolução, é possível que resulte em uma perda de qualidade muito maior do que a que estamos acostumados.
Como fabricantes e serviços de streaming ainda estão a trabalhar para popularizar o 4K, talvez não devamos nos preocupar com o 8K por agora.