Jak działa skalowanie obrazu niskiej jakości w przystawce 4K NVIDIA SHIELD do telewizora? Sprawdzamy dokładnie na przykładach!

Jedną z najlepszych funkcji wbudowanych w popularną przystawkę streamingową 4K do telewizora NVIDIA SHIELD jest możliwość skalowania materiałów o niższej rozdzielczości do 4K. Jak działa cały ten mechanizm i jakie są jego rezultaty? Zapraszamy do fachowej lektury.

• PRZECZYTAJ TAKŻE: Sprawdzamy nowy dekoder CANAL+ BOX 4K z Android TV, który poszerzy możliwości twojego telewizora. Co potrafi? | TEST
  

Na rynku możemy obecnie znaleźć kilka różnych przystawek do telewizorów, umożliwiających rozwinięcie ich możliwości jako platformy Smart TV. Nie da się bowiem ukryć, że producenci dość szybko porzucają wsparcie dla aplikacji na Smart TV lub w ogóle nie zamierzają wprowadzać nowości, co budzi mieszane uczucia wśród użytkowników. Z tego względu, powstały specjalne przystawki do telewizorów, które są w stanie często znacząco rozbudować nasze centrum multimedialne – szczególnie to mające już parę ładnych lat. Obecnie możemy wyróżnić dwa systemy, na których opierają się przystawki box – pierwszy to Android TV, drugi to tvOS, na którym bazuje Apple TV. W przypadku Androida najpopularniejszymi urządzeniami są Xiaomi Mi Box 4K oraz NVIDIA SHIELD TV. Dzisiaj przyjrzymy się bliżej najnowszej wersji SHIELDa od strony efektywnie działającego skalowania obrazu dzięki zaawansowanym algorytmom AI.

Moc NVIDIA SHIELD dla skalowania obrazu

Inteligentne skalowanie obrazu do 4K. Oto zaleta NVIDIA SHIELD TV, dzięki której treści o niższej rozdzielczości są podnoszone do jakości jak najbliższej 4K. Odtwarzacz wykorzystuje do tego po pierwsze moc procesora Tegra X1+, po drugie algorytmy sztucznej inteligencji. Jest to jednak na tyle skomplikowany i zawiły temat, że do pomocy w testowaniu tego jakże szerokiego tematu zaprosiliśmy naszego redakcyjnego speca, czyli Macieja Kopra. Oddajemy mu głos:

Skalowanie obrazu to temat owiany wieloma mitami i często stawiany jako bardzo ważne kryterium przy wyborze telewizora, tudzież odtwarzacza. Wraz z wprowadzeniem funkcji skalowania za pomocą algorytmów sztucznej inteligencji w NVIDIA SHIELD wrócił on jak bumerang. Nie chcę rozkładać tutaj na czynniki pierwsze zagadnienia skalowania, czy też zagadnienia sztucznej inteligencji.

O tym pierwszym napiszę tylko, że skalowanie zachodzi zawsze, gdy potrzebna jest zmiana rozdzielczości. Nasze wyświetlacze mają stałą ilość pikseli (przeważnie 4K) i ilekroć podajemy do wyświetlacza obraz o niższej rozdzielczości to musi być on przeskalowany (bo inaczej nie wypełniłby całego ekranu). Skalowania nie można więc “wyłączyć” w telewizorze tak jak wiele osób popularnie uważa. Tzn niektóre ekrany na to pozwalają, ale wtedy mamy po prostu czarną ramkę dookoła właściwego obrazu.

• PRZECZYTAJ TAKŻE: Apple TV 4K vs NVIDIA Shield – porównujemy i testujemy najlepsze przystawki 4K dla telewizorów!
  

Zagadnienie sztucznej inteligencji (AI) jest z kolei bardzo rozległe i jeśli ktoś chce je zgłębić to zachęcam do skorzystania z podręcznika do informatyki. Sposobów realizacji AI jest wiele, a użytkownik w zasadzie nigdy nie wie którego konkretnie rozwiązania użył producent, gdy o tym pisze. W tym wpisie nie chciałbym jednak roztrząsać zagadnień teoretycznych. Skupmy się na praktyce – czyli tym jak skaluje NVIDIA SHIELD bo firma jak mało która, wyjątkowo chwali się tym elementem przy sprzedaży swojego produktu.

Zanim jednak do tego przejdziemy, zwróćmy uwagę na powyższy zrzut ekranu. Nie pochodzi on z SHIELD’a, a z oprogramowania komputerowego – MadVR. Użyłem go, byśmy wiedzieli na co patrzeć na zdjęciach. Zasadniczo każdy algorytm (także ten faktycznie oparty o technologię AI) można opisać pięcioma cechami (jak wyżej):

• Ostrość – krótko mówiąc wrażenie ostrości obrazu. W praktyce jest to kontrast lokalny (kontrast krawędzi z tłem)
• Maskowania artefaktów źródłowych – widoczność przykładowo “pikselizacji” na brzegach, które występują przez nadmierną kompresję materiału
• Aliasing – jest to zjawisko “ząbkowania” na krawędziach ukośnych
• Ringing – to zjawisko przeostrzenia krawędzi objawiające się pierścieniem, tudzież efektem halo wokół obiektu
• Inne artefakty – możliwość wystąpienia zniekształceń lub obiektów nieistniejących na obrazie oryginalnym. Zjawisko szczególnie istotne przy algorytmach AI.

Przyjrzymy się dwóm zdjęciom testowym, które zostały skonwertowane na plik wideo o rozdzielczości 1080p, 720p i 407p (imitacja SD o proporcjach 16:9). Same zdjęcia testowe wyglądają następująco:

A konkretniej ich powiększonym wycinkom na ekranie. Poniżej fotografia matrycy, przy wyświetlaniu oryginalnego zdjęcia w rozdzielczości 4K:

Przejdźmy zatem do porównania, ale najpierw opiszę co będziemy konkretnie porównywać. Test przeprowadzamy na telewizorze Sony XH90. Został on wybrany ponieważ ma rozdzielczość 4K (więc nie będzie dodatkowego przeskalowania np. do 8K), nie stosuje techniki ditheringu barw (czyli wyświetla każdy kolor na pojedynczym pikselu), a także umożliwia całkowite zablokowanie systemów dodatkowego wyostrzania. Jednocześnie oferuje bardzo inteligentny algorytm wyostrzający tj. X-Reality Pro i w porównaniu użyję także wersji z dwoma stopniami działania. W pierwszym system (konkretnie suwak “rozdzielczość”) będzie ustawiony na wartość 38/100, w drugim 70/100.

1. Materiał 407p:

Z powyższego porównania widać (co uwypukli się jeszcze bardziej w dalszej części testów), że ustawienie “Podstawowe” odbiega jakością od pozostałych w zasadzie w każdej kategorii. Śmiało można je pominąć w dalszych analizach, bo wygląda na gorszy algorytm niż ten, który możemy spotkać w jakimkolwiek markowym telewizorze.

Ustawienie “Standardowe” jest zaś podobne do skalowania telewizora po wyłączeniu wszystkich systemów wyostrzania. Mniej więcej taką skuteczność osiągają dzisiejsze algorytmy i z tego względu powtarzam jak mantrę w testach, że różnice pomiędzy urządzeniami praktycznie nie występują. Uważniejszy czytelnik może zauważyć jedynie większą ilość ringingu przy skalowaniu przez SHIELDa, więc tu można by uznać telewizor za minimalnie lepszy.

Sprawa robi się ciekawa (i skomplikowana) po przełączeniu się w tryb skalowania AI. Zmienia on obraz diametralnie. Czy na korzyść? Na pewno do pewnego stopnia tak. Tekstura budynku staje się staje się dużo czystsza, a krawędzie lepiej zdefiniowane. Obraz, ogólnie mówiąc, jest dużo ostrzejszy niż przy innych algorytmach. Nie da się jednak ukryć, że pojawia się duża ilość “innych artefaktów i zniekształceń”. Przykładowo ramy okien stają się zaokrąglone, choć źródłowo mają oczywiście kształt prostokąta. Podobne deformacje kształtów zachodzą na wazonach stojących na tarasie. Najbardziej rzuca się jednak w oczy duża ilość przeostrzeń krawędzi – ringingu. Widać, że algorytm skalowania nakłada bardzo duża ilość sztucznej ostrości (zwiększania kontrastu na krawędziach) i to już nie wygląda zbyt korzystnie. Przypominam, że w menu wybrana jest, webre pozorom, najniższy stopień wyostrzania.

2. Materiał 720p:

3. Materiał 1080p

Wraz ze wzrostem rozdzielczości skuteczność poszczególnych algorytmów skalujących zmienia się. Zasadniczo, przy 720p skalowanie “AI” lepiej radzi sobie z kształtami i generuje raczej małą ilość artefaktów, jednak dokłada dosyć dużo sztucznego kontrastu w niektórych partiach obrazu (np. na spacerujących ludziach przed budynkiem). Pomimo tego można powiedzieć, że ma wizualną przewagę nad telewizorem czy to z algorytmami wyostrzania, czy bez. Nie uwypukla także nadmiernie innych tekstur – np. wody, czy też trawy. Przy 1080p trudno wskazać jednoznacznego faworyta, choć drobne cechy mogą wskazywać, że jest nim algorytm AI – chociażby mniejsza ilość aliasingu na krawędziach ornamentów na budynku. Wraz ze wzrostem rozdzielczości materiału wejściowego, spada ilość sztucznego wyostrzania przez algorytm AI co jest dobre, ale jeszcze lepsze byłoby, gdyby w każdej sytuacji było go mniej.

Łódź w dużym przybliżeniu

Test z łodzią ograniczymy do najciekawszych pozycji ustawień – skalowania AI, oraz skalowania przez telewizor z umiarkowanym wyostrzaniem (38). Tutaj łatwo wyciągnąć wnioski samemu ze zdjęć. W mojej ocenie, SHIELD AI lepiej radzi sobie z odtwarzaniem kształtu wszelkich krawędzi. Powoduje jednak większą zmianę koloru przez narzucanie sztucznego kontrastu. Tyczy się to zarówno powierzchni łodzi jak i lasu w tle.

Moim zdaniem

Algorytm AI jest bardzo ciekawym sposobem skalowania, który na pierwszy rzut oka diametralnie zmienia jakość obrazu. Po dłuższej analizie, oraz możliwości skonfrontowania go z systemem wyostrzającym telewizora, widzimy, że wrażenie to jest powodowane w dużej mierze sztuczną poprawą krawędzi poprzez zwiększenie kontrastu lokalnego. Jest to tym wyraźniejsze im niższa rozdzielczość wejściowa obrazu. Oczywiście trik ten działa i całkiem skutecznie oszukuje widza, że obraz wcale nie jest słaby. Dla mnie osobiście manipulacja jest jednak za duża. O ile AI faktycznie wygląda na lepsze od algorytmu telewizora, biorąc pod uwagę kryteria techniczne jak aliasing, czy ukrywanie artefaktów źródłowych, to przydałby się tryb pracy ze znacznie mniejszą manipulacją kontrastem lokalnym. Wtedy na obrazie byłoby mniej ringingu i deformacji i o skalowaniu AI mógłbym wypowiadać się w samych superlatywach!

Trzeba mieć jednak na uwadze, że nadal najważniejsze jest zapewnienie treści o jak najwyższej rozdzielczości, bo jeśli okroimy jakość zbyt mocno, to żaden algorytm nie odczaruje jakości obrazu. Dobór odpowiedniego algorytmu i jego stopnia ingerencji jest też w dużej mierze kwestią indywidualną i każdy ma prawo do własnej oceny.

Źródło: własne

Przeczytaj więcej:

• CD Projekt przeprasza: daje graczom opcję zwrotu Cyberpunka 2077 i zapowiada poprawki. Akcje giełdowe firmy pikują w błyskawicznym tempie!
• Samsung Display rozpoczyna testową produkcję paneli QD-OLED. Gdzie zobaczymy je najpierw – w telewizorach czy monitorach?
• Klipsch ujawnia nowe, bogato wyposażone soundbary z serii Cinema. Współpraca z 8K TV, Dolby Atmos i AirPlay 2. Jakie ceny?
• Samsung ogłasza pierwszy konsumencki telewizor MicroLED! Pojawi się na rynku już na początku 2021 roku – oto wszystko co o nim wiemy
• HDR w Cyberpunk 2077 jest kompletnie popsuty na konsolach? Sprawę dokładnie zbadał Vincent Teoh z HDTVTest

(5536)