¿Qué es «escalar» en un televisor y cómo funciona?

Un televisor 4K que muestra cuatro resoluciones del mismo video.Proxima Studio / Shutterstock

Si bien 4K reemplaza a HD en nuestros hogares, los fabricantes están revelando una jerga de marketing interesante, como «Escalado Ultra HD» (UHD). Pero el escalado no es una característica única, solo permite que los televisores 4K funcionen con formatos de video de menor resolución, como 1080p y 720p.

Todos los televisores tienen una escala

La escala significa que el contenido de baja resolución llenará toda la pantalla de su televisor. Sin él, el video de baja resolución ocupa menos de la mitad del espacio de la pantalla. Ésta es una característica típica de todos los televisores. Incluso los televisores de 1080p lo tenían: podían escalar el contenido de 720p y mostrarlo a pantalla completa en una pantalla de 1080p.

La ampliación UHD es lo que hace que su televisor 4K funcione como cualquier otro. Puede tomar contenido de baja resolución y mostrarlo en toda la pantalla 4K.

El contenido escalado de 1080p en una pantalla 4K suele ser mejor que el contenido de 1080p en una pantalla normal de 1080p. Pero la ampliación no es mágica: no obtendrá la imagen nítida que obtendría del verdadero contenido 4K nativo. Así es como funciona.

La resolución existe a nivel físico y visual

Antes de embarcarnos en la ampliación, debemos comprender el concepto de resolución de imagen. A primera vista, este es un concepto relativamente simple. Una imagen o video de alta resolución se ve «mejor» que una imagen o video de baja resolución.

Sin embargo, tendemos a olvidar algunos aspectos clave, a saber, la diferencia entre resolución física y resolución óptica. Estos aspectos funcionan en conjunto para crear una buena imagen y forman la base para comprender el aumento de escala. También cubriremos la densidad de píxeles, pero no se preocupe, vamos a ser breves y concisos.

  • Resolución física: En una hoja de datos de TV, la resolución física se llama simplemente «resolución». Es el número de píxeles en una pantalla. Un televisor 4K tiene más píxeles que un televisor 1080p, y una imagen 4K es cuatro veces el tamaño de una imagen 1080p. Todas las pantallas 4K, independientemente del tamaño, contienen la misma cantidad de píxeles. Si bien los televisores con alta resolución física pueden usar sus píxeles adicionales para proporcionar detalles adicionales, no siempre funciona de esa manera. La resolución física está a merced de la resolución óptica.
  • Resolución óptica: Esta es la razón por la que las fotos de su vieja cámara desechable se ven mejor que las elegantes fotos de la cámara digital de su amigo presumido. Cuando una foto es nítida y tiene un rango dinámico claro, tiene una alta resolución óptica. Los televisores a veces desperdician su alta resolución física al mostrar videos con una resolución óptica de mala calidad. Esto conduce a imágenes borrosas y contraste. A veces, este es el resultado de la ampliación, pero llegaremos a eso en un minuto.
  • Densidad de pixeles: número de píxeles por pulgada en una pantalla. Todas las pantallas 4K contienen la misma cantidad de píxeles, pero en las pantallas 4K más pequeñas, los píxeles están más cerca entre sí, por lo que tienen una alta densidad de píxeles. Un iPhone 4K, por ejemplo, tiene una densidad de píxeles más alta que un televisor 4K de 70 pulgadas. Mencionamos esto para reforzar la idea de que el tamaño de la pantalla no es lo mismo que la resolución física, y la densidad de píxeles de una pantalla no define su resolución física.

Ahora que todos conocemos la diferencia entre resolución física y óptica, es hora de pasar a la escala.

La escala hace que una imagen sea «más grande»

Cada televisor contiene varios algoritmos de interpolación, que se utilizan para escalar imágenes de baja resolución. Estos algoritmos agregan píxeles de manera eficiente a una imagen para aumentar su resolución. Pero, ¿por qué necesitarías aumentar la resolución de una imagen?

Disparidad de tamaño entre las diferentes resoluciones.  1080p es aproximadamente el doble del tamaño de 720p y 4K es cuatro veces el tamaño de 1080p.Wikipedia

Recuerde que la resolución física se define por la cantidad de píxeles en una pantalla. No tiene nada que ver con el tamaño real de su televisor. Un monitor de TV de 1080p tiene solo 2,073,600 píxeles, mientras que una pantalla de 4K tiene 8,294,400 píxeles. Si muestra video de 1080p en un televisor de 4K sin escalar, el video solo ocupará un cuarto de píxel de la pantalla.

Para que una imagen de 1080p quepa en una pantalla de 4K, necesita ganar 6 millones de píxeles a través del proceso de escalado (en este punto se convertirá en una imagen de 4K). Sin embargo, el escalado se basa en un proceso llamado interpolación, que en realidad es solo un juego de adivinanzas glorificado.

El escalado reduce la resolución óptica

Hay varias formas de interpolar una imagen. La más básica es la interpolación del «vecino más cercano». Para realizar este proceso, un algoritmo agrega una malla de píxeles «vacíos» a una imagen, luego adivina qué valor de color debe tener cada píxel vacío al observar sus cuatro píxeles vecinos.

Por ejemplo, un píxel vacío rodeado de píxeles blancos se volverá blanco; mientras que un píxel vacío rodeado de píxeles blancos y azules puede aparecer en azul claro. Es un proceso simple, pero deja muchos artefactos digitales, borrosidad y bordes irregulares en una imagen. En otras palabras, las imágenes interpoladas tienen una resolución óptica deficiente.

A la izquierda, una imagen clara, luminosa y original de una mujer frente a un fondo amarillo.  Derecha, una versión borrosa y pixelada de la misma imagen después de la interpolación del vecino más cercano.Izquierda: imagen sin modificar. Derecha: después de la interpolación del vecino más cercano. Dean Drobot / Shutterstock

Compare estas dos imágenes. El de la izquierda no está editado y el de la derecha es víctima del proceso de interpolación del vecino más cercano. La imagen de la derecha se ve terrible, aunque tiene la misma resolución física que la de la izquierda. Esto sucede a pequeña escala cada vez que su televisor 4K utiliza la interpolación de vecino más cercano para escalar una imagen.

«Espera un minuto», podrías decir. “¡Mi nuevo televisor 4K no se parece en nada! Bueno, eso se debe a que no depende completamente de la interpolación del vecino más cercano; utiliza una combinación de métodos para escalar las imágenes.

El escalado también intenta abordar la resolución óptica

Bien, entonces la interpolación del vecino más cercano es incorrecta. Es un método de fuerza bruta para aumentar la resolución de una imagen que no tiene en cuenta la resolución óptica. Esta es la razón por la que los televisores utilizan otras dos formas de interpolación además de la interpolación del vecino más cercano. Estos se denominan interpolación bicúbica (suavizado) e interpolación bilineal (afilado).

Izquierda: imagen nítida pero irregular de una mujer frente a un fondo amarillo editada por interpolación bilineal.  Derecha: la misma imagen editada con interpolación bicúbica parece cerosa y borrosa.Izquierda: un ejemplo de interpolación bilineal. Derecha: un ejemplo de interpolación bicúbica. Dean Drobot / Shutterstock

Con la interpolación bicúbica (suavizado), cada píxel agregado a una imagen cambia a sus 16 píxeles vecinos para tomar un color. El resultado es una imagen decididamente «suave». Por otro lado, la interpolación bilineal (nitidez) solo mira a sus dos vecinos más cercanos y produce una imagen «nítida». Al mezclar estos métodos y aplicar filtros de contraste y color, su televisor puede generar una imagen sin una pérdida notable de calidad óptica.

Por supuesto, la interpolación sigue siendo un juego de adivinanzas. Incluso con la interpolación adecuada, algunos videos pueden volverse «fantasmas» después de escalar, especialmente si su televisor barato apesta en escalar. Estos artefactos también se vuelven más evidentes cuando las imágenes de muy baja calidad (720p e inferiores) se convierten a una resolución de 4K, o cuando las imágenes se convierten en televisores increíblemente grandes con baja densidad de píxeles.

Nicholas Brendon de la versión HD DVD de Buffy The Vampire Slayer.La pasión del nerd

La imagen de arriba no es un ejemplo de ampliación de un televisor. En cambio, este es un ejemplo de la escala realizada para la salida HD DVD de Buffy The Vampire Slayer (tomado de un ensayo en video de La pasión del nerd). Este es un buen (aunque extremo) ejemplo de cómo una mala interpolación puede arruinar una imagen. No, Nicholas Brendon no está usando maquillaje de vampiro ceroso, eso es solo lo que le sucedió a su rostro durante el proceso de escalado.

Si bien todos los televisores ofrecen escalado, algunos pueden tener mejores algoritmos de escalado que otros, lo que da como resultado una mejor imagen.

La escala es necesaria y rara vez se nota

Incluso con todos sus defectos, escalar es algo bueno. Es un proceso que generalmente transcurre sin problemas y le permite ver una variedad de formatos de video en el mismo televisor. Es perfecto Claro que no. Es por eso que algunos puristas del cine y los videojuegos prefieren disfrutar del arte antiguo en su medio previsto: televisores anticuados. Pero, en este momento, escalar no es algo por lo que emocionarse demasiado. Tampoco es algo por lo que emocionarse.

Vale la pena mencionar que los formatos de video 8K, 10K y 16K ya son compatibles con algunos de los hardware que usamos a diario. Si la tecnología de escalado no se pone al día con estos formatos de alta resolución, existe la posibilidad de que resulte en una pérdida de calidad mucho mayor de lo que estamos acostumbrados.

Dado que los fabricantes y los servicios de transmisión todavía están avanzando hacia 4K, tal vez no deberíamos preocuparnos por 8K todavía.

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