Γιατί το Snow, Rain, and Confetti καταστρέφει την ποιότητα βίντεο ροής

Εάν έχετε παρακολουθήσει ποτέ μια ταινία στο Netflix, στο YouTube ή σε κάποια άλλη υπηρεσία συνεχούς ροής, ίσως παρατηρήσετε ότι οποιαδήποτε στιγμή υπάρχει μια βροχερή σκηνή, η ποιότητα του βίντεο καταρρέει εντελώς. Ακόμα κι αν κάνετε streaming μέσω της καλύτερης σύνδεσης στο Internet, το βίντεο θα μοιάζει με χάλια. Αυτό συμβαίνει επειδή όλες οι ροές βίντεο είναι συμπιεσμένες και σωματίδια όπως βροχή, χιόνι και κομφετί καταστρέφουν εντελώς συμπιεσμένα ρεύματα.

Πώς σύγχρονος βίντεο είναι συμπιεσμένο για να ταιριάζει περιορισμούς bitrate

Για να καταλάβουμε γιατί η βροχή και άλλα σωματίδια μπορούν να βλάψουν μια ποιότητα βίντεο, πρέπει να καταλάβουμε πώς λειτουργεί το bitrate. Το bitrate ενός βίντεο είναι, για να απλοποιήσει, την ποσότητα δεδομένων που μπορεί να περάσει ένα βίντεο, μετρούμενη σε δυαδικά ψηφία ανά δευτερόλεπτο. Μπορείτε να το σκεφτείτε όπως πόσο ευρύς είναι ο σωλήνας νερού. Όσο μικρότερος είναι ο σωλήνας, τόσο λιγότερο νερό μπορείτε να πιέσετε κάθε φορά. Όσο ευρύτερη είναι η σωλήνα, τόσο περισσότερο νερό μπορείτε να αφήσετε να περάσει. Τα βίντεο είναι παρόμοια: όσο υψηλότερο είναι το bitrate, τόσο περισσότερα δεδομένα μπορεί να εμφανίζει ένα βίντεο ανά δευτερόλεπτο, πράγμα που σημαίνει περισσότερες λεπτομέρειες και καλύτερη καθαρότητα της εικόνας.

Στον κόσμο της HD και τώρα στην τηλεόραση 4K, αυτός ο περιορισμός μπορεί να γίνει πρόβλημα. Το μεγαλύτερο μέρος του βίντεο που βλέπετε είναι συμπιεσμένο με κάποιο τρόπο. Αν παρακολουθούσατε ένα εντελώς ασυμπίεστο βίντεο HD, θα είχε bitrate 2,98 gigabits ανά δευτερόλεπτο. Το βίντεο 4K είναι ακόμα χειρότερο, με ένα μη συμπιεσμένο bitrate 1,67 terabyte ανά δευτερόλεπτο. Δεν είναι κομμάτια. Bytes. Αυτά είναι περισσότερα δεδομένα από ό, τι η ταχύτερη σύνδεση στο διαδίκτυο στον κόσμο μπορεί να χειριστεί.

Ευτυχώς, η σύγχρονη συμπίεση κάνει μια αξιοπρεπή εργασία διατήρησης της ποιότητας του βίντεο, τουλάχιστον σε ένα σημείο. Μία τυπική έξοδος Blu-Ray με ταχύτητα μέχρι και 40Mbps και έξοδο Blu-ray 4K με ταχύτητα μέχρι 108Mbps. Τα καλώδια HDMI μεταξύ του Blu-Ray player και της τηλεόρασής σας μπορούν να μεταδίδουν μέχρι και 18Gbps, οπότε υπάρχει αρκετός χώρος για να διαχειριστείτε όλα αυτά τα δεδομένα.

Η διαφορά μεταξύ του μη συμπιεσμένου bitrate βίντεο και του bitrate στους δίσκους Blu-Ray είναι τεράστια, αλλά πιθανότατα δεν θα μπορέσετε να το πείτε. Το μη συμπιεσμένο βίντεο περιέχει έναν τόνο λεπτομέρειας που το ανθρώπινο μάτι συνήθως δεν θα παρατηρήσει, έτσι ένα καλό κομμάτι από αυτό μπορεί να πεταχτεί. Επιπλέον, η συμπίεση μεταξύ πλαισίων μπορεί να μειώσει δραματικά το μέγεθος ενός αρχείου με τοποθέτηση δεδομένων όταν τα τμήματα μιας εικόνας παραμένουν ίδια μεταξύ πλαισίων.

Αυτό το στιγμιότυπο μπορεί να συμπιεστεί πολύ, αφού υπάρχει πολύ μικρή κίνηση ή αλλαγή μεταξύ κάθε πλαισίου.

Πάρτε το κλιπ πάνω από τον Luke Cage Οι υπερασπιστές. Σε αυτό το σύντομο πλάνο, ο Λουκά κλίνει το κεφάλι του ελαφρώς προς τα δεξιά και ένας αστυνομικός στέκεται στο πλάι, αλλά ως επί το πλείστον το πλαίσιο δεν αλλάζει. Τα μπάρες στην πλάτη είναι σχεδόν τέλεια και ακόμη και το σώμα του Λουκά δεν μετατοπίζεται δραματικά. Η συμπίεση μεταξύ πλαισίων μπορεί να πει ένα βίντεο για να κρατήσει απλά το ίδιο φόντο σε κάθε καρέ, ή απλά να μετατοπίσει μερικά από τα εικονοστοιχεία στο προσκήνιο γύρω, αντί να αναδιαμορφώσει κάθε pixel από το μηδέν τριάντα φορές ανά δευτερόλεπτο. Αυτός ο τύπος συμπίεσης μπορεί να κάνει τεράστιες περικοπές σε ένα κατά τα άλλα τεράστιο μέγεθος αρχείου βίντεο. Χωρίς αυτή τη συμπίεση, τα πάντα από τη σύνδεσή σας στο Internet με ένα βασικό καλώδιο HDMI δεν θα έχουν την ικανότητα να μεταφέρουν αυτά τα δεδομένα.

Ότι η συμπίεση μεταξύ πλαισίων τρέχει σε ένα πρόβλημα με πράγματα όπως βροχή και κομφετί, όμως. Αντί για ένα σχεδόν στατικό υπόβαθρο, η πτώση βροχής γεμίζει ολόκληρο το πλαίσιο με μικροσκοπικές λεπτομέρειες που πρέπει να μετακινηθούν ή να ξανασχεδιάσουν κάθε καρέ. Κάθε πτώση βροχής παίρνει πολύτιμα κομμάτια που θα μπορούσαν να δαπανηθούν στο πρόσωπο ενός χαρακτήρα. Οι λιγότερες λεπτομέρειες που υπάρχουν κινούνται σε μια σκηνή, τα λιγότερα κομμάτια υπάρχουν για να πάνε για τα πάντα, και πτώση ποιότητας βίντεο.

Streaming Online βάζει μια μεγάλη συρρίκνωση στο bitrate σας

Εάν η βροχή είναι ένα τέτοιο πρόβλημα, γιατί δεν το παρατηρείτε αυτό όταν παρακολουθείτε δίσκο Blu-Ray; Η απάντηση βρίσκεται στο διαθέσιμο bitrate. Ενώ οι δίσκοι Blu-Ray μπορεί να υποστούν μια τεράστια συμπίεση, εξακολουθούν να έχουν ένα αρκετά υψηλό bitrate για να καταστήσουν όλες αυτές τις βροχοπτώσεις και κομμάτια κομφετί. Στην πραγματικότητα, αν μια σκηνή ήταν ιδιαίτερα απασχολημένη ή αρκετά χαοτική, μπορεί να παρατηρήσετε κάποια υποβάθμιση στην ποιότητα της εικόνας, αλλά θα πρέπει να στραφείτε για αυτό.

Η ροή μέσω του Διαδικτύου, από την άλλη πλευρά, απλά δεν μπορεί να συμβαδίσει. Η μέση ταχύτητα του Διαδικτύου στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι περίπου 18 Mbps, που είναι μικρότερη από το ήμισυ του εύρους ζώνης που απαιτείται για ένα δίσκο Blu-Ray-συν το εύρος ζώνης πρέπει να μοιράζεται από όλες τις συσκευές στο δίκτυό σας. Ακόμη χειρότερο, μια εταιρεία όπως η Netflix μπορεί να εξυπηρετήσει τόσα πολλά δεδομένα ταυτόχρονα, ακόμα κι αν έχετε αρκετά γρήγορη σύνδεση στο διαδίκτυο για να τα χειριστείτε. Η Netflix ήδη αντιπροσωπεύει ένα τεράστιο κομμάτι διαδικτυακής κίνησης στο Διαδίκτυο. Η ροή πλήρους ροής HD υψηλής ποιότητας Blu-Ray με την ίδια ποιότητα εικόνας ενός δίσκου θα ήταν ανέφικτη.

Σύμφωνα με την τοποθεσία βοήθειας της Netflix, η εταιρεία συνιστά τουλάχιστον 5Mbps για βίντεο HD και 25Mbps για ροή 4K. Αυτό είναι πολύ προφανές ένα πολύ χαμηλότερο bitrate από ό, τι ο παίκτης Blu-Ray στη ζωή σας μπορεί να χειριστεί. Και θυμηθείτε, ότι το βίντεο Blu-Ray είναι ήδη αρκετά συμπιεσμένο. Έτσι, όταν η Netflix αποφασίσει να περιορίσει ακόμη περισσότερο το ρυθμό bitstream, θα αρχίσετε να χάσετε την ποιότητα της εικόνας.

Για βασικές, συζητήσεις σκηνές, αυτό δεν είναι τόσο μεγάλο για μια συμφωνία εκτός αν είστε το είδος του ατόμου που παίρνει πραγματικά εμμονή με την ποιότητα της εικόνας. Ωστόσο, οι βροχερές σκηνές θέτουν περισσότερη ζήτηση σε ένα ήδη τεταμένο bitrate. Είναι σαν να προσπαθείτε να συνδέσετε έναν εύκαμπτο σωλήνα κήπου μέχρι έναν πυροσβεστικό κρουνό. Η χωρητικότητα απλά δεν υπάρχει.

Ρίξτε μια ματιά σε αυτή τη σκηνή από Αμερικανικούς Θεούς. Επέστρεψα αυτήν την επίδειξη μέσω μιας σύνδεσης Google Fiber, συνδεδεμένη απευθείας στην επιφάνεια εργασίας μου. Παρά το γεγονός ότι έχει αρκετό εύρος ζώνης μεταξύ μου και Starz, μπορείτε να δείτε ότι η βροχερή σκηνή είναι τόσο pixelated όσο ένα 8-bit video game. Στην πραγματικότητα, το πρόβλημα χειροτερεύει όταν κόβει από το κλείσιμο του Σκιά στην αρχή του κλιπ στην ευρεία βολή στο τέλος, επειδή υπάρχει περισσότερη βροχή, που σημαίνει περισσότερη λεπτομέρεια, που σημαίνει λιγότερο εύρος ζώνης για οτιδήποτε άλλο.

Τώρα, εδώ είναι η ίδια σκηνή. Ωστόσο, αυτή τη φορά δημιουργήσαμε ένα GIF από ένα τοπικό αντίγραφο αυτού του επεισοδίου, αντί να το μεταδίδουμε σε ροή. Φυσικά, αυτό που βλέπετε είναι ένα GIF πλάτος 650 pixel ενός βίντεο 4K, έτσι δεν θα μπορείτε να δείτε το πλήρες αποτέλεσμα, αλλά ακόμα και εδώ μπορείτε να δείτε περισσότερες λεπτομέρειες. Δεδομένου ότι το τοπικό βίντεο δεν χρειάζεται να συμπιεστεί τόσο όσο θα ήταν αν ήταν online streaming, υπάρχει ένα πολύ υψηλότερο bitrate για να εργαστείτε με.

Σε αυτή τη δεύτερη έκδοση, μπορείτε να δείτε περισσότερες σταγόνες βροχής, μπορείτε να δείτε τους ανθρώπους πιο καθαρά και τα χρώματα είναι ακόμα πιο ζωντανά με καλύτερη αντίθεση. Όσο υψηλότερο είναι το bitrate ενός βίντεο, τόσο μικρότερο πρόβλημα είναι όταν αρχίζει να βρέχει ή όταν κάποιος ρίχνει κομφετί. Σε τεχνικό επίπεδο, η βροχή και τα κομφετί πάντα θα προκαλέσουν πρόβλημα συμπίεσης, αλλά δεν θα το παρατηρήσετε σχεδόν εξίσου εάν το αναπαράγετε από δίσκο ή αρχείο στον υπολογιστή σας, αντί να κάνετε streaming.

Φυσικά, το εμπόριο μπορεί να αξίζει τον κόπο για εσάς. Τοποθεσίες όπως το Netflix, το HBO και το Starz έχουν μια τεράστια βιβλιοθήκη περιεχομένου HD και 4K που μπορεί να είναι δαπανηρή για να φτάσετε κάπου αλλού (αν υποθέσουμε ότι μπορείτε ακόμη). εκτός, πλέον σκηνές δεν είναι στη βροχή ούτως ή άλλως. Ενώ μια ταινία δεν θα φαίνεται ποτέ τόσο καλή από το Netflix, όπως και στο Blu-Ray, μπορεί να φανεί καλό αρκετά. Ωστόσο, αν είστε έτοιμος για ωραία βίντεο, ίσως θέλετε να κολλήσετε με τα φυσικά μέσα ή το δικό σας διακομιστή μέσων στο σπίτι.