Dlaczego śnieg, deszcz i konfetti niszczą jakość strumieniowania wideo

Jeśli kiedykolwiek oglądałeś film w serwisie Netflix, YouTube lub innej usłudze przesyłania strumieniowego, możesz zauważyć, że za każdym razem, gdy pojawi się deszczowa scena, jakość wideo zupełnie się rozpada. Nawet jeśli korzystasz z najlepszego połączenia internetowego, wideo będzie wyglądało jak bzdura. Dzieje się tak, ponieważ wszystkie strumienie wideo są kompresowane, a cząstki takie jak deszcz, śnieg i konfetti całkowicie niszczą skompresowane strumienie.

Jak skompresowany jest współczesny film wideo w celu dopasowania do ograniczeń szybkości transmisji

Aby zrozumieć, dlaczego deszcz i inne cząsteczki mogą zepsuć jakość wideo, musimy zrozumieć, jak działa bitrate. Szybkość transmisji wideo jest zbyt mała, by uprościć ilość danych, przez które wideo może przejść, mierzone w bitach na sekundę. Możesz myśleć o tym jak o szerokiej fajce wodnej. Im mniejsza rura, tym mniej wody można przepchnąć na raz. Im szersza rura, tym więcej wody można przepuścić. Filmy są podobne: im wyższa przepływność, tym więcej danych wideo może być wyświetlanych na sekundę, co oznacza więcej szczegółów i lepszą klarowność obrazu.

W świecie HD i telewizji 4K to ograniczenie może stać się problemem. Większość filmów, które widzisz, jest skompresowana w pewien sposób. Gdybyś oglądał całkowicie nieskompresowany film HD, miałby bitrate 2,98 gigabity na sekundę. Obraz 4K jest jeszcze gorszy, z nieskompresowanym bitrate 1,67 terabajty na sekundę. Nie bity. Bajty. To więcej danych niż najszybsze połączenie internetowe na świecie.

Na szczęście współczesna kompresja przydaje się przy zachowaniu jakości wideo, przynajmniej do pewnego stopnia. Standardowe wyjścia Blu-Ray z prędkością do 40 Mb / s oraz wyjścia Blu-ray 4K z prędkością do 108 Mb / s. Kable HDMI pomiędzy odtwarzaczem Blu-Ray i telewizorem mogą przesyłać do 18 Gb / s, więc jest więcej miejsca niż potrzeba, aby obsłużyć wszystkie dane.

Różnica między nieskompresowanym bitrate wideo i bitrate na dyskach Blu-Ray jest ogromna, ale prawdopodobnie nie będziesz w stanie powiedzieć. Nieskompresowany materiał wideo zawiera mnóstwo szczegółów, których oko ludzkie zwykle nie zauważy, więc można z niego rzucać spore fragmenty. Ponadto kompresja między klatkami może znacznie zmniejszyć rozmiar pliku poprzez wyrzucanie danych, gdy części obrazu pozostają takie same między klatkami.

To zdjęcie może być bardzo mocno skompresowane, ponieważ pomiędzy poszczególnymi klatkami jest bardzo mało ruchów lub zmian.

Weź klip powyżej Luke Cage'a z Obrońcy. W tym krótkim ujęciu Luke przechyla głowę lekko w prawo, a policjant stoi z boku, ale przez większość czasu rama się nie zmienia. Pręty z tyłu są prawie idealnie spokojne, a nawet ciało Luke'a nie przesuwa się dramatycznie. Kompresja między klatkami może nakazać filmowi po prostu ciągłe rysowanie tego samego tła każdej klatki lub po prostu przesunięcie niektórych pikseli na pierwszym planie, zamiast przerysowywania każdego pojedynczego piksela od zera trzydzieści razy na sekundę. Ten rodzaj kompresji może spowodować ogromne cięcia w ogromnym rozmiarze pliku wideo. Bez tej kompresji wszystko, od twojego połączenia internetowego do podstawowego kabla HDMI, nie byłoby w stanie przesłać tak dużej ilości danych.

Ta kompresja między klatkami ma jednak problem z deszczem i konfetti. Zamiast przeważnie statycznego tła, opadanie deszczu wypełnia całą ramę drobnymi szczegółami, które należy przesunąć lub przerysować każdą klatkę. Każda kropla deszczu zabiera cenne bity, które można wydać na twarz postaci. Im więcej szczegółów porusza się w scenie, tym mniej jest wszystkiego, co trzeba, i spada jakość wideo.

Transmisja strumieniowa w Internecie powoduje ogromny wzrost prędkości transmisji

Jeśli deszcz jest takim problemem, dlaczego nie zauważysz tego podczas oglądania płyty Blu-Ray? Odpowiedź leży w dostępnej przepływności. Podczas gdy dyski Blu-Ray mogą podlegać ogromnej kompresji, nadal mają wystarczająco wysoką przepływność, aby renderować wszystkie te krople deszczu i kawałki konfetti. W rzeczywistości, jeśli scena była szczególnie zaabsorbowana lub chaotyczna, możesz zauważyć pogorszenie jakości obrazu, ale musisz ją zmrużyć..

Z drugiej strony, transmisja strumieniowa przez Internet po prostu nie nadąża. Średnia prędkość Internetu w Stanach Zjednoczonych wynosi około 18 Mb / s, co stanowi mniej niż połowę przepustowości wymaganej dla dysków Blu-Ray, a ponadto przepustowość musi być współdzielona przez wszystkie urządzenia w sieci. Co gorsza, firma taka jak Netflix może wyświetlać tylko tyle danych naraz, nawet jeśli dysponujesz wystarczająco szybkim połączeniem internetowym, aby sobie z tym poradzić. Netflix stanowi już ogromną część ruchu internetowego w Internecie. Przesyłanie strumieniowe strumieni Blu-ray o jakości Full HD z taką samą jakością obrazu płyty byłoby niewykonalne.

Według serwisu pomocy Netflix, firma zaleca co najmniej 5 Mb / s dla wideo HD i 25 Mb / s dla streamingu 4K. Jest to oczywiście znacznie niższa szybkość transmisji bitów niż może obsłużyć odtwarzacz Blu-Ray w twoim życiu. I pamiętaj, że wideo Blu-Ray jest już dość skompresowane. Tak więc, kiedy Netflix zdecyduje się jeszcze bardziej ograniczyć przepływność strumienia, zacznie tracić jakość obrazu.

Jeśli chodzi o podstawowe sceny konwersacyjne, nie jest to zbyt wielka sprawa, chyba że jesteś osobą, która ma obsesję na punkcie jakości obrazu. Jednak sceny deszczowe stawiają większy popyt na już nadwyrężonym bitrate. To tak, jakby próbować podłączyć wąż ogrodowy do hydrantu. Pojemność po prostu nie istnieje.

Spójrz na tę scenę od amerykańskich bogów. Przesłałem ten program przez połączenie Google Fiber, podłączone bezpośrednio do mojego komputera. Pomimo dużej przepustowości między mną a Starzem widać, że deszczowa scena jest tak pikselowa jak 8-bitowa gra wideo. W rzeczywistości problem pogarsza się, gdy znika z Bliskiego Cienia na początku klipu do szerokiego ujęcia na końcu, ponieważ jest więcej deszczu, co oznacza więcej szczegółów, co oznacza mniejszą przepustowość dla czegokolwiek innego.

Oto ta sama scena. Tym razem jednak stworzyliśmy GIF-a z lokalnej kopii tego odcinka, zamiast go przesyłać strumieniowo. Oczywiście, to, co oglądasz, to szeroki GIF o rozdzielczości 650 pikseli z filmem 4K, więc nie będziesz w stanie zobaczyć pełnego efektu, ale nawet tutaj możesz zobaczyć więcej szczegółów. Ponieważ lokalne wideo nie musi być skompresowane tak bardzo, jak gdyby było strumieniowane online, jest znacznie większa szybkość transmisji bitów do pracy z.

W tej drugiej wersji można zobaczyć więcej kropel deszczu, można wyraźniej zobaczyć ludzi, a kolory są jeszcze bardziej żywe z lepszym kontrastem. Im większy jest przepływność wideo, tym mniejszy jest problem, gdy zaczyna padać deszcz lub gdy ktoś rzuca konfetti. Na poziomie technicznym, deszcz i konfetti zawsze będą powodować problem z kompresją, ale nie zauważysz tego prawie tak samo, jeśli grasz z dysku lub pliku na komputerze, zamiast przesyłać go strumieniowo do sieci.

Oczywiście, kompromis może być tego warty. Witryny takie jak Netflix, HBO i Starz mają ogromną bibliotekę treści HD i 4K, które mogą być drogie, aby dostać się gdzie indziej (zakładając, że nawet możesz). Oprócz, większość sceny i tak nie są w deszczu. Chociaż film nigdy nie będzie tak dobry jak Netflix na Blu-Ray, może wyglądać dobrze dość. Jeśli jednak jesteś zwolennikiem atrakcyjnych filmów, prawdopodobnie będziesz chciał trzymać się fizycznych nośników lub własnego domowego serwera multimedialnego.