L’upscaling sui TV: come si adatta un segnale alla risoluzione dello schermo

La diffusione degli schermi ad alta definizione ha introdotto vari vantaggi insieme ad alcune complessità. Tra queste la principale è la necessità di adattare la risoluzione di qualsiasi contenuto alla risoluzione dello schermo, a meno che le due non coincidano. In pratica ogni segnale che ha una risoluzione inferiore al quella del TV in uso deve subire un processo a carico dell’elettronica. Questo tipo di elaborazioni dipende direttamente dalla qualità dei processori integrati e dal modo con cui vengono programmati dai produttori.

Se l’intervento viene eseguito in modo corretto la qualità delle immagini migliora sensibilmente, se al contrario ci sono lacune allora si creano tutta una serie di difetti che vanno a pregiudicare il quadro complessivo. Per capire i motivi per cui i risultati possono essere così diversi, occorre prima comprendere come viene effettuato l’adattamento di un segnale alla risoluzione degli schermi. Esistono infatti vari metodi, più o meno sofisticati, che determinano in larga parte la qualità del risultato finale.

Cos’è l’upscaling

L’adattamento che serve per portare un segnale ad una risoluzione più alta prende il nome di upscaling. Come abbiamo già chiarito, sui moderni TV è un passaggio obbligato ogni volta che si usa una sorgente (streaming, DVD o Blu-ray, programmi televisivi eccetera) con una risoluzione più bassa di quella dello schermo. Se prendiamo come riferimento un TV 4K, la risoluzione ormai largamente più diffusa tra i prodotti in vendita, l’upscaling viene sempre eseguito quando si guardano contenuti a risoluzione standard (Standard Definition o SD: tutto quello che non è in alta definizione), in HD o in Full HD.

Il Processore Cognitivo XR presente su molti TV Sony

Ovviamente più è bassa la risoluzione di partenza, maggiore è l’adattamento che l’elettronica si trova ad effettuare. In cosa consiste l’upscaling? Questa elaborazione serve a colmare la mancanza di informazioni contenute nel segnale di partenza: il TV deve ricostruire i pixel mancanti nella sorgente, ricreandoli per riempire tutto lo schermo. Per adattare un segnale Full HD ad un televisore 4K, ad esempio, si devono “spalmare” i 1920 x 1080 pixel del contenuto sui 3.840 x 2.160 pixel che compongono lo schermo, il quadruplo rispetto alla base di partenza.

I metodi più grezzi per eseguire l’upscaling consistono nel riempire i pixel mancanti approssimando i colori presenti nei pixel più vicini presenti nella sorgente da adattare. Questo metodo, che prende il nome di interpolazione, si può applicare con vari livelli di precisione, andando ad analizzare un maggior numero di pixel. Si tratta però di elaborazioni ormai residuali perché sostituite il larga parte con l’intelligenza artificiale.

Le tecnologie usate da Samsung per l’upscaling con intelligenza artificiale

Il motivo è semplice: ricreare le informazioni mancanti interpolando i colori dei pixel contenuti nel segnale da upscalare è un metodo poco ottimizzato e tendenzialmente inefficiente. Si incorre facilmente in errori, ad esempio sulle linee oblique che appaiono spesso seghettate, proprio a causa delle imprecisioni che si generano quando si vanno a riempire i pixel su schermo per colmare i vuoti. Per gli stessi motivi si possono notare anche bordi ispessiti, testi che diventano meno leggibili e un aumento del rumore video.

L’upscaling con intelligenza artificiale

L’intelligenza artificiale (AI) viene usata ormai da anni per l’upscaling dei segnali video. Le prime applicazioni risalgono al 2011 circa e da lì in poi la diffusione è diventata sempre più capillare. Se all’inizio erano solo i prodotti di fascia altissima a poterne fare uso, oggi anche modelli molto più economici ne sono dotati: citiamo ad esempio i TV Hisense U6N, i TCL P755 o i Samsung Q60D. Naturalmente salendo di prezzo l’AI è sempre presente, come testimoniato dalle specifiche di TV come Panasonic Z90A, LG G4 o Sony Bravia 7.

Il ricorso all’intelligenza artificiale migliora nettamente la qualità dell’adattamento ed il motivo è presto detto: l’AI può capire il contesto e applica elaborazioni differenti ottimizzate specificamente per quella determinata scena o per una tipologia ben precisa (sport, film, giochi). La differenza con l’interpolazione è pertanto ampissima: interpolare significa applicare sempre lo stesso tipo di approssimazione indipendentemente dal contesto e questo porta inevitabilmente a imprecisioni ed errori.

Il Neural Quantum Processor 4K di Samsung

L’AI è ad esempio capace di capire in quali aree non è opportuno operare alcuni interventi, in modo da non evidenziare i difetti. L’interpolazione non è in grado di fare questa distinzione e applica sempre lo stesso processo: in questo modo non aumentano solo la risoluzione e il dettaglio ma anche il rumore video e tutte le imperfezioni. Attenzione però a non dare per scontato che l’upscaling con intelligenza artificiale sia sempre uguale solo perché si parla di AI.

È vero che ormai è presente non solo sui top di gamma ma su questi ultimi la qualità è solitamente più alta, al netto di eventuali problematiche legate a prodotti non perfettamente funzionanti. In fascia alta vengono infatti adottate versioni più evolute dell’upscaling con intelligenza artificiale. Scendendo verso le fasce più economiche le tecnologie scalano verso il basso, proponendo soluzioni tecnologicamente simili come principio ma semplificate e meno efficaci. Per maggiori informazioni vi rimandiamo a questo approfondimento.