Tại sao tuyết, mưa và Confetti phá hủy chất lượng truyền phát video

Nếu bạn đã từng xem một bộ phim trên Netflix, YouTube hoặc một số dịch vụ phát trực tuyến khác, bạn có thể nhận thấy rằng bất cứ khi nào có cảnh mưa, chất lượng video hoàn toàn sụp đổ. Ngay cả khi bạn đang phát trực tuyến qua kết nối internet tốt nhất, video sẽ trông như tào lao. Điều này xảy ra vì tất cả các luồng video bị nén và các hạt như mưa, tuyết và hoa giấy phá hủy hoàn toàn các luồng nén.

Làm thế nào video hiện đại được nén để phù hợp với giới hạn bitrate

Để hiểu tại sao mưa và các hạt khác có thể làm rối loạn chất lượng video, chúng ta cần hiểu cách thức hoạt động của bitrate. Tốc độ bit của video là, để đơn giản hóa, lượng dữ liệu mà video có thể đi qua, được đo bằng bit trên giây. Bạn có thể nghĩ về nó giống như một ống nước rộng bao nhiêu. Đường ống càng nhỏ, càng ít nước bạn có thể đẩy qua một lúc. Đường ống càng rộng, bạn càng có thể cho nước vào. Các video tương tự nhau: tốc độ bit càng cao, video có thể hiển thị càng nhiều dữ liệu mỗi giây, điều đó có nghĩa là càng chi tiết và hình ảnh rõ nét hơn.

Trong thế giới của HD và bây giờ là TV 4K, giới hạn đó có thể trở thành một vấn đề. Hầu hết các video bạn nhìn thấy được nén theo một cách nào đó. Nếu bạn đã xem một video HD hoàn toàn không nén, nó sẽ có bitrate là 2,98 gigabits môi giây. Video 4K thậm chí còn tệ hơn, với tốc độ bit không nén là 1,67 terabyte môi giây. Không phải bit. Byte. Đó là nhiều dữ liệu hơn kết nối internet nhanh nhất trên thế giới có thể xử lý.

May mắn thay, nén hiện đại làm tốt công việc bảo toàn chất lượng video, ít nhất là đến một điểm. Một đầu ra Blu-Ray tiêu chuẩn có tốc độ lên tới 40Mb / giây và đầu ra Blu-ray 4K ở tốc độ lên tới 108Mb / giây. Cáp HDMI giữa đầu phát Blu-Ray và TV của bạn có thể truyền lên tới 18Gbps, do đó, có đủ chỗ để xử lý tất cả dữ liệu đó.

Sự khác biệt giữa bitrate video không nén và bitrate trên đĩa Blu-Ray của bạn là rất lớn, nhưng có lẽ bạn sẽ không thể biết được. Video không nén chứa rất nhiều chi tiết mà mắt người thường không chú ý, do đó, một đoạn tốt có thể được ném. Ngoài ra, nén giữa các khung có thể giảm đáng kể kích thước tệp bằng cách loại bỏ dữ liệu khi các phần của hình ảnh giữ nguyên giữa các khung.

Ảnh này có thể được nén rất nhiều do có rất ít chuyển động hoặc thay đổi giữa mỗi khung hình.

Lấy đoạn clip trên của Luke Cage từ Hậu vệ. Trong cảnh quay ngắn này, Luke hơi nghiêng đầu sang phải, và một cảnh sát đứng lên bên cạnh, nhưng đối với hầu hết các khung hình không thay đổi. Các thanh ở phía sau gần như hoàn toàn yên tĩnh, và ngay cả cơ thể của Luke cũng không thay đổi đáng kể. Nén giữa các khung hình có thể cho video chỉ đơn giản là vẽ cùng một nền mỗi khung hình hoặc chỉ thay đổi một số pixel ở nền trước xung quanh, thay vì vẽ lại mỗi pixel một lần từ ba mươi lần mỗi giây. Kiểu nén này có thể tạo ra những vết cắt lớn trong kích thước tệp video lớn. Nếu không có nén này, mọi thứ từ kết nối internet của bạn đến cáp HDMI cơ bản sẽ không có khả năng truyền nhiều dữ liệu đó.

Mặc dù vậy, việc nén giữa các khung hình gặp vấn đề với những thứ như mưa và hoa giấy. Thay vì nền chủ yếu là tĩnh, mưa rơi lấp đầy toàn bộ khung hình với các chi tiết nhỏ cần được di chuyển hoặc vẽ lại mọi khung hình. Mỗi giọt mưa chiếm các bit có giá trị có thể được sử dụng trên khuôn mặt của một nhân vật. Càng có nhiều chi tiết nhỏ di chuyển xung quanh trong một cảnh, càng có ít bit để di chuyển xung quanh cho mọi thứ và chất lượng video giảm xuống.

Truyền trực tuyến tạo ra lực cản lớn cho tốc độ bit của bạn

Nếu mưa là một vấn đề như vậy, tại sao bạn không nhận thấy điều này khi bạn đang xem đĩa Blu-Ray? Câu trả lời nằm ở bitrate có sẵn. Mặc dù các đĩa Blu-Ray có thể trải qua quá trình nén khổng lồ, chúng vẫn có tốc độ bit đủ cao để kết xuất tất cả những giọt mưa và mảnh confetti đó. Trên thực tế, nếu một cảnh đặc biệt bận rộn hoặc đủ hỗn loạn, bạn có thể nhận thấy sự suy giảm chất lượng hình ảnh, nhưng bạn sẽ phải nheo mắt vì nó..

Truyền trực tuyến qua internet, mặt khác, không thể theo kịp. Tốc độ internet trung bình ở Hoa Kỳ là khoảng 18Mb / giây, ít hơn một nửa băng thông cần thiết cho đĩa Blu-Ray - cộng với băng thông phải được chia sẻ bởi tất cả các thiết bị trên mạng của bạn. Tệ hơn nữa, một công ty như Netflix chỉ có thể phục vụ rất nhiều dữ liệu cùng một lúc, ngay cả khi bạn có kết nối internet đủ nhanh để xử lý nó. Netflix đã chiếm một lượng lớn lưu lượng truy cập internet trên internet. Truyền các luồng HD chất lượng Blu-Ray đầy đủ với cùng chất lượng hình ảnh của đĩa sẽ không khả thi.

Theo trang trợ giúp của Netflix, công ty khuyến nghị ít nhất 5Mbps cho video HD và 25Mbps cho truyền phát 4K. Đây rõ ràng là tốc độ bit thấp hơn nhiều so với trình phát Blu-Ray trong cuộc sống của bạn có thể xử lý. Và hãy nhớ rằng, video Blu-Ray đã được nén khá tốt. Vì vậy, khi Netflix quyết định giới hạn tốc độ bit của luồng hơn nữa, bạn sẽ bắt đầu giảm chất lượng hình ảnh.

Đối với những cảnh cơ bản, trò chuyện, đây không phải là vấn đề lớn trừ khi bạn là kiểu người thực sự bị ám ảnh bởi chất lượng hình ảnh. Tuy nhiên, cảnh mưa đặt ra nhiều nhu cầu hơn đối với bitrate đã bị căng thẳng. Nó giống như cố gắng nối một vòi vườn với vòi chữa cháy. Công suất không có ở đó.

Hãy nhìn vào cảnh này từ American Gods. Tôi đã truyền phát chương trình này qua kết nối Google Fiber, được nối trực tiếp vào máy tính để bàn của tôi. Mặc dù có rất nhiều băng thông giữa tôi và Starz, bạn có thể thấy rằng cảnh mưa có pixel như một trò chơi video 8 bit. Trên thực tế, vấn đề trở nên tồi tệ hơn khi nó cắt từ cận cảnh của Shadow ở đầu clip đến cảnh rộng ở cuối, bởi vì có nhiều mưa hơn, có nghĩa là nhiều chi tiết hơn, có nghĩa là ít băng thông hơn cho mọi thứ khác.

Bây giờ, đây là cảnh tương tự. Tuy nhiên, lần này chúng tôi đã tạo một GIF từ một bản sao cục bộ của tập này, thay vì phát trực tuyến. Tất nhiên, những gì bạn đang xem là một GIF rộng 650 pixel của video 4K, vì vậy bạn sẽ không thể thấy toàn bộ hiệu ứng, nhưng ngay cả ở đây bạn cũng có thể xem chi tiết hơn. Vì video cục bộ không phải nén nhiều như khi phát trực tuyến, nên có tốc độ bit cao hơn nhiều để làm việc với.

Trong phiên bản thứ hai này, bạn có thể thấy nhiều giọt mưa hơn, bạn có thể nhìn rõ hơn mọi người và màu sắc thậm chí còn sống động hơn với độ tương phản tốt hơn. Tốc độ bit của video càng cao thì càng ít vấn đề khi trời bắt đầu mưa hoặc khi ai đó ném confetti. Ở cấp độ kỹ thuật, mưa và hoa giấy sẽ luôn gây ra sự cố nén, nhưng bạn sẽ không nhận thấy nó gần như nếu bạn đang phát nó từ đĩa hoặc tệp trên máy tính của mình, thay vì phát trực tuyến.

Tất nhiên, sự đánh đổi có thể xứng đáng với bạn. Các trang web như Netflix, HBO và Starz có một thư viện nội dung HD và 4K khổng lồ có thể tốn kém để đi đến một nơi khác (giả sử bạn thậm chí có thể). ngoài ra, phần lớn cảnh không mưa trong dù sao. Mặc dù một bộ phim sẽ không bao giờ có vẻ hay từ Netflix như trên Blu-Ray, nhưng nó có thể trông hay đủ. Tuy nhiên, nếu bạn là người thích xem video đẹp, có lẽ bạn sẽ muốn gắn bó với phương tiện vật lý hoặc máy chủ phương tiện tại nhà của riêng bạn.