Чому сніг, дощ і конфетті руйнують якість потокового відео

Якщо ви коли-небудь дивилися фільм на Netflix, YouTube або будь-якому іншому потоковому сервісі, ви можете помітити, що в будь-який час в дощову сцену якість відео повністю падає. Навіть якщо ви транслюєте через краще інтернет-з'єднання, відео буде виглядати як лайно. Це відбувається тому, що всі відеопотоки стискаються, а такі частинки, як дощ, сніг і конфетті, повністю руйнують стислі потоки.

Як сучасне відео стискається, щоб відповідати обмеженням бітового зображення

Щоб зрозуміти, чому дощ та інші частинки можуть зіпсувати якість відео, нам потрібно зрозуміти, як працює бітрейт. Простіше кажучи, битрейт відео - це обсяг даних, через які може проходити відео, що вимірюється в битах в секунду. Ви можете думати про це, як про ширину водопроводу. Чим менше труба, тим менше води ви можете проштовхнути за раз. Чим ширша труба, тим більше води можна пропустити. Відеоролики схожі: чим вище бітова, тим більше даних може відображати відео в секунду, що означає більше деталей і кращу чіткість зображення.

У світі HD, а тепер і телебачення 4K це обмеження може стати проблемою. Більшість відео, яке ви бачите, якимось чином стиснуте. Якби ви дивилися повністю незжате HD-відео, він мав би бітрейт 2,98 гігабіт в секунду. Відео 4K ще гірше з незжатою швидкістю передачі 1,67 терабайт в секунду. Не биті. Bytes. Це більше даних, ніж найшвидше інтернет-з'єднання у світі.

На щастя, сучасне стиснення робить гідну роботу зі збереження якості відео, принаймні, до певної міри. Стандартний вихід Blu-Ray на швидкості до 40 Мбіт/с, а вихід 4K Blu-ray на швидкості до 108 Мбіт/с. Кабелі HDMI між програвачем Blu-Ray і телевізором можуть передавати дані зі швидкістю до 18 Гбіт/с, тому місця для обробки всіх цих даних більш ніж достатньо.

Різниця між бітрейтом незжатого відео і бітрейтом на дисках Blu-Ray величезна, але ви, ймовірно, не зможете цього сказати. Незжате відео містить масу деталей, які людське око зазвичай не помічає, так що їх можна відкинути. Крім того, межкадрове стиснення може значно зменшити розмір файлу, викидаючи дані, коли частини зображення залишаються однаковими між кадрами.

Візьміть кліп вище Люка Кейджа від Захисників. У цьому короткому пострілі Люк злегка нахиляє голову вправо, і поліцейський встає збоку, але здебільшого кадр не змінюється. Прути ззаду майже ідеально нерухомі, і навіть тіло Люка різко не зміщується. Межкадрове стиснення дозволяє відео продовжувати малювати одне і те ж тло в кожному кадрі або просто зміщувати деякі пікселі на передньому плані, а не перерисовувати кожен піксель з нуля тридцять разів на секунду. Цей тип стиснення може призвести до значного скорочення розміру відеофайлу. Без цього стиснення все, від вашого інтернет-з'єднання до звичайного кабелю HDMI, не зможе передавати стільки даних.

Це міжкадрове стиснення стикається з проблемою таких речей, як дощ і конфетті. Замість статичного фону, дощ падає, заповнюючи весь кадр крихітними деталями, які необхідно переміщати або перерісовувати кожен кадр. Кожна крапля дощу займає цінні шматочки, які можна витратити на обличчя персонажа. Чим більше дрібних деталей рухається в сцені, тим менше шматків можна знайти у всьому, і якість відео падає.

Потоковий онлайн ставить масовий опір на бітрейт

Якщо дощ є такою проблемою, чому ви не помічаєте це, коли дивитеся диск Blu-Ray? Відповідь полягає в доступному бітові. Хоча диски Blu-Ray можуть піддаватися величезному стисненню, вони як і раніше мають досить високий бітрейт для відтворення всіх цих дощових крапель і шматочків конфетті. Насправді, якщо сцена була особливо зайнятою або досить хаотичною, ви можете помітити деяке погіршення якості зображення, але вам доведеться хизуватися.

З іншого боку, потокове мовлення через Інтернет просто не встигає. Середня швидкість інтернету в Сполучених Штатах становить близько 18 Мбіт/с, що становить менше половини смуги пропускання, необхідної для диска Blu-Ray, плюс ця смуга пропускання повинна спільно використовуватися всіма пристроями у вашій мережі. Найгірше те, що така компанія, як Netflix, може обслуговувати стільки даних одночасно, навіть якщо у вас досить швидке інтернет-з'єднання, щоб впоратися з цим. Netflix вже складає величезну частку інтернет-трафіку в Інтернеті. Потокове відтворення потоків HD з повною якістю Blu-Ray з однаковою якістю зображення диска було б неможливим.

Згідно з довідковим сайтом Netflix, компанія рекомендує не менше 5 Мбіт/с для HD-відео і 25 Мбіт/с для потокової передачі 4K. Це, очевидно, набагато нижчий бітрейт, ніж може витримати програвач Blu-Ray у вашому житті. І пам'ятайте, що Blu-Ray відео вже досить стиснуте. Отже, коли Netflix вирішить ще більше обмежити бітовий потік, ви почнете втрачати якість зображення.

Для звичайних розмовних сцен це не так вже й важливо, якщо ви не та людина, яка дійсно одержима якістю зображення. Тим не менш, дощові сцени підвищують попит на і без того напружений бітрейт. Це все одно що намагатися підключити садовий шланг до пожежного гідранта. Ємності просто немає.

Погляньте на цю сцену від американських богів. Я транслював це шоу по з'єднанню Google Fiber, підключеному прямо до мого робочого столу. Незважаючи на достатню пропускну здатність між мною і Starz, ви можете бачити, що сцена з дощем така ж піксельна, як і 8-бітна відеогра. Насправді, проблема посилюється, коли вона переходить від великого плану Shadow на початку кліпу до широкого кадру в кінці, тому що там більше дощу, що означає більше деталей, що означає меншу пропускну здатність для всього іншого.

Тепер ось та ж сцена. Однак цього разу ми створили GIF з локальної копії цього епізоду, а не в потоковому режимі. Звичайно, те, що ви переглядаєте, - це GIF-зображення шириною 650 пікселів для відео 4K, так що ви не зможете побачити повний ефект, але навіть тут ви можете побачити більше деталей. Оскільки локальне відео не потрібно стискати так сильно, як якби воно транслювалося в Інтернеті, швидкість роботи з ним набагато вища.

У другій версії ви можете бачити більше дощових крапель, ви можете бачити людей більш чітко, і кольори стають ще більш яскравими з кращою контрастністю. Чим вище бітрейт відео, тим менше проблем, коли починається дощ або коли хтось кидає конфетті. На технічному рівні дощ і конфетті завжди будуть викликати проблеми зі стисненням, але ви не помітите це майже так само сильно, якщо будете відтворювати його з диска або файлу на своєму комп'ютері, замість того, щоб транслювати його онлайн.

Звичайно, компроміс може коштувати того для вас. Такі сайти, як Netflix, HBO і Starz, мають величезну бібліотеку HD і 4K-контенту, який може бути дорогим, щоб отримати десь ще (якщо ви навіть можете). Крім того, більшість сцен у будь-якому випадку не під дощем. Хоча фільм від Netflix ніколи не буде виглядати так само добре, як на Blu-Ray, він може виглядати досить добре. Якщо ви любите красиві відео, ви, ймовірно, захочете використовувати фізичний носій або свій власний домашній медіа-сервер.