Was ist Video Upscaling und wie wird es intelligenter?

von Jim Donnelly | März 21, 2022

Für diejenigen, die nicht aus der Videobranche kommen, klingt "Video-Upscaling" wie ein Luxusdienst für wohlhabende Kinogänger. Die Realität ist jedoch weit weniger glamourös - aber unendlich viel nützlicher.

Bei der Hochskalierung von Videos wird die Größe von Inhalten mit niedrigerer Auflösung angepasst, damit sie auf einen größeren Bildschirm passen. Das ist etwas, das so ziemlich jeder schon einmal erlebt hat, der fernsieht oder Filme schaut. Meistens sind sie sich dessen aber nicht bewusst.

Die meisten Fernsehgeräte und die daran angeschlossenen Geräte (PlayStation, Blu-Ray-Player, Roku usw.) skalieren Videos mit kleinerer Auflösung bei der Wiedergabe automatisch hoch.

Sie können aber auch Ihre eigenen Videos manuell hochskalieren. Zum Beispiel, wenn Sie ältere (und niedriger aufgelöste) Inhalte zu einem neuen Projekt hinzufügen, das in 4K gefilmt wurde.

Die Hochskalierung von Videos hat Vor- und Nachteile. Manchmal ist es für eine kohärente Videowiedergabe unerlässlich. In jedem Fall müssen wir zuerst darüber sprechen, was genau Video-Upscaling ist und wie es funktioniert.

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Was ist Video-Hochskalierung?

Filmen von 4K-Videos mit einem roten iPhone

Definieren wir zunächst, was Video-Upscaling ist und was nicht:

Video-Upscaling ist keine Methode, um 1080p-Videos auf magische Weise in 4K-Inhalte zu verwandeln. Durch die Hochskalierung werden keine neuen Informationen zu einem Bild hinzugefügt. Mit anderen Worten: Sie erhalten keine 4K-Videoqualität, ohne ein 4K-Kamera.

Die Video-Hochskalierung ist jedoch eine Methode zur Vergrößerung von Videoinhalten mit niedrigerer Auflösung auf fit auf Bildschirmen mit höherer Auflösung. Dies ist notwendig, weil das Bild bei der Wiedergabe eines 1080p-Videos auf einem 4K-Fernseher ohne Upscaling nur ein Viertel des Bildschirms einnimmt.

Video-Auflösung

Pixel insgesamt

1080p (1920 x 1080)

2,073,600
4K UHD (3840 x 2160) 8,294,400
8K (7630 x 4320) ~33M

Wie die Tabelle zeigt, hat ein 4K-UHD-Bildschirm etwa 6 Millionen Pixel mehr als ein 1080p-Video. Das Video-Upscaling hilft, dieses Defizit auszugleichen.

Die meisten modernen 4K-Fernseher verfügen über eine Art von Video-Upscaling-Technologie. Sie arbeitet unauffällig im Hintergrund. Es gibt auch jede Menge Software für Videoprofis, die ihre eigenen Videos hochskalieren können, wie Sie weiter unten sehen werden.

Wie funktioniert die Video-Hochskalierung?

Wie bereits erläutert, erfolgt die Video-Hochskalierung in einem Fernsehgerät automatisch tritt ein wenn ein Video nicht alle verfügbaren Pixel auf dem Bildschirm ausnutzt. Das Upscaling gleicht dieses Defizit durch "Interpolationsalgorithmen" aus. Das Fernsehgerät füllt leere Pixel mit Informationen, die auf der Zusammensetzung der umliegenden Pixel basieren. So wird das Video über den Bildschirm gestreckt.

Mehrere Schritte muss bei der Hochskalierung erfolgen. Der Prozess beginnt mit einer Signalanalyse zur Bestimmung der Quellauflösung. Dann folgen die Rauschunterdrückung, die Analyse von Kanten und Texturen und die Bildschärfung. Und schließlich erfolgt eine Konvertierung in die Zielbildschirmauflösung (z. B. 4K).

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Intelligentere Video-Hochskalierung

Samsung-Mitarbeiter stehen neben ihrer Video-Upscaling-Technologie

Quelle: Samsung Newsroom

Die meisten Videos werden heute auf 4K-Displays hochskaliert. Allerdings haben Samsung (und andere Marken) die Grenzen verschoben in den letzten Jahren. Sie haben eine Technologie zur KI-gesteuerten 8K-Video-Hochskalierung entwickelt. "Ein von Menschen entwickelter Algorithmus analysiert auf intelligente Weise die verschiedenen Videoqualitäten, einschließlich Linie, Licht und Farbe, und verbessert jede dieser Eigenschaften für eine verbesserte Anzeigeauflösung", erklärt das Unternehmen in einem Blogbeitrag.

"Solche Deep-Learning-Fähigkeiten ermöglichen es einem Fernseher, Video-Merkmale zu analysieren und zu verarbeiten und gleichzeitig zu lernen, dank eines künstlichen neuronalen Netzwerks, das wie das menschliche Gehirn funktioniert."

In der Tat, KI-gestützte Video-Hochskalierung macht im Grunde dasselbe wie die normale Hochskalierung, kann aber den Bildkontext besser bestimmen und durch maschinelles Lernen mehr Details hinzufügen.

In der Tat, Nvidia's Maxine Video Effects SDK Upscaler nutzt KI, um Details hinzuzufügen und die Auflösung zu verbessern, selbst wenn Sie mit verrauschten Bildern mit geringer Bandbreite arbeiten.

Wie kann ich meine Videos hochskalieren?

Viele Videoproduktionsprofis verwenden die manuelle Hochskalierung aus allen möglichen Gründen. Ich verwende das gleiche Beispiel wie oben, wenn ich mit älteren Inhalten in einem nativen 4K-Projekt arbeite. Bei der Hochskalierung von Videos ist jedoch Vorsicht geboten.

Die Hochskalierung erfordert einen Computer, der das Filmmaterial in Echtzeit analysiert und interpretiert. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass visuelle Artefakte und andere Probleme mit der Videoqualität auftauchen.

Es gibt verschiedene Techniken zur Hochskalierung Ihrer eigenen Videos.

Künstliche Intelligenz

KI-gesteuerte Upscaler sind in den letzten Jahren zuhauf aufgetaucht. Einige der beliebtesten Optionen sind:

YouTube GreenBox bietet unten einen guten Überblick:

Anmerkung: Red Giant 4K, das im obigen Video zu sehen ist, wurde offenbar Ausgelaufen.

Handbremse

Während die Open-Source-Software von Handbrake das Hochskalieren wegen möglicher Qualitätsprobleme nicht empfiehlt, ist die Dokumentation zeigt an, dass dies mit den Optionen -width und -height in der Befehlszeilenschnittstelle möglich ist.

Adobe Premiere Pro und After Effects

Hier ist wie man Videos in Adobe Premiere Pro und After Effects hochskaliert:

  • Importieren Sie Ihre Videoclips in ein 4K-Projekt in Premiere Pro und ordnen Sie sie entsprechend an. Da es kleiner als Ihr Projektbereich ist, sehen Sie schwarze Ränder um Ihr 1080p- oder 720p-Bild.
  • Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen Clip. Wählen Sie Ersetzen durch After Effects-Komposition, wodurch der Clip an After Effects übergeben wird.
  • Folgen Sie den Aufforderungen und speichern Sie Ihr Projekt an einem geeigneten Ort.
  • Öffnen Sie in After Effects das Bedienfeld "Effekte und Vorgaben" und doppelklicken Sie auf "Detailerhaltende Hochskalierung". Fügen Sie es dem Clip hinzu.
  • Klicken Sie im Bedienfeld "Effekte" auf "An Breite anpassen". Dadurch wird die Größe Ihres Videos an die Größe der Leinwand angepasst. Sie können die Detailgenauigkeit mit dem Schieberegler Detail anpassen.
  • Nachdem Sie die Datei gespeichert haben, kehren Sie zu Premiere Pro zurück, und alle Änderungen an der Hochskalierung werden bereits auf Ihr Video angewendet.

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