Hvorfor sne, regn og konfetti ødelægge streaming videokvalitet

Hvis du nogensinde har set en film på Netflix, YouTube eller en anden streaming-tjeneste, kan du bemærke, at når som helst der er en regnfuld scene, falder videokvaliteten helt fra hinanden. Selvom du streamer over den bedste internetforbindelse, vil videoen se ud som crap. Dette sker, fordi alle videostrømme komprimeres, og partikler som regn, sne og konfetti ødelægger fuldstændigt komprimerede vandløb.

Hvor moderne video komprimeres for at passe bitrate begrænsninger

For at forstå, hvorfor regn og andre partikler kan ødelægge en videokvalitet, skal vi forstå, hvordan bitrate fungerer. En videos bitrate er for at oversimplisere mængden af ​​data, som en video kan passere gennem, målt i bit per sekund. Du kan tænke på det som hvor bredt et vandrør er. Jo mindre røret er, jo mindre vand kan du skubbe igennem ad gangen. Jo bredere røret, jo mere vand kan du lade igennem. Videoer er ens: jo højere bitrate er, jo flere data en video kan vise pr. Sekund, hvilket betyder mere detaljer og bedre billedklarhed.

I verden af ​​HD og nu 4K tv, kan denne begrænsning blive et problem. Den fleste video du ser er komprimeret på en eller anden måde. Hvis du skulle se en helt ukomprimeret HD-video, ville den have en bitrate på 2,98 gigabit per sekund. 4K video er endnu værre, med en ukomprimeret bithastighed på 1,67 terabyte per sekund. Ikke bits. Bytes. Det er flere data end den hurtigste internetforbindelse i verden kan håndtere.

Heldigvis gør moderne kompression et anstændigt arbejde med at bevare videokvaliteten, i det mindste til et punkt. En standard Blu-Ray-udgang på op til 40 Mbps og en 4K Blu-ray-udgang på op til 108 Mbps. HDMI-kablerne mellem din Blu-Ray-afspiller og dit tv kan transmittere op til 18Gbps, så der er mere end nok plads til at håndtere alle de data.

Forskellen mellem ukomprimeret video bitrate og bitraten på dine Blu-Ray-diske er enorm, men du vil sandsynligvis ikke kunne fortælle. Ikke-komprimeret video indeholder et ton detaljer, som det menneskelige øje normalt ikke vil bemærke, så en god del af det kan kastes. Derudover kan inter-frame-kompression dramatisk reducere en filstørrelse ved at udslette data, når dele af et billede forbliver det samme mellem rammer.

Dette skud kan komprimeres meget, da der er meget lidt bevægelse eller skift mellem hver ramme.

Tag klippet over Luke Cage fra Forsvarerne. I dette korte skud kaster Luke sit hoved lidt til højre, og en politimester står op på siden, men for det meste ændres rammen ikke. Stængerne i ryggen er næsten helt stille, og selv Lukas krop skifter ikke dramatisk. Inter-frame-komprimering kan fortælle en video for simpelthen at fortsætte med at tegne den samme baggrund hver ramme, eller bare skifte nogle af pixelerne i forgrunden rundt, snarere end at omdanne hver enkelt pixel fra bunden tredive gange i sekundet. Denne type kompression kan gøre store nedskæringer i en ellers massiv videofilstørrelse. Uden denne kompression ville alt fra din internetforbindelse til et grundlæggende HDMI-kabel ikke have kapacitet til at overføre så mange data.

Denne inter-frame kompression løber dog ind i et problem med ting som regn og konfetti. I stedet for en mest statisk baggrund fylder regnfald hele rammen med små detaljer, der skal flyttes eller genopbygges hver ramme. Hvert regnfald optager værdifulde bits, der kan bruges på et tegns ansigt. Jo flere små detaljer der bevæger sig rundt i en scene, jo færre bits der skal gå rundt for alt, og videokvaliteten falder.

Streaming Online Sætter en massiv træk på dit bitrate

Hvis regn er sådan et problem, hvorfor bemærker du ikke dette, når du ser en Blu-Ray-disk? Svaret ligger i den tilgængelige bitrate. Mens Blu-Ray-diske kan gennemgå en massiv kompression, har de stadig en høj nok bitrate til at gøre alle disse regndråber og stykker konfetti. Faktisk, hvis en scene var særligt optaget eller kaotisk nok, kan du måske mærke en vis nedbrydning i billedkvalitet, men du bliver nødt til at sejle for det.

Streaming over internettet kan derimod bare ikke holde op. Den gennemsnitlige internethastighed i USA er omkring 18 Mbps, hvilket er mindre end halvdelen af ​​båndbredden, der kræves for en Blu-Ray disc plus, at båndbredden skal deles af alle enheder på dit netværk. Endnu værre kan et firma som Netflix kun betjene så mange data på én gang, selvom du har en hurtig nok internetforbindelse til at håndtere det. Netflix tegner allerede for en stor del af internettrafik på internettet. Streaming af fuld HD-streams HD-streams med samme billedkvalitet på en disk ville være umulig.

Ifølge Netflixs hjælpsite anbefaler virksomheden mindst 5 Mbps til HD-video og 25 Mbps til 4K streaming. Dette er helt klart en langt lavere bitrate end Blu-Ray-afspilleren i dit liv kan klare. Og husk, at Blu-Ray video er allerede ret komprimeret. Så når Netflix beslutter at begrænse en strøms bitrate endnu mere, vil du begynde at miste billedkvaliteten.

For grundlæggende, konversationsscener er dette ikke så stort af en aftale, medmindre du er den slags person, der bliver meget besat med billedkvalitet. Imidlertid stillede regnfulde scener mere efterspørgsel på en allerede anstrengt bitrate. Det er som at forsøge at kroge en haveslange op til en brandhane. Kapaciteten er bare ikke der.

Tag et kig på denne scene fra amerikanske guder. Jeg streamede dette show over en Google Fiber-forbindelse, der blev ledet direkte til mit skrivebord. På trods af at jeg har masser af båndbredde mellem mig og Starz, kan du se, at den regnfulde scene er så pixeleret som et 8-bit videospil. Faktisk bliver problemet værre, når det skærer fra skyggen tæt på i begyndelsen af ​​klippet til det brede skud i slutningen, fordi der er mere regn, hvilket betyder mere detaljer, hvilket betyder mindre båndbredde for noget andet.

Nu er her den samme scene. Denne gang oprettede vi imidlertid en GIF fra en lokal kopi af denne episode, i stedet for at streame den. Det er selvfølgelig en 650 pixel bred GIF i en 4K video, så du kan ikke se den fulde effekt, men selv her kan du se flere detaljer. Da den lokale video ikke skal komprimeres så meget som den ville, hvis den var streaming online, er der en meget højere bitrate at arbejde med.

I denne anden version kan du se flere regnfald, du kan se folkene tydeligere, og farverne er endnu mere levende med bedre kontrast. Jo højere bitrate en video har, jo mindre et problem er det, når det begynder at regne, eller når nogen kaster konfetti. På et teknisk plan vil regn og konfetti altid forårsage kompressionsproblemer, men du vil ikke mærke det næsten lige så meget, hvis du spiller det fra en disk eller en fil på din computer, i stedet for at streame den online.

Selvfølgelig kan afvejningen være det værd for dig. Websider som Netflix, HBO og Starz har et stort bibliotek med HD og 4K indhold, der kan være dyrt at komme et andet sted (forudsat at du selv kan). Udover, mest scener er alligevel ikke i regnen. Mens en film aldrig vil se lige så godt ud fra Netflix som det vil på Blu-Ray, kan det se godt ud nok. Hvis du er en sticker til flotte videoer, vil du nok gerne holde fast i fysiske medier eller din egen hjemme medieserver.