Mit dem Aufkommen von 4K-UHD-Fernsehern benötigten die Hersteller eine Möglichkeit, Inhalte mit niedrigerer Auflösung auf dem gesamten Bildschirm darzustellen. Ohne Upscaling würden Bilder mit niedrigerer Auflösung nur einen Teil des Bildschirms ausfüllen oder vergrößert mit einer geringeren Schärfe erscheinen. Dies führte zur Entwicklung verschiedener Upscaling-Technologien, die Full HD und andere Videoformate mit niedrigerer Auflösung an UHD-Displays anpassen.
Im Jahr 2015 führte Samsung die Technologie Remastering Engine ein, um die Darstellung von Inhalten mit niedrigerer Auflösung auf UHD-Fernsehern zu verbessern. Der Begriff Remastering Engine war für Verbraucher jedoch nicht sofort verständlich. 2016 ersetzte Samsung den Begriff durch die einfachere Bezeichnung UHD Upscaling. Der neue Name kombinierte direkt zwei wichtige Begriffe — UHD und Upscaling — und machte den Zweck der Technologie leichter verständlich.
Das grundlegende Prinzip blieb unverändert. Der Fernseher empfängt ein Bild mit niedrigerer Auflösung und verarbeitet es, damit es der höheren Auflösung des UHD-Displays entspricht.
So funktioniert Upscaling
Upscaling wandelt Videos mit niedrigerer Auflösung in ein Format um, das für ein Display mit höherer Auflösung geeignet ist. Es kann keine Details wiederherstellen, die im ursprünglichen Video nie vorhanden waren, kann das Bild auf einem UHD-Bildschirm jedoch schärfer und gleichmäßiger erscheinen lassen.
Ein Full-HD-Bild hat eine Auflösung von 1.920 × 1.080, also 2.073.600 Pixel.
Ein UHD-Display hat eine Auflösung von 3.840 × 2.160, also 8.294.400 Pixel.
Ein UHD-Display enthält somit viermal so viele Pixel wie ein Full-HD-Bild.
Wenn Full-HD-Inhalte auf einem UHD-Fernseher angezeigt werden, muss der Fernseher zusätzliche Pixel erzeugen, um den gesamten Bildschirm auszufüllen. Dieser Vorgang wird als Upscaling bezeichnet.
Der einfachste Ansatz besteht darin, vorhandene Pixel zu duplizieren. Dies kann jedoch zu einem blockartigen Bild, unregelmäßigen Kanten und sichtbaren Bildartefakten führen. Moderne Fernseher verwenden stattdessen Bildverarbeitungsalgorithmen, die die ursprünglichen Pixel und deren Umgebung analysieren, um die Werte der zusätzlichen Pixel zu berechnen.
Der Prozessor kann außerdem Kanten, Texturen, Kontrast und andere Bildeigenschaften analysieren, um das Ergebnis zu verbessern. Modernes Upscaling bedeutet also nicht einfach, ein Bild zu vergrößern — es kombiniert die Umwandlung der Auflösung mit einer Bildverbesserung.
Dadurch können hochskalierte Inhalte gleichmäßigere Übergänge, schärfere Kanten und weniger sichtbare Artefakte aufweisen als Inhalte, die durch eine einfache Pixeldopplung vergrößert wurden.
Die Rolle moderner Prozessoren
Als die ersten UHD-Fernseher auf den Markt kamen, waren ihre Prozessoren wesentlich weniger leistungsfähig als die Prozessoren moderner Fernseher. Die heutigen TV-Prozessoren können wesentlich komplexere Bildanalysen und Bildverarbeitungen durchführen. Upscaling-Algorithmen sind außerdem direkt in das Verarbeitungssystem des Fernsehers integriert, sodass der Fernseher Inhalte mit niedrigerer Auflösung automatisch an die Auflösung des Displays anpassen kann.
Diese Verarbeitungsmöglichkeiten tragen dazu bei, Artefakte zu reduzieren, die bei der Darstellung von Inhalten mit niedriger Auflösung auf einem hochauflösenden Panel auftreten können, und können das allgemeine Erscheinungsbild des Bildes verbessern.
Mit der zunehmenden Bedeutung künstlicher Intelligenz im Marketing von Unterhaltungselektronik begannen Samsung und andere TV-Hersteller, den Begriff AI Upscaling für neuere Technologien zur Bildverarbeitung zu verwenden. Der Begriff kann etwas irreführend sein, da das eigentliche Upscaling vom Prozessor des Fernsehers mithilfe spezieller, im System integrierter Algorithmen durchgeführt wird.
Modelle auf Basis künstlicher Intelligenz können jedoch an diesem Prozess beteiligt sein. Sie können beispielsweise dabei helfen, die Art der dargestellten Inhalte zu erkennen — etwa Sport, Natur oder Personen — und zu bestimmen, welche Bildverarbeitungsalgorithmen für die jeweilige Szene am besten geeignet sind.
Samsung bezeichnet seine Technologie derzeit als AI Upscaling und erklärt sie mit dem Satz: „AI Upscaling verwendet Formeln, die auf künstlicher Intelligenz basieren.“
Remastering Engine, UHD Upscaling und AI Upscaling
Die Terminologie von Samsung hat sich im Laufe der Zeit verändert, aber diese Technologien verfolgen dasselbe grundlegende Ziel — Inhalte mit niedrigerer Auflösung so zu verarbeiten, dass sie auf einem Bildschirm mit höherer Auflösung effektiver dargestellt werden können.
Remastering Engine war einer der frühen Begriffe, die Samsung bei seinen UHD-Fernsehern verwendete, um die Bildverarbeitung zur Verbesserung von Inhalten mit niedrigerer Auflösung zu beschreiben.
UHD Upscaling wurde als klarere und direktere Bezeichnung eingeführt, die unmittelbar darauf hinwies, dass die Technologie dazu diente, Inhalte mit niedrigerer Auflösung an UHD-Displays anzupassen.
AI Upscaling ist die neuere Terminologie von Samsung und spiegelt den zunehmenden Einsatz von Technologien für künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen bei der modernen Bildverarbeitung wider.