Waarom zien donkere video's er zo slecht uit?

Als je veel YouTubers volgt, zul je merken dat een van de grootste moeilijkheden waarmee ze te maken krijgen licht is... of beter gezegd, het gebrek eraan. Dit geldt ook voor animatiefilms en zelfs tv-series: er is iets niet helemaal goed met donkere scènes. Blokken, kleurbanden, een combinatie van beide... we zouden denken dat in dit tijdperk van hoge definitie en ultrasnel streamen deze weergavefouten niet zouden mogen bestaan, maar ze leven comfortabel tussen ons. Waarom? Tom Scott legt het in detail uit.

Stel dat je een film streamt op je hd-tv en in een bijzonder donkere scène ontdek je vreselijke banden en blokken. De eerste vermoedens wijzen op een onverwachte vermindering van de streamingkwaliteit of overmatige compressie van het originele materiaal. Vanuit technisch oogpunt zijn dat twee geldige mogelijkheden, maar het is een ongewenst effect dat een diepere analyse vereist.

Zo komen we bij het kanaal van Tom Scott, die ons de belangrijkste problemen leerde bij het ontwikkelen van een app en het uitdagen van auto's besturen in de derde persoon met behulp van drones onderzocht. Als youtuber met meer dan twee miljoen abonnees kent Tom die vervelende banden maar al te goed, en de eerste reden voor hun bestaan is... dat er niet genoeg kleuren zijn:

De beperking van 16,7 miljoen kleuren

In het grootste deel van digitale video bedraagt het aantal beschikbare kleuren 16,7 miljoen. Dat aantal hangt samen met de manier waarop een scherm werkt. Bij het afspelen van video op een computer, televisie of mobiel apparaat wordt het digitale signaal omgezet in instructies voor het scherm, dat de helderheid van miljoenen rode, groene en blauwe lampjes aanpast, tot 60 keer per seconde.

Dat klinkt als een zeer complete oplossing, en we moeten erkennen dat het ons goed heeft gediend, maar het heeft een beperking: die rode, groene en blauwe lampjes kunnen niet op elke helderheid worden ingesteld. In theorie zou het meest basale signaal werken met een bit diepte, dus "aan-1" of "uit-0" voor elke combinatie van rood, groen en blauw. 2 bij 2 bij 2... acht kleuren. Gaan we naar twee bits per kleur, dan is de nieuwe limiet 64 kleuren. Maar op een modern scherm hebben we in totaal acht bits per pixel nodig, wat de huidige 16.777.216 kleuren oplevert (256 x 256 x 256).

Hoewel er applicaties zijn die 10 of zelfs 12 bits per pixel kunnen benutten, wordt de drempel van 16,7 miljoen als "adequaat" beschouwd... totdat dat niet meer zo is. Tegenwoordig is het normaal om YouTube-video's met een breedte van 1.920 pixels af te spelen, maar als je een groene achtergrond plaatst en je hebt slechts 256 tinten van die kleur beschikbaar, dan is banding om de zeven of acht pixels onvermijdelijk, en als de scène donkerder wordt, is het effect nog erger. Er zijn niet veel "donkere kleuren" beschikbaar.

Tom legt ook uit waarom banding minder zichtbaar is in heldere scènes (het is er nog steeds, en de absolute verandering van de ene kleur naar de andere blijft intact, maar het relatieve verschil is minimaal), wat de belangrijkste "trucs" zijn om de impact te minimaliseren (te beginnen met de klassieke "dithering"), en natuurlijk de effecten van de eerder genoemde compressie. Een "pure" onbewerkte high-definition video vraagt om ongeveer een gigabit per seconde aan streamingdata. En het zou er geweldig uitzien... maar het is duur en inefficiënt. Daarom gebruiken alle videodiensten compressie met verlies of "lossy", waarbij fijne details worden opgegeven ten gunste van een kleiner formaat en een hogere efficiëntie tijdens het streamen.

Dit blijft een evenwichtsspel, en het compressie-algoritme geeft prioriteit aan kwaliteitsbehoud op de delen die het meest interessant zijn voor de kijker, maar als wat overblijft erg donker is, zullen de banding en blokken er zijn.