Por que a neve, a chuva e os confetes destroem a qualidade do streaming de vídeo

Se você já assistiu a um filme no Netflix, no YouTube ou em algum outro serviço de streaming, talvez perceba que sempre que houver uma cena chuvosa, a qualidade do vídeo se desfaz completamente. Mesmo se você estiver transmitindo a melhor conexão de internet, o vídeo parecerá lixo. Isso acontece porque todos os fluxos de vídeo são compactados e partículas como chuva, neve e confete destroem completamente fluxos compactados.

Como o vídeo moderno é compactado para se ajustar às limitações de taxa de bits

Para entender por que a chuva e outras partículas podem atrapalhar a qualidade do vídeo, precisamos entender como funciona a taxa de bits. A taxa de bits de um vídeo é, para simplificar, a quantidade de dados que um vídeo pode passar, medido em bits por segundo. Você pode pensar em como o cano de água é largo. Quanto menor o tubo, menos água você pode empurrar de cada vez. Quanto mais largo o tubo, mais água você pode deixar passar. Os vídeos são semelhantes: quanto mais alta a taxa de bits, mais dados um vídeo pode exibir por segundo, o que significa mais detalhes e melhor nitidez de imagem.

No mundo da televisão HD e agora 4K, essa limitação pode se tornar um problema. A maioria dos vídeos que você vê é compactada de alguma forma. Se você assistisse a um vídeo HD completamente descompactado, ele teria uma taxa de bits de 2,98 gigabits por segundo. Vídeo 4K é ainda pior, com uma taxa de bits não compactada de 1,67 terabytes por segundo. Não bits. Bytes São mais dados do que a conexão de internet mais rápida do mundo pode suportar.

Felizmente, a compactação moderna faz um trabalho decente de preservar a qualidade do vídeo, pelo menos até certo ponto. Um Blu-Ray padrão gera até 40Mbps e um Blu-ray 4K produz até 108Mbps. Os cabos HDMI entre o seu leitor de Blu-Ray e a sua TV podem transmitir até 18Gbps, por isso há espaço mais que suficiente para lidar com todos esses dados.

A diferença entre a taxa de bits do vídeo descompactado e a taxa de bits nos seus discos Blu-Ray é enorme, mas você provavelmente não será capaz de dizer. Vídeo não comprimido contém uma tonelada de detalhes que o olho humano normalmente não notará, então uma boa parte disso pode ser descartada. Além disso, a compactação entre quadros pode reduzir drasticamente o tamanho de um arquivo, eliminando dados quando partes de uma imagem permanecem as mesmas entre os quadros..

Essa cena pode ser muito comprimida, pois há muito pouco movimento ou mudança entre cada quadro.

Pegue o clipe acima de Luke Cage de Os defensores. Neste breve disparo, Luke inclina a cabeça ligeiramente para a direita, e um policial fica de pé ao lado, mas a maior parte do quadro não muda. As barras nas costas estão quase perfeitamente imóveis, e até o corpo de Luke não muda drasticamente. A compactação entre quadros pode dizer a um vídeo que basta continuar desenhando o mesmo plano de fundo a cada quadro ou apenas deslocar alguns pixels em primeiro plano, em vez de redesenhar cada pixel a partir do zero trinta vezes por segundo. Esse tipo de compactação pode fazer cortes enormes em um tamanho de arquivo de vídeo de outra forma enorme. Sem essa compressão, tudo, desde a sua conexão à Internet até um cabo HDMI básico, não teria a capacidade de transferir tantos dados.

No entanto, essa compactação entre quadros apresenta problemas como chuva e confete. Em vez de um plano de fundo predominantemente estático, a queda de chuva preenche todo o quadro com detalhes minúsculos que precisam ser movidos ou redesenhados a cada quadro. Cada gota de chuva pega pedaços valiosos que poderiam ser gastos no rosto de um personagem. Quanto mais pequenos detalhes estão se movendo em uma cena, menos bits existem para tudo, e a qualidade do vídeo cai.

Streaming on-line coloca um enorme arrastão em sua taxa de bits

Se a chuva é um problema, por que você não percebe isso quando está assistindo a um disco Blu-Ray? A resposta está na taxa de bits disponível. Enquanto os discos Blu-Ray podem sofrer uma enorme quantidade de compressão, eles ainda têm uma taxa de bits alta o suficiente para renderizar todas aquelas gotas de chuva e pedaços de confete. Na verdade, se uma cena foi particularmente movimentada ou caótica o suficiente, você pode notar alguma degradação na qualidade da imagem, mas você terá que apertar os olhos para ela..

O streaming pela internet, por outro lado, simplesmente não consegue acompanhar. A velocidade média da Internet nos Estados Unidos é de cerca de 18Mbps, que é menos da metade da largura de banda necessária para um disco Blu-Ray, e que a largura de banda precisa ser compartilhada por todos os dispositivos da sua rede. Pior ainda, uma empresa como a Netflix só pode servir tantos dados de uma só vez, mesmo se você tiver uma conexão de internet rápida o suficiente para lidar com isso. A Netflix já é responsável por um grande volume de tráfego de internet na internet. Transmitir fluxos HD com qualidade Blu-Ray completa com a mesma qualidade de imagem de um disco seria inviável.

Segundo o site de ajuda da Netflix, a empresa recomenda pelo menos 5Mbps para vídeo HD e 25Mbps para streaming 4K. Isso é muito obviamente uma taxa de bits muito menor do que o tocador de Blu-Ray em sua vida pode suportar. E lembre-se de que o vídeo em Blu-Ray já está bem compactado. Então, quando a Netflix decide limitar ainda mais a taxa de bits de um stream, você começará a perder a qualidade da imagem.

Para cenas básicas de conversação, isso não é uma grande coisa, a menos que você seja o tipo de pessoa obcecada com a qualidade da imagem. No entanto, cenas chuvosas colocam mais demanda em uma taxa de bits já esticada. É como tentar ligar uma mangueira de jardim a um hidrante. A capacidade simplesmente não está lá.

Dê uma olhada nesta cena dos deuses americanos. Transmiti esse programa por uma conexão do Google Fiber, conectada diretamente ao meu desktop. Apesar de ter muita largura de banda entre mim e Starz, você pode ver que a cena chuvosa é tão pixelada quanto um videogame de 8 bits. Na verdade, o problema piora quando se corta do close do Shadow no início do clipe para o wide shot no final, porque há mais chuva, o que significa mais detalhes, o que significa menos largura de banda para qualquer outra coisa..

Agora, esta é a mesma cena. No entanto, desta vez, criamos um GIF de uma cópia local deste episódio, em vez de transmiti-lo. Claro, o que você está vendo é um GIF de 650 pixels de largura de um vídeo 4K, para que você não consiga ver o efeito completo, mas mesmo aqui você pode ver mais detalhes. Como o vídeo local não precisa ser compactado tanto quanto se estivesse sendo transmitido on-line, há uma taxa de bits muito maior para se trabalhar.

Nesta segunda versão, você pode ver mais gotas de chuva, você pode ver as pessoas mais claramente, e as cores são ainda mais vivas, com melhor contraste. Quanto maior a taxa de bits que um vídeo tem, menor é o problema quando começa a chover ou quando alguém joga confete. Em nível técnico, chuva e confetti sempre causarão um problema de compactação, mas você não perceberá tanto se estiver reproduzindo a partir de um disco ou de um arquivo em seu computador, em vez de transmiti-lo on-line.

Claro, a troca pode valer a pena para você. Sites como o Netflix, HBO e Starz têm uma enorme biblioteca de conteúdo em HD e 4K que pode ser dispendiosa para se chegar a outro lugar (supondo que você possa até mesmo). Além disso, a maioria cenas não estão na chuva de qualquer maneira. Enquanto um filme nunca será tão bom da Netflix quanto do Blu-Ray, ele pode ficar bem o suficiente. Se você é um defensor de vídeos de boa aparência, você provavelmente vai querer ficar com a mídia física ou o seu próprio servidor de mídia em casa.