TV ve Ekran Kartlarında Full HD Piksel Hamallığına Son >> Vektör tabanlı videolar pikseli öldürecek

Bath Üniversitesi’nin geliştirdiği vektör tabanlı video teknolojisi, 5 yıl içinde, video oyunları ve filmlerde kaliteli görüntü elde etmek için yüksek çözünürlük kullanma ihtiyacını ortadan kaldıracak. Bu sayede, standart çözünürlükteki SD filmleri Full HD kalitesinde izleyebileceğiz.

Vektör tabanlı videolar, film çekme ve oyun geliştirme maliyetlerini azaltarak, dijital eğlence teknolojisinin herkesin yararlanabileceği şekilde ucuzlamasını sağlayacak. Nasıl mı? Bunun için biraz geriye saralım ve TV’ler ile ekran kartlarındaki “yüksek çözünürlük problemini” yakından inceleyelim.

 

Pikselin ölümü

Pahalı ekran kartları satın almak, bilgisayarında yüksek grafik kalitesiyle video oyunu oynamak isteyen herkesin karşılaştığı bir sorun… Crysis 3 gibi en gelişmiş grafiklere ve görsel efektlere sahip bir oyunu, bilgisayarınızda Full HD çözünürlükte hızlı çalıştırmak istiyorsanız, yeni ve güçlü bir ekran kartı satın almanız gerekiyor.

Bunun sebebi, bilgisayarda çözünürlük arttıkça nokta sayısının da artmasıdır: Full HD ayarda çalışan bir ekran kartı, bütün o güzel görsel efektleri 1920 x 1080 piksel çözünürlükte oynatmak için, her bir kareyi yaklaşık 2 milyon noktayla çiziyor.

 

Oyunları yavaşlatmadan oynatan bir ekran kartı saniyede 60 kare çiziyor ve her kare için 2 milyon nokta kullanıldığından, ekran kartınız saniyede 120 milyon nokta oluşturmak zorunda kalıyor. Bu da kartın üstüne müthiş bir veri yükü bindirerek PC’nizi yavaşlatıyor.

Bir de buna kenar düzleştirme (AA) gibi ekran kartlarına özel bazı görsel efektleri eklersek, PC’de yüksek görüntü kalitesi için, KDV dahil 1200 TL değerindeki NVIDIA GTX 580 veya 680 model ekran kartlarına ihtiyacımız olduğu ortaya çıkıyor. Bir bilgisayara o kadar para sayılmaz. O yüzden…

 

…Piksel hamallığına son!

Önce bir soru… Hareketli resimlerden, “animasyonlardan” oluşan filmler ve video oyunlarında yüksek görüntü kalitesi elde etmek için; Full HD veya bundan 4 kat fazla piksel içeren Ultra HD monitörlere, TV’lere, ekran kartlarına gerçekten ihtiyacımız var mı?

Aslında yok, daha doğrusu Bath Üniversitesi’nin vektör video teknolojisi ile buna gerek kalmayacak. Yalnız vektör video çözümüne geçmeden evvel, günümüzde kullanılan dijital animasyon teknolojilerine ve bunların zorluklarına göz atalım. Böylece vektör video kodekinin neden geliştirildiğini anlayabiliriz.

 

Video oyunları ile filmler modern monitörlerde yüksek çözünürlükle gösterilen hareketli karelerden oluşuyor. Oysa insan gözü, Full HD çözünürlüğü oluşturan milyonlarca pikseli, yani resim noktasını tek tek seçemiyor. Bizim gözümüz resimleri ve noktaları değil, sadece “hızla savrulan bir kol gibi” bulanık geçişleri algılıyor.

 

Dijital resimlere hareket kazandırmak

Animasyonun Türkçesi canlandırma, biliyorsunuz… Canlandırma yaparken, yüksek çözünürlüklü dijital resimleri bilgisayar veya TV ekranlarında, saniyede 24-60 kare hızla gösteriyoruz. Böylece film izlerken, tek tek resim kareleri görmek yerine, bir uzay savaşı oyununda oraya buraya uçan hareketli uzay gemileri görüyoruz.

Filmlerde bu sorun değil. TV ekranında saniyede 24 kare hızla oynayan bir filmi izlerken, gözünüzün önünden geçen kareleri tek tek algılamazsınız. Çünkü film kareleri dijital ortama aktarılsa da analog çekimlerdir ve bazı kareler aslında yalnızca “bulanık görüntüler” içeriyor (gerçi aşağıda açıklayacağım gibi, dijital HD kameralar denklemi değiştirdi).

Bu da gözün seçebileceği nispeten belirgin iki kare arasında bir “bulanık geçiş karesi yaratarak”, gözünüzün “yumruk atan bir adamın elini” kesintisiz bir hareket halinde izlemesini sağlıyor.

 

Ancak bilgisayarda resimlere can katmak bu kadar kolay değil

Video oyunlarındaki kareler, film kareleri gibi yarı bulanık görüntülerden değil; bunun yerine net piksellerden, belirgin dijital resimlerden oluşuyor.

Bu yüzden bilgisayarda oyun oynamak istediğinizde, ekranda 1 saniyede görüntülenen kare sayısı 30’un altına düşerse, o oyun pürüzsüz bir animasyon olarak görüntülenemiyor. Bunun yerine, yavaş çalışan kötü bir slayt gösterisine dönüşüyor (Kareleri gözünüzle tek tek seçebiliyorsunuz ve bu da oyundaki hareketleri yavaşlatarak/duraklatarak göz zevkinizi bozuyor).

Video oyunlarında filmlerdeki animasyon kalitesini yakalamak için, bu oyunları saniyede 60 kare hızla oynatmak gerekiyor. Bu noktada, monitör ve TV üreticileri yeni teknolojiler geliştirdiler. Progresif tarama bu çözümlerden biri. Ancak bizi ilgilendiren asıl teknoloji, görüntü kalitesini artırmak için geliştirilen Piksel Klonlama teknolojisi.

 

Piksel klonlama

Piksel klonlama, yeni model LCD ve LED TV’lerde bulunan bir özellik ve ekrandaki resimlerin çözünürlüğünü özel bir formülle yükseltiyor.

Örneğin bir video oyununu Full HD olarak çalıştırsanız bile, oyundaki resimlerin orijinali standart çözünürlükte ise, bu resimler ekranda bulanık görünecektir. Bunu açıklayalım…

Özellikle ekran kartı yetersiz olan Playstation 3 veya Xbox 360 gibi eski video oyunu konsollarında, düşük kaliteli ve bulanık görüntüler dikkatli bir oyuncuyu rahatsız edebilir. Bu durum PC oyunları için de geçerlidir fakat konsol oyunlarında daha belirgindir: Konsolları monitör yerine, büyük TV ekranlarına bağlıyoruz ve bu da düşük çözünürlüklü resimlerin TV ekranında daha bulanık görünmesine yol açıyor.

 

Buna dijital zum etkisi de diyebiliriz.

Düşük çözünürlüklü desenlerin Full HD TV’lerde gösterilmesi, tıpkı telefonlarda fotoğraf çekerken gerçek zum yerine dijital zum kullanmak gibi bir etki yaratıyor:

Resmi oluşturan az sayıda desen noktası, HD destekli büyük ekranda çok sayıda piksel tarafından çizilse de “büyük noktalar halinde çizildiği için”, SD çözünürlükteki bir desenin noktalarını kolaylıkla seçebiliyoruz. Bu “dijital kumlanma” resmin kalitesini düşürüyor.

TV üreticileri, piksel klonlama özelliğini dijital kumlanmayı önlemek için geliştirildiler: Bu teknolojiye sahip TV’ler, 640 x 480 çözünürlükteki bir resmi iki kat veya daha fazla pikselle çiziyor. Aslında desenin detayları artmıyor ama bu desenler daha fazla noktayla, yani “daha detaylı” çizildiği için TV ekranında çok daha net gözüküyor.

Ben de PC’mi 82 ekran bir TV ile kullanıyorum ve oyun oynarken, Toshiba Regza televizyonumdaki bu özelliği (Toshiba’da Resolution+ deniyor) açarak görüntü kalitesini artırıyorum. Ekran kartı yerine TV ile yapılan bir görüntü geliştirme işlemi olduğu için, bu ayarı kullanmak sistemimi yormuyor ve oyunları yavaşlatmıyor. Bazı ekran kartlarında da aynı özellik bulunuyor.

 

…Ama taşıma suyla değirmen dönmez. Bu çözümlerin hiçbiri kalıcı çözüm değil. Çünkü piksel klonlama SD filmi gerçekten HD kalitesinde oynatmıyor, bunu kısmen başarabiliyor.

Kalıcı çözüm, ekran kartlarının az pikselle çok net resim çizmesini sağlamaktır. Sadece klonlama değil, resmi sanatsal olarak tamamlayan, düşük çözünürlüğün eksikliğini tam olarak gideren bir sistem lazım bize… Bunu başarırsak, yüksek çözünürlük destekleyen pahalı TV’ler, monitörler, ekran kartları almamıza gerek kalmaz ve SD çözünürlükteki oyunları HD kalitesinde oynayabiliriz.

 

HD çözünürlük destekleyen ekran kartları kullanma ihtiyacını ortadan kaldıran vektör tabanlı video teknolojisi yalnızca bilgisayar ve TV’lerin ucuzlamasını sağlamayacak. Aynı zamanda Hollywood filmlerdeki bilgisayar animasyonlarının, Hobbit’teki yaratıkların ve uzay gemilerinin, görüntü kalitesini bozmadan düşük çözünürlükte çizilmesini sağlayacak.

Bu da film yapımcılarını Buz Devri, Star Wars Klon Savaşları ve Çizmeli Kedi gibi animasyonlarını çizmek için pahalı “sunucu çiftlikleri” kiralamak zorunda kalmaktan kurtaracak. Maliyetlerin düşmesi ile bilet fiyatları ucuzlayacak ve yapımcılar da özel efektlere ayırdığı parayı kaliteli oyunculara ve iyi senaryolara yatırabilecek.

Son zamanlarda bütün parayı özel efektlere harcadığı için istediği gişe hasılatını yakalayamayan uyduruk Hollywood filmlerine bakacak olursak, Bath Üniversitesi’nin vektör video teknolojisine acilen ihtiyacımız olduğunu anlarız. Özellikle de bugün dijital HD kamerayla çekilen filmlerde maliyetin gittikçe arttığını düşünürsek!

 

Peki bu nasıl bir teknoloji? Ve piksel bağımlılığını 5 yıl içinde nasıl ortadan kaldıracak?

Bath Üniversitesi’nin vektör tabanlı video kodekinin (video dosyaları kodeklerle yürütülüyor), 10 yıl öncesine kadar çok satan, ancak düşük görüntü kalitesi nedeniyle kullanımdan kalkan tüplü monitörleri yeni bir yazılım ile canlandıracağını söyleyebiliriz.

Tüplü monitörler ekrandaki görüntüyü noktalar halinde değil, analog TV’lerde olduğu gibi çizgiler halinde oluşturuyordu. Aslında eski tüplü sistemlerde, monitörün maksimum çözünürlüğü 1280 x 1024 iken, bir oyunu 640 x 480 çözünürlükte oynatmaya çalıştığımızda bu sorunu görüyorduk.

Tüplü monitörler dijital olmadığı için görüntüyü bozmadan ekran çözünürlüğünü düşürmekte zorlanıyordu. Monitörler, düşük çözünürlükteki kareleri aralıklı ince çizgiler halinde çiziyordu ve bu çizgiler üst üste bindiğinde, ekranda tam bir oyun veya film karesi oluşuyordu…

 

…Ama resmi oluşturan çizgiler arasında siyah boşluklar vardı. Bu boşluklar görüntü kalitesini düşürüyor ve monitöre pencereye takılı bir jaluzinin parmakları arasından bakıyormuş gibi bir izlenim yaratıyordu.

Bath Üniversitesi’nin yeni kodeki, 90’lı yılların vektör monitörlerini geri getirecek fakat küçük bir farkla: Bu kez resim çizgilerinin arasındaki siyah çizgiler de bu çizgilerin desenine uygun “renkli kontörler” ile tam olarak doldurulacak. Yeni kodek formülü, kompleks algoritmalar kullanarak, resimdeki siyah aralıkları ortadan kaldıran “dolgu kontörlerin” resme en uygun şekilde çizilmesini sağlayacak.

 

Vektör tabanlı video teknolojisinden yararlanan ekran kartları, bir filmi veya oyunu analog CRT monitörlerde olduğu gibi “yarım çözünürlükte” çizecek ama çizgilerin arasındaki siyah boşlukları “renkli konturlarla” dolduracak. Böylece insan gözü, düşük çözünürlüklü kareleri HD görüntü kalitesinde algılayacak.

Yukarıdaki örneğimizi yatay çizgilerle sınırladık ama adından da anlaşılacağı gibi vektör video kodeki, bir resimdeki insanın dış hatları gibi dikey, yuvarlak veya zikzaklı çizgilerin de arasını dolduruyor (sayfanın altındaki videoya bakınız).

 

Vektör tabanlı video teknolojisi monitörde sabit bir çözünürlük gerektirmiyor. Bu sistem bildiğimiz anlamda piksel kullanmıyor ve çözünürlükten bağımsız çalışıyor.

Nasıl yani? Vektör kodek kullanıldığında monitörlerde  piksel sayısı, yani ekran çözünürlüğü sabit değildir: Klasik bir LED TV’de çözünürlüğü Full HD yaparsanız, siz bu ayarı değiştirene kadar, ekrandaki bütün filmler 1920 x 1080 çözünürlükte gösterilir.

Vektör kodekte ise pikseller ekrandaki görüntüyü arasında boşluk olan ince çizgiler halinde “çizmek” için kullanılıyor ve çizgilerin arasındaki boşluklar renkli konturlarla dolduruluyor. Yeni video kodeki, mevcut ekran çözünürlüğünü monitördeki resmin detaylarına göre değiştiriyor ve detaylı bir resim daha çok pikselden oluşan çizgilerle çiziyor.

 

Vektör videolar ile dijital dünya “iki kere sanal” oluyor

LED ve LCD monitörlerdeki görüntüler dijital teknolojiyle üretilen sanal görüntülerdir… Filmlerdeki özel efektler de gerçek değil. Bunlar da bilgisayarla yapılmış dijital VE sanal görüntüler.

Ancak vektör kodek, ekrandaki görüntüye bir “sanallaştırma” katmanı daha ekliyor… Biz de bu sayede ekrandaki görüntüyü orijinal SD yayın kalitesinde değil, HD kalitesinde izliyoruz.

 

İnsan gözü de sanaldır!

Vektör videoların teknolojisini basit bir post processing efekti olarak sınıflandıramayız. Burada görüntüyü baştan yaratmaktan söz ediyoruz… Ama insan gözü de öyle yapmıyor mu?

Gözümüzdeki “görme hücreleri” saniyede 50 kere (50 Hz) titreşen gözyuvarlarımız sayesinde dünyayı sürekli farklı açılardan görüyor, her bir görme hücresi dünyaya kendi açısından bakıyor. Nitekim gözümüz saniyede 50 kez titremese, göz hücrelerimiz yorulur ve ışığı algılayamazdı.

 

Bunu basit bir örnekle açıklayabiliriz: Kız arkadaşınızla buluştunuz, Starbucks’a kahve içmeye gittiniz ve masada otururken sevgilinizin güzel yüzüne bakıyorsunuz… Beyniniz kız arkadaşınızın gözlerini “bazı göz hücrelerinin” yolladığı sinyalle oluşturuyor. Yanaklarını ise diğer hücrelerin sinyallerini yorumlayarak yapılandırıyor… Yani gördüğünüz sahneyi tek bir büyük resim halinde oluşturmuyor. Bunun yerine, küçük resimlerden oluşan bir tür görsel arşivden parça parça seçerek, büyük resmi birleştiriyor.

Öyleyse görme süreci, beynimizin bilişsel süreçlerine bağlı bir rekonstrüksiyon, farklı resim parçalarından meydana gelen bir yapboz veya kolaj çalışmasıdır. Bu durumda, çıplak gözle gördüğümüz dünya da aslında sanal bir dünyadır!

 

Bath Üniversitesi, vektör video kodeki ile, beynimizin kullandığı sanallaştırma yöntemini dijital monitörlere taşıyor…

 

Oysa biz bugüne kadar dijital ekranlardaki görüntüleri sanal görüntüler sanıyorduk ama bunun doğru olmadığı ortaya çıktı. Dijital ekranlar, dünyayı insan gözünden daha “gerçek” olarak görüyor.

Çünkü klasik LCD monitörlerdeki görüntü; çekilen sahnelerden gelen ışıktan, daha doğrusu ışığı meydana getiren fotonları birebir eşleştiren piksellerden oluşuyor. Bu yüzden, dijital kameralar insan gözünden daha gerçekçi görüntüler üretiyor ve dünyayı olduğu gibi görüyor.

Şimdi, dijital ekranlar da vektör tabanlı video kodekini kullanarak, insan gözü gibi sanal görüntüler oluşturacak. Üstelik bunun için yeni monitör satın almaya gerek yok. Yazılıma dayalı vektör video kodeki, benzeri bir etkiyi evimizdeki LCD veya LED TV’lerde elde etmemizi sağlayacak.

Bu teknolojinin yaygınlaşmasıyla birlikte ben de PC oyunlarını film kalitesindeki grafiklerle oynamak için sabırsızlanıyorum. 🙂