Старожилы еще помнят заветные индексы TDA и PCM, молодежь обсуждает AKM и ESS, ортодоксальных же аудиофилов кидает в крайности от NOS до FPGA. Естественно, что всё это — про работу со звуком, а что же с картинкой?
Мы не будем забираться во времена динозавров, то есть кинескопов и VHS, но возьмем за точку отсчета Blu-ray как первый массовый видеохайрез и попробуем разобраться, как развивались видеопроцессоры и что вообще изменилось в обработке изображения за последние четверть века.
У истоков современной видеообработки
Ровно 20 лет назад в индустрии бытового видео случился самый настоящий «идеальный шторм». Телевизоры стремительно переходили от кинескопов к плоским панелям, DVD уже переставал впечатлять, а производители электроники внезапно столкнулись с новой задачей: изображение больше нельзя было просто «показать». Его требовалось непрерывно анализировать, масштабировать, очищать, интерполировать и адаптировать под конкретный экран. Именно тогда началась эпоха современных видеопроцессоров — невидимых вычислительных систем, без которых сегодня не существует ни один телевизор, проектор или медиаплеер.
Формально в 2006 году Blu-ray пришел на смену DVD, но фактически он стал первым массовым источником действительно «тяжелого» цифрового видео для дома. Поток 1080p, кодеки H.264 и VC-1, многоканальный звук высокой четкости — всё это требовало принципиально новых чипов обработки. Именно в этот момент начали формироваться компании и архитектуры, которые позже станут фундаментом всей видеоиндустрии.
Любопытно, что первые BD-проигрыватели были чрезвычайно медленными не только из-за несовершенного программного обеспечения. Их процессоры просто не обладали достаточной вычислительной мощностью. Ранние решения Panasonic, Sony и Samsung использовали специализированные медиачипы Broadcom, NEC и STMicroelectronics. В дорогих проигрывателях появились отдельные видеопроцессоры — например, HQV Reon-VX от Silicon Optix или решения Anchor Bay Technologies. Эти микросхемы занимались деинтерлейсингом, подавлением шумов и масштабированием изображения. В эпоху, когда большая часть контента всё еще существовала в DVD-разрешении, качественный апскейлинг становится едва ли не главным преимуществом дорогого плеера.
Особое место заняла компания Sigma Designs. Ее чипы быстро стали стандартом для сетевых медиаплееров конца нулевых. Именно на них работали легендарные Popcorn Hour, Dune HD и многие другие файловые проигрыватели эпохи расцвета MKV и домашних NAS-серверов. Эти устройства фактически предвосхитили современный стриминг: они уже умели декодировать тяжелые контейнеры, выводить Full HD по HDMI и воспроизводить BD-образы без дисков. Sigma делала ставку на качество декодирования и поддержку различных форматов, тогда как конкурирующая Realtek выигрывала дешевизной и массовостью.
Телевизор становится компьютером
Параллельно менялись и сами телевизоры. Если ранние ЖК-модели начала нулевых почти не занимались обработкой сигнала, то к 2010 году телевизор превратился в полноценный компьютер. Появились маркетинговые названия вроде Sony Bravia Engine, Toshiba Resolution+, Samsung HyperReal Engine или LG Triple XD Engine. За красивыми логотипами скрывались сложные алгоритмы компенсации движения, локального повышения контраста и интеллектуального шумоподавления. Именно тогда производители начали активно использовать интерполяцию кадров — технологии 100/200/400 Гц, которые должны были делать движение более плавным. Для спортивных трансляций это действительно работало впечатляюще, хотя кинофильмы нередко приобретали знаменитый «эффект мыльной оперы».
Настоящая революция произошла после появления Smart TV. Телевизор внезапно оказался обязан запускать приложения, браузеры и стриминговые сервисы. Для этого уже не хватало узкоспециализированных видеочипов — понадобились полноценные SoC, system-on-chip, объединяющие CPU, GPU, видеодекодеры, память и сетевые интерфейсы в одном корпусе. Именно здесь началось доминирование тайваньской MediaTek.
История MediaTek в телевизорах во многом напоминает историю Qualcomm в смартфонах. Компания не пыталась делать самые престижные устройства, зато научилась создавать чрезвычайно универсальные и относительно дешевые платформы, которые можно было быстро адаптировать под нужды десятков производителей. К середине десятых MediaTek фактически стала «невидимым стандартом» индустрии. Даже компании, традиционно подчеркивавшие собственные технологии изображения, часто использовали именно ее платформы как основу.
Причина такого успеха заключалась не только в цене. Современный телевизор обязан поддерживать HDMI, HDCP, Dolby Vision, HDR10+, стриминговые DRM-системы Netflix и YouTube, аппаратное декодирование HEVC, AV1 и множество других стандартов. Разработка собственного чипа для всего этого стоит миллиарды долларов. MediaTek смогла предложить производителям готовый фундамент, который оставалось дополнить фирменными алгоритмами обработки.
Поэтому сегодня даже очень дорогие телевизоры Sony нередко используют платформы MediaTek Pentonic, поверх которых работают фирменные процессоры Cognitive Processor XR. Аналогично поступает Philips, TCL и часть других брендов.
Собственный путь сохранили немногие. Samsung продолжает развивать линейку Exynos для телевизоров, LG использует процессоры Alpha, а HiSilicon — подразделение Huawei — долгое время обеспечивало мощными SoC китайские телевизоры и медиаплееры. Однако масштабы MediaTek оказались слишком велики: компания смогла обеспечить огромный объем производства и постоянное обновление платформ под новые стандарты.
AI на страже каждого пикселя
Эпоха 4K изменила сам характер видеообработки. Если раньше процессоры в основном улучшали изображение, то теперь им приходится буквально «дорисовывать» его. Большая часть контента долгое время оставалась в Full HD и телевизоры начали агрессивно использовать сложные алгоритмы апскейлинга. Именно тогда появились первые элементы машинного обучения. Sony продвигала Object-based HDR Remaster, Samsung — AI Upscaling, LG — Deep Learning Super Resolution. На практике это были не полноценные нейросети в современном понимании, а специализированные блоки анализа изображения, обученные распознавать текстуры, лица и контуры объектов.
Проекторы эволюционировали еще интереснее. Для них обработка видео всегда была критически важна, поскольку проектор сильнее зависит от качества исходного сигнала. Компании JVC, Epson и Sony начали внедрять сложные системы динамического тонального отображения HDR. Например, знаменитый JVC Frame Adapt HDR анализировал яркость каждого кадра отдельно и изменял параметры изображения в реальном времени. По сути, проекторы начали выполнять функции профессиональных студийных процессоров прямо внутри бытового устройства.
К началу двадцатых видеопроцессор окончательно превратился в специализированный AI-компьютер. Современные телевизоры анализируют сцену покадрово, распознают тип контента, регулируют цветовую температуру в зависимости от освещения комнаты и даже определяют жанр изображения. При этом парадоксально, что большая часть этой «магии» работает на весьма похожем аппаратном фундаменте. Разница между брендами всё чаще определяется не самим железом, а качеством программной обработки.
Куда движется индустрия видео
В каком-то смысле индустрия вернулась к ситуации эпохи персональных компьютеров: почти все используют схожие платформы, но итоговый результат зависит от программной оптимизации. Именно поэтому два телевизора на одинаковом чипе MediaTek могут показывать совершенно по-разному.
Сегодня рынок вновь находится на пороге перемен. Распространение AI-ускорителей, генеративных алгоритмов и нейросетевого масштабирования постепенно стирает грань между бытовой электроникой и вычислительными системами. Еще двадцать лет назад BD-проигрыватель был по сути «цифровым транспортом» для диска. Современный телевизор — это уже полноценный суперкомпьютер обработки изображения, который непрерывно пытается улучшить, переосмыслить и даже частично заново создать картинку, поступающую на экран.