Questão Quais são as diferenças entre assistir a uma versão 1080p e uma versão 720p da mesma mídia em uma tela de 720p?


Digamos que eu tenha 1280x720 pixels na minha tela e a resolução atual também esteja definida para 1280x720. Quais são as diferenças entre a versão 1080p e a versão 720p da mesma mídia? É perceptível para um usuário final (um especialista não relacionado a vídeo ou um entusiasta)?

Clarificação Editar: A questão era em relação ao formato de arquivo .mkv em vez de vídeos do YouTube.


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origem




Respostas:


Teoria

Diferenças no vídeo provavelmente não serão perceptíveis para olhos destreinados. O vídeo de 1080p teria que ser reduzido de qualquer maneira. Não será exatamente o mesmo, porque a compactação e o dimensionamento são aplicados em ordem diferente.

Vamos supor que o vídeo original tenha 1080p. Neste caso, o vídeo 720p foi primeiro dimensionado e depois compactado. Por outro lado, o clipe 1080p foi primeiro compactado no lado do servidor e, em seguida, dimensionado na sua máquina. O arquivo 1080p será obviamente maior. (caso contrário, ofereceria uma resolução mais alta, mas com qualidade inferior, arruinando a experiência visual e invalidando o ponto de usar maior resolução1)

A compactação com perdas geralmente causa artefatos visuais que aparecem como blocos quadrados com bordas perceptíveis quando o vídeo é pausado, mas não são visíveis quando você o reproduz com taxa de quadros normal. O arquivo 1080p conterá mais blocos quadrados (causados ​​pela compactação) do que o vídeo 720p, mas esses blocos terão aproximadamente o mesmo tamanho em ambos os vídeos.

Fazendo cálculos simples, podemos calcular que o vídeo 1080p conterá 2,25 vezes mais blocos desse tipo, então, depois de escalar para 720p, esses blocos serão 2,25 vezes menores do que os vídeos reais de 720p. Quanto menores forem esses blocos, melhor será a qualidade do vídeo final, portanto, o vídeo em 1080p ficará melhor do que o vídeo em 720p, mesmo na tela de 720p. O vídeo 1080p redimensionado aparecerá um pouco mais nítido que o clipe 720 real.

As coisas ficam um pouco mais complicadas se o material original for maior que 1080p. O clipe de 1080p é primeiro dimensionado para 1080p e compactado antes de ser reproduzido e, em seguida, dimensionado novamente durante a reprodução. O clipe de 720p é dimensionado apenas uma vez e depois compactado. O escalonamento intermediário que está presente no caso de vídeo 1080p irá piorar um pouco a sua qualidade2. A compressão irá tornar o 720p ainda pior, então 1080p vence mesmo assim.

Mais uma coisa: não é apenas o vídeo que é compactado, mas também o áudio. Quando as pessoas decidem usar uma taxa de bits maior1 para a compressão de vídeo, eles geralmente fazem o mesmo com o áudio. A versão 1080p do mesmo vídeo pode oferecer melhor qualidade de som que o vídeo 720p.


1: UMA taxa de bits é o fator que decide o quão bom é o vídeo compactado ao custo do tamanho do arquivo. É especificado manualmente quando o vídeo é compactado. Ele especifica quanto espaço em disco pode ser usado para cada quadro (ou unidade de tempo) de vídeo compactado. Taxa de bits maior = melhor qualidade e arquivo maior. Usar a mesma taxa de bits com a mesma taxa de quadros produzirá arquivos de (aproximadamente) o mesmo tamanho, independentemente da resolução de vídeo, mas quanto maior a resolução, menos espaço será gasto em pixels simples, aumentando a resolução de saída sem aumentar A taxa de bits pode fazer com que o vídeo comprimido pareça pior do que com uma resolução de saída menor.

2: Tente você mesmo: abra uma foto em qualquer editor e dimensione-a para um tamanho um pouco menor, e depois, novamente, salve-a como PNG. Em seguida, abra a foto original novamente e dimensione-a para o mesmo tamanho em uma etapa. Segunda tentativa dará melhores resultados.


Teste

@Raestloz pediu vídeos reais para comparação em seu comentário. Eu não consegui encontrar as versões 1080p e 720p do mesmo vídeo para comparação, então fiz uma.

Eu tenho usado quadros descompactados do filme "O sonho dos elefantes" (http://www.elephantsdream.org/), disponíveis no ponto 2.5 do CC-BY. Eu fiz o download de frames de 1-6000 e os converti em vídeos usando ffmpeg e seguindo arquivo em lotes:

ffmpeg -i %%05d.png -c:v libx264 -framerate 24 -b:v 500k -an -s 1280x720 -f mp4 _720p_500k.mp4
ffmpeg -i %%05d.png -c:v libx264 -framerate 24 -b:v 700k -an -s 1280x720 -f mp4 _720p_700k.mp4
ffmpeg -i %%05d.png -c:v libx264 -framerate 24 -b:v 1125k -an -s 1280x720 -f mp4 _720p_1125k.mp4
ffmpeg -i %%05d.png -c:v libx264 -framerate 24 -b:v 4000k -an -s 1280x720 -f mp4 _720p_4000k.mp4
ffmpeg -i %%05d.png -c:v libx264 -framerate 24 -b:v 500k -an -f mp4 _1080p_500k.mp4
ffmpeg -i %%05d.png -c:v libx264 -framerate 24 -b:v 700k -an -f mp4 _1080p_700k.mp4
ffmpeg -i %%05d.png -c:v libx264 -framerate 24 -b:v 1125k -an -f mp4 _1080p_1125k.mp4
ffmpeg -i %%05d.png -c:v libx264 -framerate 24 -b:v 4000k -an -f mp4 _1080p_4000k.mp4
  • 24 fps
  • 1080p e 720p
  • quatro taxas de bits constantes para cada resolução:
    • 500 kbps
    • 700 kbps
    • 1125 kbps
    • 4000 kbps

500 kbps é baixo o suficiente para artefatos de compactação e distorções aparecerem no vídeo 720p. 1125 kbps é taxa de bits proporcional por pixel para 1080p (500 × 2,25 = 1125, onde 2,25 = 1920 × 1080/1280 × 720). 700 kbps é a taxa de bits intermediária para verificar se o uso de uma taxa de bits muito menor que a proporcional para 1080p faz sentido. 4000 kbps é alto o suficiente para criar vídeo sem perdas em ambas as resoluções para comparação de 1080p redimensionado para 720p reais.

Então eu divido os vídeos de volta em quadros únicos. A extração de todos os quadros é lenta e leva muito do espaço (história real), então eu recomendo usar ffmpeg's -r interruptor para extrair cada oitavo quadro (ou seja, -r 3 para vídeo de 24 fps)

Eu não posso fornecer links de download para os vídeos, mas essas etapas podem ser facilmente replicadas para criar clipes como o meu. Para o registro, aqui estão os tamanhos dos arquivos de saída: (deve ser praticamente idêntico para ambas as resoluções, porque a taxa de bits é constante por segundo)

  • 500 kbps: 13,6 MB / 13,7 MB
  • 700 kbps: 18,8 MB / 19 MB
  • 1125 kbps: 29,8 MB / 30,2 MB
  • 4000 kbps: 105 MB / 105 MB

Downloads para amostras de quadros extraídos estão disponíveis no final deste post.

Aumentando a taxa de bits e a resolução

Aqui está uma comparação da mesma região cortada de ambos os quadros após o dimensionamento para 720p (quadro 2097). Olhe para os dedos, as cabeças e o equipamento pendurado no teto: mesmo indo de 500 a 700 kbps faz uma diferença notável. Note que ambas as imagens já estão escaladas para 720p.

Different pictures of frame 2097 side-by-side

Frame 3705. Observe a borda do tapete e o cabo:

Different pictures of frame 3705 side-by-side

Frame 5697. Este é um exemplo de moldura que não faz comprima muito bem. O vídeo de 1080p a 700 kbps é menos detalhado que o clipe de 720 500 kbps (borda da orelha). Detalhes da pele são perdidos em todos os quadros compactados.

Different pictures of frame 5697 side-by-side

GIFs de todos os três quadros, com taxa de bits crescente. (Infelizmente eu tive que usar o pontilhamento porque o GIMP não suporta mais de 255 cores em GIF, então alguns pixels estão um pouco fora.)

Taxa de bits constante, diferentes resoluções

Inspirado pelo comentário de @ TimS., Aqui está a mesma região do quadro 2097 com 720p e 1080p lado a lado.

Effect of resolution change without changing bitrate

Para 500 kbps, 720p é um pouco melhor que 1080p. 1080p parece mais nítido, mas esses detalhes não estão presentes na imagem descompactada (calças do cara esquerdo). Com 700 kbps eu chamaria de empate. Finalmente, 1080p ganha por 1125 kbps: os dois alambiques parecem quase idênticos, mas a imagem à direita tem sombras mais pronunciadas (canos na parede traseira e na parte inferior direita).

Taxa de bits muito alta

@ Noah fez uma boa pergunta nos comentários: as duas imagens parecem idênticas com uma taxa de bits alta o suficiente? Aqui está 720p 4000 kbps vs. 1080p 4000 kbps vs. quadro descompactado 5697:

Comparison of high-bitrate 720p and 1080p stills to uncompressed frame

Agora isso é bem subjetivo, mas aqui está o que eu posso ver:

  • Borda esquerda da orelha é pixelizada em 720p, mas suave em 1080p, apesar da taxa de bits idêntica.
  • 720p preserva detalhes da pele da bochecha melhor que 1080p.
  • O cabelo parece um pouco mais nítido em 1080p.

É a escala que começa a desempenhar papel aqui. Pode-se responder intuitivamente que o 1080p ficará pior do que 720p em uma tela de 720p, porque a escala sempre afeta a qualidade. Não é exatamente verdade neste caso, porque o codec que eu usei (h.264, mas também outros codecs) tem algumas imperfeições: ele cria pequenas caixas que são visíveis nas bordas contrastantes. Eles aparecem no instantâneo de 1080p também (veja os links na parte inferior), mas redimensionar para 720p faz com que alguns detalhes sejam perdidos, em particular suaviza essas caixas e melhora qualidade.

Ok, então vamos calcular a diferença entre 720p (à esquerda) e 1080p (à direita) versus a estrutura original e alongar o contrato, por isso é claramente visível:

Stretched difference between compressed and original frames

Essa imagem nos dá uma visão ainda mais clara do que está acontecendo. Os pixels pretos são representados perfeitamente em quadros compactados (e redimensionados para 720p), os pixels coloridos são desproporcionais à intensidade.

  • A bochecha está bem mais próxima do original na metade 720p, porque a escala suavizou os detalhes da pele na metade direita.
  • A borda do ouvido não é tão próxima de pixels não compactados, mas é melhor em 1080p. Mais uma vez, os artefatos são visíveis na metade 720p - eles apareceriam em 1080p não reduzidos também, mas a escala os suavizou com resultados bastante bons.
  • O cabelo parece estar melhor em 720p porque está fechado para preto, mas na realidade parece um ruído aleatório. 1080p, por outro lado, tem suas distorções alinhadas com as bordas do cabelo, de modo que realmente enfatiza as linhas de cabelo. É provavelmente a mágica de redimensionar novamente: o "ruído" aumenta ao dimensionar, mas também começa a fazer sentido.

aviso Legal

Este teste é puramente sintético e não prova que o vídeo 1080p da vida real parece melhor que 720p quando reproduzido em uma tela menor. No entanto, mostra uma forte relação entre a taxa de bits do vídeo e a qualidade do vídeo redimensionado para o tamanho da tela. Podemos seguramente assumir que o vídeo 1080p terá uma taxa de bits maior que 720p, por isso oferecerá quadros mais detalhados, na maioria das vezes melhorando a experiência do espectador. Não é a resolução que desempenha a parte mais importante, mas a taxa de bits do vídeo, que é superior em vídeos de 1080p.

Usar uma taxa de bits insanamente alta para vídeos em 720p não fará com que pareça melhor do que 1080p. O downscaling pós-compactação pode ser benéfico para 1080p, porque ele moldará o ruído de compactação e suavizará os artefatos. Aumentar a taxa de bits não compensa a falta de pixels extras para trabalhar porque os codecs com perdas não são perfeitos.

Em casos raros (cenas muito detalhadas), resolução mais alta, vídeos de taxa de bits mais altos podem realmente parecer piores.

Qual é a diferença entre este teste artificial e o vídeo da vida real?

  • Eu assumi uma taxa de bits pelo menos 40% maior para 1080p do que para 720p. Olhando para os resultados, eu acho 20% seria suficiente para perceber melhorias de qualidade, mas eu não testei. O aumento proporcional na taxa de bits fornecerá resultados muito melhores, mesmo que a resolução menor corresponda ao que a tela usa, mas é improvável que ela seja usada na vida real. (ainda assim, é proporcional, @JamesRyan)
  • Vídeos da vida real geralmente usam taxa de bits variável (VBR). Fui com taxa de bits constante de 1 passagem (CBR), esperando que isso tornasse todos os efeitos colaterais de compressão desagradáveis ​​mais óbvios.
  • Codecs diferentes podem reagir de maneiras diferentes. Este teste foi realizado usando o popular codec h.264.

De novo: Não digo que este post comprove alguma coisa. Meu teste é baseado em vídeos feitos artificialmente. YMMV para exemplos realistas. Ainda assim, a teoria provavelmente é verdadeira, não há nada que sugira que possa estar errado. (Exceto para escalar coisa, mas o teste lida com isto)

Concluindo, na maioria dos casos, o vídeo 1080p ficará melhor do que o vídeo 720p, não importa qual resolução de tela é.


Transferências:


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@Raestloz Para vídeo descompactado ou codecs sem perdas, isso é verdade, mas a compactação com perdas cria esses blocos quadrados de que falo, que na verdade funcionam como pixels grandes. Dimensionar vídeo 1080p para 720p os tornará menores do que os vídeos reais de 720p. (supondo que a taxa de bits por pixel é aproximadamente idêntica em ambos os arquivos) - gronostaj
@Raestloz Eu adicionei testes sintéticos com a minha interpretação dos resultados. - gronostaj
Eu vejo muito errado quando se trata de responder perguntas como esta, mas sua resposta é excelente. De certa forma, a compactação com perdas nem sempre cria "blocos" - o artefato exato depende de muitos fatores, mas com base no conhecimento mostrado em sua resposta, acho que isso foi uma simplificação intencional para maior clareza. - Charles Burns
@zyboxenterprises Certamente será mais intensivo em _PU, a questão é qual processador irá lidar com isso. Só a reprodução de vídeo em 1080p já é mais exigente e o escalonamento para 720p adiciona ainda mais sobrecarga computacional. Eu acredito que ele é manipulado pela GPU, porque a decodificação de vídeo é descarregada para GPU (no Windows, geralmente é feito com DXVA, eu acho). Eu não tenho certeza absoluta sobre isso, no entanto. - gronostaj
Seus bitrates não são nem remotamente proporcionais ou realistas. Basicamente, você fabricou evidências adicionando um teto artificial na qualidade 720p para suportar sua suposição falsa original. Por exemplo. Os limites de taxa de bits do YouTube permitem 24% a mais para 1080p, não para o dobro! - JamesRyan


Depende fortemente da mídia.

Por exemplo, se você tem uma tela de 720p e toca um youtube 1080p, posso ver a diferença quando as coisas se movem. É só esse pouquinho mais detalhado. Então, novamente, alguém com olhos menos treinados provavelmente não verá diferença.

Além de que 1080p requer mais poder de renderização para exibir, e aumentar a qualidade, se estiver lá, simplesmente não vale a pena. Minha recomendação seria ir para 720p não importa o que.


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Mostre às pessoas a mesma imagem e diga que uma delas é tecnicamente melhor, sempre haverá pessoas com "visão superior" que afirmam ver a melhora. Estas são as mesmas pessoas que podem ouvir a 'clareza' dos cabos de áudio digital banhados a ouro. O fato é que a versão reduzida em 1080p será realmente um pouco pior que a versão nativa de 720p. - JamesRyan
@JamesRyan É muito mais difícil ver com uma imagem parada do que com um quadro em movimento. Observe como eu disse: quando as coisas se movem. - LPChip
@JamesRyan A perda de qualidade do dimensionamento é diminuída pela perda de qualidade da compactação. Um vídeo do Youtube de 1080p usa uma taxa de bits significativamente maior do que um vídeo do Youtube de 720p, o que resulta em um vídeo de maior qualidade, independentemente da escala. Idealmente, você usaria um vídeo de 720p com uma taxa de bits alta para telas de 720p, mas o YouTube não oferece esses vídeos, então 1080p é o melhor que existe. Se você quiser ver artefatos, eu recomendo usar um vídeo de Starling youtube.com/watch?v=M1Q-EbX6dso Ainda existem alguns artefatos visíveis em 1080p, mas é muito melhor do que 720p, mesmo se escalados para uma janela bem pequena. - aaaaaaaaaaaa
@ eBusiness Um vídeo 1080p tem mais pixels para codificar do que um 720p, a taxa de bits de 1080p no youtube é menor por pixel que 720p! E então você está jogando as informações adicionais para longe. - JamesRyan
@JamesRyan Em grande parte não há nenhuma informação em um vídeo do Youtube 1080p que tem precisão de pixel em primeiro lugar, o canal de cor é apenas metade da resolução ea coisa toda é compactada com perdas pesadas, a informação perdida por downscaling é quase exclusivamente ruído de compressão. Um DVD de boa qualidade, por outro lado, tem um número baixo de pixels, mas uma qualidade muito alta por pixel, redução de escala que levaria a uma perda significativa de qualidade. - aaaaaaaaaaaa


A visualização de vídeo em 1080p em uma tela de 720p pode fazer com que a qualidade do vídeo seja distorcida enquanto tenta descobrir onde cortar pixels. As chances são de que não será perceptível, mas realmente não há benefício de vídeos de 1080p acima de 720p enquanto estiver usando uma tela de 720p.


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Eu ficaria realmente surpreso se qualquer jogador decente realmente cortasse em vez de misturar pixels. E você precisaria de uma fonte de vídeo psicodélico para notar distorções de mistura. - KillianDS


  1. O vídeo de 1080p teria que ser redimensionado para caber no tamanho da tela de 720p. O vídeo 720p não teria escala aplicada.

  2. Qual versão do vídeo que ficaria melhor realmente depende mais dos níveis de compressão de cada vídeo. Um vídeo 720p de 2GB seria menos comprimido e menos blocky que um vídeo 1080p de 2GB, desde que as mesmas configurações de vídeo sejam usadas com o mesmo codec de vídeo. O vídeo de 1080p precisa de mais memória para cada quadro no vídeo, para que mais artefatos de compactação sejam visíveis.


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Depende do seu hardware e se faz ou não upscaling / downscaling. Teoricamente, 1080 linhas comprimidas em um conjunto / monitor que só pode ler 720 linhas (é a isso que 1080/720 se refere; o número de linhas na sua imagem) deve melhorar a imagem. Mais é melhor, certo? No entanto, vamos olhar para uma TV de 40 ", por exemplo. 720 linhas em uma TV de 40" chegam a 18 linhas (ou pixels) por polegada. 1080 linhas em uma TV de 40 "chega a 27 linhas por polegada. Seu olho pode ver a diferença com um objeto tão pequeno? Provavelmente não. Além disso, você deve levar em conta como o arquivo de vídeo foi processado (você mencionou MKV, que é um formato de vídeo criado em um computador e, portanto, depende da qualidade da placa de vídeo) e se o hardware / software de alta qualidade foi ou não usado.

Então, para responder à pergunta, a maioria das pessoas não notará muita diferença entre os dois vídeos, se é que o fazem.


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Na verdade, uma tela de 16: 9 com 40 "na diagonal será de cerca de 34,9" x 19,6 ", portanto 1080 seria de cerca de 56 ppi e 720 cerca de 37 ppi. - e100


Pessoalmente, acho que 1080 e 720 coisa foi uma confusão de várias maneiras. Primeiro, 1920x1080 é uma proporção de 16: 9. Por que não torná-lo 2048 * 1024 de modo que é um aspecto perfeito 2: 1 e porque é sabido que os computadores amam poderes de 2? Para TVs menores, como 21 "ou até menores, eles poderiam jogar fora todos os outros pixels no sinal de 2048x1024, tornando assim uma resolução efetiva de 1024x512 que é suficiente para uma pequena TV como em um balcão de cozinha.

Eu também odeio que quadros com muito movimento tendem a ser muito borrados, já que isso não é HD. O Real HD teria quadros congelados de imagens de movimento tão nítidas quanto os não-quadros de movimento, mas eles não têm nem qualidade de fechamento.

Mas, para responder à sua pergunta original, isso depende de muitos fatores. Usando imagens estáticas como base para imagens em movimento, existem fatores concorrentes: começar com uma resolução mais alta e depois redimensionar para baixo geralmente resulta em uma imagem de melhor qualidade, já que o ruído (como em um céu azul) é limpo. A qualidade é especialmente boa se a imagem reduzida é uma queda de resolução exata de 50% em cada dimensão. Por exemplo, se pegássemos uma imagem estática de 2048x1536 (3MP) e a reduzíssemos para 1024x768 (3/4 MP). O outro fator concorrente é o maior número de estágios de processamento (na tentativa de economizar espaço de armazenamento da imagem), geralmente pior a qualidade da imagem. Por exemplo, um JPG originalmente em 2048x1536 em uma câmera terá artefatos, em seguida, quando redimensionado e salvo novamente como um JPG menor, mais artefatos serão introduzidos.


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Os computadores não se beneficiariam da taxa de proporção de 2: 1. Entretanto, a produtividade e o conforto dos usuários poderiam ser prejudicados, pois com uma tela tão ampla você teria que sentar-se tão perto que giraria a cabeça o tempo todo ou até que a tela cubra uma área muito pequena da sua visão vertical. Eliminar cada segunda linha de pixels é possível com qualquer resolução e esse truque tem sido usado por anos em TVs analógicas para falsificar resoluções mais altas do que as que são realmente transmitidas, é chamado de entrelaçamento. - gronostaj
Vídeo tem ser borrada porque é assim que os olhos humanos funcionam, eles vêem borrões de movimento. É por isso que você precisa de apenas 25 qps para que o vídeo gravado seja suave, mas os jogos de computador parecem instáveis ​​abaixo de 40 qps: os computadores não geram desfoque de movimento, mas imagens fixas perfeitamente nítidas. - gronostaj
2048x1024 tem quatro vezes mais pixels que 1024x512; você não pode simplesmente "jogar fora todos os outros pixels" para ir de um para o outro. - Air
16: 9 está em praças, Davi. 16: 9 traduz mais ou menos para o formato 4: 3 (raiz quadrada de 16 / raiz quadrada de 9), pois os pixels são quadrados. 16: 8 não faz sentido. Por favor RTFM antes de responder a uma pergunta como esta. - Johnny Bones
@ JohnnyBones Você está errado, onde você inventou isso? 16: 9 é de cerca de 1,78 pixels horizontais para cada vertical, enquanto 4: 3 é aproximadamente 1,34. Eles não são semelhantes em tudo. Dê uma olhada na imagem a seguir g-images.amazon.com/images/G/01/askville/… Leia também isto en.wikipedia.org/wiki/Aspect_ratio_%28image%29 - 2013Asker