Katakanlah saya memiliki 1280x720 piksel pada layar saya dan resolusi saat ini diatur ke 1280x720 juga. Apa perbedaan antara versi 1080p dan versi 720p dari media yang sama? Apakah terlihat oleh pengguna akhir (pakar atau penggemar non-video)?

Edit Klarifikasi : Pertanyaannya terkait dengan file .mkv daripada video YouTube.

Teori

Perbedaan dalam video mungkin tidak akan terlihat untuk mata yang tidak terlatih. Lagipula, video 1080p harus diturunkan. Itu tidak akan persis sama, karena kompresi dan penskalaan diterapkan dalam urutan yang berbeda.

Mari kita asumsikan bahwa video asli 1080p. Dalam hal ini video 720p pertama kali diskalakan, kemudian dikompresi. Di sisi lain, klip 1080p pertama kali dikompresi di sisi server, kemudian ditingkatkan pada mesin Anda. File 1080p jelas akan lebih besar. (Kalau tidak itu akan menawarkan resolusi yang lebih tinggi, tetapi pada kualitas yang lebih rendah, merusak pengalaman visual dan membatalkan penggunaan resolusi yang lebih tinggi ¹ )

Kompresi lossy biasanya menyebabkan artefak visual yang muncul sebagai blok persegi dengan tepi yang terlihat ketika video dijeda, tetapi tidak terlihat ketika Anda memainkannya dengan framerate normal. File 1080p akan berisi lebih banyak blok persegi (yang disebabkan oleh kompresi) daripada video 720p, tetapi blok-blok itu akan berukuran kurang lebih sama di kedua video.

Dengan melakukan matematika sederhana, kita dapat menghitung bahwa video 1080p akan mengandung 2,25 kali lebih banyak blok seperti itu, jadi setelah menurunkannya menjadi 720p blok-blok itu akan menjadi 2,25 kali lebih kecil daripada dalam video 720p sebenarnya. Semakin kecil blok-blok itu, kualitas video final yang lebih baik, sehingga video 1080p akan terlihat lebih baik daripada video 720p, bahkan pada layar 720p. Video 1080p yang diubah ukurannya akan tampak sedikit lebih tajam dari 720 klip yang sebenarnya.

Segalanya menjadi sedikit lebih rumit jika bahan sumber lebih besar dari 1080p. Klip 1080p pertama-tama diskalakan ke 1080p dan dikompresi sebelum Anda memutarnya dan kemudian diskalakan sekali lagi saat diputar. Klip 720p diskalakan hanya sekali dan kemudian dikompresi. Langkah penskalaan menengah yang ada dalam kasing video 1080p akan membuat kualitasnya sedikit lebih buruk ² . Kompresi akan membuat 720p lebih buruk, jadi 1080p tetap menang.

Satu hal lagi: Bukan hanya video yang dikompresi, tetapi juga audio. Ketika orang memutuskan untuk menggunakan bitrate ^{1 yang} lebih tinggi untuk kompresi video, mereka sering melakukan hal yang sama dengan audio. Versi 1080p dari video yang sama dapat menawarkan kualitas suara yang lebih baik daripada video 720p.

¹ : Bitrate adalah faktor yang menentukan seberapa baik video yang dikompresi dengan biaya ukuran file. Ini ditentukan secara manual saat video dikompresi. Ini menentukan berapa banyak ruang disk yang dapat digunakan untuk setiap frame (atau unit waktu) dari video terkompresi. Bitrate lebih tinggi = kualitas lebih baik dan file lebih besar. Menggunakan bitrate yang sama dengan framerate yang sama akan menghasilkan file dengan ukuran (kira-kira) dengan ukuran yang sama, tidak peduli apa resolusi videonya, tetapi semakin tinggi resolusi yang digunakan, semakin sedikit ruang disk yang dapat dihabiskan untuk satu piksel, sehingga meningkatkan resolusi output tanpa meningkatkan bitrate dapat membuat video terkompresi terlihat lebih buruk daripada dengan resolusi output yang lebih rendah.

² : Coba sendiri: buka foto di editor mana pun dan skala ke ukuran yang sedikit lebih kecil, lalu lagi dan lagi, simpan sebagai PNG. Kemudian buka foto asli lagi dan skala ke ukuran yang sama dalam satu langkah. Upaya kedua akan memberikan hasil yang lebih baik.

Uji

@Raestloz meminta video aktual untuk perbandingan dalam komentarnya. Saya tidak dapat menemukan versi 1080p dan 720p dari video yang sama untuk perbandingan, jadi saya membuatnya.

Saya telah menggunakan bingkai yang tidak dikompresi dari film "Elephant's dream" ( http://www.elephantsdream.org/ ) yang tersedia di bawah CC-BY 2.5. Saya telah mengunduh bingkai 1-6000 dan mengubahnya menjadi video menggunakan ffmpeg dan file batch berikut:

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 dan 720p
• empat bitrate konstan untuk setiap resolusi:
  • 500 kbps
  • 700 kbps
  • 1125 kbps
  • 4000 kbps

500 kbps cukup rendah untuk memunculkan artefak dan distorsi pada video 720p. 1125 kbps adalah bitrate proporsional per piksel untuk 1080p (500 × 2.25 = 1125, di mana 2,25 = 1920 × 1080/1280 × 720). 700 kbps adalah bitrate menengah untuk memeriksa apakah menggunakan bitrate jauh lebih rendah daripada proporsional untuk 1080p masuk akal. 4000 kbps cukup tinggi untuk membuat sebagian besar video lossless di kedua resolusi untuk perbandingan ukuran 1080p ke 720p sebenarnya.

Kemudian saya membagi video kembali menjadi satu frame. Mengekstrak semua frame lambat dan membutuhkan banyak ruang ( kisah nyata ), jadi saya sarankan menggunakan sakelar ffmpeg-r untuk mengekstrak setiap frame ke-8 (mis. -r 3Untuk video 24 fps)

Saya tidak dapat memberikan tautan unduhan yang kedepannya untuk video, tetapi langkah-langkah ini dapat dengan mudah direplikasi untuk membuat klip seperti milik saya. Sebagai catatan, berikut adalah ukuran file output: (harus kira-kira identik untuk kedua resolusi, karena bitrate konstan per detik)

• 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

Unduhan untuk sampel bingkai yang diekstraksi tersedia di akhir posting ini.

Meningkatkan bitrate dan resolusi

Berikut perbandingan wilayah yang sama yang dipangkas dari kedua frame setelah penskalaan ke 720p (frame 2097). Lihatlah jari-jari, kepala, dan peralatan yang tergantung di langit-langit: bahkan dari 500 hingga 700 kbps akan membuat perbedaan yang nyata. Perhatikan bahwa kedua gambar sudah diskalakan ke 720p.

Bingkai 3705. Perhatikan tepi permadani dan kabelnya:

Frame 5697. Ini adalah contoh frame yang tidak kompres dengan sangat baik. Video 1080p 700 kbps kurang detail dari klip 720 500 kbps (tepi telinga). Detail kulit hilang pada semua frame terkompresi.

GIF dari ketiga frame, dengan peningkatan bitrate. (Sayangnya saya harus menggunakan dithering karena GIMP tidak mendukung lebih dari 255 warna di GIF, jadi beberapa piksel sedikit mati.)

• Bingkai 2097
• Bingkai 3705
• Bingkai 5697

Kecepatan bit konstan, resolusi berbeda

Terinspirasi oleh komentar @ TimS., Ini adalah wilayah yang sama dari frame 2097 dengan 720p dan 1080p berdampingan.

Untuk 500 kbps, 720p sedikit lebih baik dari 1080p. 1080p tampak lebih tajam, tetapi detail ini sebenarnya tidak ada dalam gambar tanpa kompresi (celana kiri pria). Dengan 700 kbps saya akan menyebutnya seri. Akhirnya, 1080p menang untuk 1125 kbps: keduanya masih terlihat sebagian besar identik, tetapi gambar di sebelah kanan memiliki bayangan yang lebih jelas (pipa di dinding belakang dan di bagian kanan bawah).

Bitrate sangat tinggi

@Noah mengajukan pertanyaan yang bagus di komentar: apakah kedua gambar akan terlihat identik dengan bitrate cukup tinggi? Berikut ini 720p 4000 kbps vs. 1080p 4000 kbps vs. bingkai yang tidak dikompresi 5697:

Sekarang ini cukup subjektif, tapi inilah yang bisa saya lihat:

• Tepi kiri telinga pixelated dalam 720p, tetapi halus dalam 1080p, meskipun bitrate identik.
• 720p menjaga detail kulit pipi lebih baik dari 1080p.
• Rambut terlihat sedikit lebih tajam dalam 1080p.

Ini skala yang mulai berperan di sini. Seseorang dapat secara intuitif menjawab bahwa 1080p akan terlihat lebih buruk daripada 720p pada layar 720p, karena penskalaan selalu memengaruhi kualitas. Ini tidak sepenuhnya benar dalam kasus ini, karena codec yang saya gunakan (h.264, tetapi juga codec lain) memiliki beberapa ketidaksempurnaan: ia menciptakan kotak-kotak kecil yang terlihat pada tepi yang kontras. Mereka juga muncul pada snapshot 1080p (lihat tautan di bagian bawah), tetapi mengubah ukuran menjadi 720p menyebabkan beberapa detail hilang, khususnya memperlancar kotak-kotak ini dan meningkatkan kualitas.

Oke, jadi mari kita hitung perbedaan antara 720p (kiri) dan 1080p (kanan) vs bingkai asli dan rentangkan kontrak, jadi terlihat jelas:

Gambaran ini memberi kita visi yang lebih jelas tentang apa yang sedang terjadi. Piksel hitam direpresentasikan dengan sempurna dalam bingkai terkompresi (dan diubah ukurannya menjadi 720p), piksel berwarna tidak proporsional dengan intensitas.

• Pipi jauh lebih dekat dengan aslinya pada bagian 720p, karena penskalaan menghaluskan detail kulit di bagian kanan.
• Tepi telinga tidak sedekat itu dengan piksel yang tidak terkompresi, tetapi lebih baik dalam 1080p. Sekali lagi, artefak terlihat pada 720p setengah - mereka akan muncul pada 1080p yang tidak terespresi juga, tetapi penskalaan menghaluskannya dengan hasil yang cukup baik.
• Rambut tampaknya lebih baik pada 720p karena tertutup untuk hitam, tetapi pada kenyataannya itu terlihat seperti suara acak. 1080p, di sisi lain, memiliki distorsi yang sejajar dengan tepi rambut, sehingga sebenarnya menekankan garis rambut. Ini mungkin keajaiban penskalaan lagi: "noise" meningkat ketika penskalaan, tetapi juga mulai masuk akal.

Penolakan

Tes ini murni sintetik dan tidak membuktikan bahwa video 1080p kehidupan nyata terlihat lebih baik daripada 720p saat diputar pada layar yang lebih kecil. Namun, itu menunjukkan hubungan yang kuat antara bitrate video dan kualitas video yang diubah ukurannya menjadi ukuran layar. Kami dapat dengan aman berasumsi bahwa video 1080p akan memiliki bitrate lebih tinggi dari 720p, sehingga akan menawarkan bingkai yang lebih rinci, sebagian besar waktu meningkatkan pengalaman pemirsa. Ini bukan resolusi yang memainkan bagian paling penting, tetapi bitrate video, yang lebih tinggi dalam video 1080p.

Menggunakan bitrate sangat tinggi untuk video 720p tidak akan membuatnya terlihat lebih baik dari 1080p. Downscaling pasca-kompresi dapat bermanfaat untuk 1080p, karena akan membentuk noise kompresi dan menghaluskan artefak. Peningkatan bitrate tidak mengkompensasi kekurangan piksel ekstra untuk bekerja dengan karena codec lossy tidak sempurna.

Dalam kasus yang jarang terjadi (adegan yang sangat terperinci) resolusi lebih tinggi, video dengan bitrate lebih tinggi sebenarnya terlihat lebih buruk.

Apa perbedaan antara tes buatan ini dan video kehidupan nyata?

• Saya mengasumsikan bitrate setidaknya 40% lebih tinggi untuk 1080p daripada 720p. Melihat hasilnya, saya kira 20% akan cukup untuk melihat peningkatan kualitas, tetapi saya belum mengujinya. Peningkatan bitrate yang proporsional akan memberikan hasil yang jauh lebih baik, bahkan jika resolusi yang lebih rendah cocok dengan apa yang digunakan layar, tetapi itu tidak mungkin digunakan dalam kehidupan nyata. (masih proporsional, @JamesRyan)
• Video kehidupan nyata biasanya menggunakan bitrate variabel (VBR). Saya menggunakan 1-pass constant bitrate (CBR), berharap itu akan membuat semua efek samping kompresi yang tidak menyenangkan menjadi lebih jelas.
• Codec yang berbeda dapat bereaksi dengan cara yang berbeda. Tes ini dilakukan dengan menggunakan codec h.264 populer.

Sekali lagi: Saya tidak mengatakan bahwa posting ini membuktikan apa pun. Tes saya didasarkan pada video buatan buatan. YMMV untuk contoh realistis. Meski begitu, teorinya mungkin benar, tidak ada yang menyarankan itu bisa salah. (Kecuali untuk penskalaan, tetapi tes mengatasinya)

Kesimpulannya, dalam kebanyakan kasus, video 1080p akan terlihat lebih baik daripada video 720p, apa pun resolusi layarnya .

Unduhan:

• Bingkai 2097:
  • 720p @ 500k 720p @ 700k 720p @ 1125k 720p @ 4000k
  • 1080p @ 500k 1080p @ 700k 1080p @ 1125k 1080p @ 4000k
  • 1080p tidak terkompresi
• Bingkai 3705:
  • 720p @ 500k 720p @ 700k 720p @ 1125k 720p @ 4000k
  • 1080p @ 500k 1080p @ 700k 1080p @ 1125k 1080p @ 4000k
  • 1080p tidak terkompresi
• Bingkai 5697:
  • 720p @ 500k 720p @ 700k 720p @ 1125k 720p @ 4000k
  • 1080p @ 500k 1080p @ 700k 1080p @ 1125k 1080p @ 4000k
  • 1080p tidak terkompresi

Itu sangat tergantung pada media.

Misalnya, jika Anda memiliki layar 720p dan Anda memainkan 1080p youtube saya dapat melihat perbedaannya ketika semuanya bergerak. Hanya saja ini sedikit lebih detail. Kemudian lagi, seseorang dengan mata yang kurang terlatih mungkin tidak akan melihat perbedaan.

Selain itu 1080p membutuhkan lebih banyak daya render untuk ditampilkan, dan peningkatan kualitas, jika ada, tidak sepadan. Rekomendasi saya akan pergi untuk 720p tidak peduli apa.

1. Video 1080p harus diturunkan agar sesuai dengan ukuran layar 720p. Video 720p tidak akan menerapkan penskalaan.

2. Versi video mana yang akan terlihat lebih baik benar-benar lebih tergantung pada tingkat kompresi setiap video. Video 2GB 720p akan lebih sedikit terkompresi dan kurang kuning daripada video 2GB 1080p, selama pengaturan video yang sama digunakan dengan codec video yang sama. Video 1080p membutuhkan lebih banyak memori untuk setiap frame dalam video sehingga lebih banyak artefak kompresi akan terlihat.

Melihat video 1080p pada layar 720p dapat menyebabkan kualitas video terdistorsi saat mencoba mencari tempat memotong piksel. Kemungkinannya tidak akan terlihat, tetapi sebenarnya tidak ada manfaat video 1080p lebih dari 720p saat menggunakan layar 720p.

Tergantung pada perangkat keras Anda dan apakah upscaling / downscaling atau tidak. Secara teoritis, 1080 baris dikompresi ke set / monitor yang hanya bisa membaca 720 baris (itulah yang dimaksud 1080/720; jumlah garis dalam gambar Anda) harus meningkatkan gambar. Lebih banyak lebih baik, bukan? Namun, mari kita lihat TV 40 "misalnya. 720 baris pada TV 40" datang ke 18 baris (atau piksel) per inci. 1080 baris pada TV 40 "menjadi 27 baris per inci. Dapatkah mata Anda membedakannya dengan benda sekecil itu? Mungkin tidak. Selain itu, Anda harus memperhitungkan cara pemrosesan file video (Anda menyebutkan MKV, yang merupakan format video yang dibuat pada komputer dan karena itu tergantung pada kualitas kartu video) dan apakah perangkat keras / lunak berkualitas tinggi digunakan.

Jadi, untuk menjawab pertanyaan, kebanyakan orang tidak akan melihat banyak perbedaan antara kedua video, jika sama sekali.

Hasilnya tergantung pada algoritma pengubahan ukuran. Tetapi algoritma default di sebagian besar situasi akan menghasilkan gambar yang lebih tajam. Jadi video 1080p mungkin terlihat lebih baik pada layar 720p, asalkan 720p adalah versi asli dan tidak diperkecil dari 1080p atau resolusi yang lebih tinggi

Menurunkan skala memiliki keuntungan lain bahwa beberapa algoritma dapat menggunakan rendering subpixel yang sedikit meningkatkan resolusi efektif

Sebenarnya penskalaan naik turunnya adalah bagaimana algoritma antialiasing bekerja, dan juga bagaimana penskalaan dpi fraktal bekerja di banyak OS seperti iOS atau macOS. Misalnya pada layar dengan 150% dpi antarmuka akan diberikan pada 3 kali resolusi fisik, dan kemudian akan diperkecil menjadi setengah dari versi yang ditingkatkan, menghasilkan rasio penskalaan 3/2

• Untuk memiliki resolusi efektif 1920x1200 macOS menjadikan layar pada 3840x2400 kemudian turunkan ke resolusi nyata dari layar 2880 × 1800
• Versi plus iPhone 6-8 menggunakan 300% dpi, sehingga antarmuka ditampilkan pada 1242 × 2208 kemudian turun sampel ke 1920 × 1080

Bacaan lebih lanjut:

• Melampiaskan, atau mengurangi
• Panduan Utama Untuk Resolusi iPhone
• Penskalaan pecahan pada Linux Xorg
• Kasus Penasaran Tampilan iPhone 6+ 1080p

Secara pribadi saya berpikir bahwa hal 1080 dan 720 adalah kekacauan dalam berbagai cara. Pertama, 1920x1080 adalah rasio aspek 16: 9. Mengapa tidak membuatnya 2048 * 1024 sehingga rasio aspek 2: 1 yang sempurna dan karena diketahui bahwa komputer suka kekuatan 2? Untuk TV yang lebih kecil seperti 21 "atau bahkan lebih kecil, mereka bisa membuang setiap piksel lain dalam sinyal 2048x1024, sehingga membuat resolusi 1024x512 efektif yang banyak untuk TV kecil seperti di meja dapur.

Saya juga benci bahwa frame dengan banyak gerakan cenderung sangat kabur karena itu bukan HD. Real HD akan membekukan frame gambar gerak sama tajamnya dengan frame non gerak tetapi kualitasnya bahkan tidak mendekati.

Tetapi untuk menjawab pertanyaan awal Anda, itu tergantung pada banyak faktor. Menggunakan gambar diam sebagai dasar untuk memindahkan gambar, ada beberapa faktor yang bersaing: mulai dengan resolusi yang lebih tinggi dan kemudian mengubah ukuran ke bawah biasanya menghasilkan gambar dengan kualitas yang lebih baik ketika noise (seperti di langit biru) dibersihkan. Kualitasnya sangat baik jika gambar yang diperkecil adalah penurunan resolusi 50% tepat di setiap dimensi. Jadi misalnya jika kita mengambil gambar diam 2048x1536 (3MP) dan menurunkannya menjadi 1024x768 (3/4 MP). Faktor lain yang bersaing adalah semakin banyak tahapan pemrosesan (dalam upaya untuk menghemat ruang penyimpanan gambar), biasanya semakin buruk kualitas gambar yang didapat. Sebagai contoh, sebuah JPG yang aslinya dalam 2048x1536 dalam sebuah kamera akan memiliki artefak kemudian ketika diubah ukurannya dan disimpan sebagai JPG yang lebih kecil, lebih banyak artefak akan diperkenalkan.