Bulisz za telewizor 4K i 8K? Zmierzyli granicę ludzkiego oka i to nie ma sensu
Czy Twój telewizor ultrawysokiej rozdzielczości jest naprawdę wart swojej ceny? Czy potrzebujesz ekranu 4K czy 8K, aby cieszyć się najlepszymi wrażeniami wizualnymi w domu? Naukowcy z Cambridge postanowili to sprawdzić.
Według badaczy z Uniwersytetu Cambridge i Meta Reality Labs ludzkie oko ma limit rozdzielczości: innymi słowy, oko widzi tylko określoną liczbę pikseli. Powyżej tego limitu ekran przekazuje naszym oczom więcej informacji, niż są w stanie zarejestrować.
Jeśli wyświetlacz ma więcej pikseli kosztuje więcej i wymaga większej mocy obliczeniowej. Chcieliśmy więc ustalić, kiedy dalsza poprawa rozdzielczości wyświetlacza przestaje mieć sens – powiedział współautor badania, profesor Rafał Mantiuk, z Wydziału Informatyki i Technologii Uniwersytetu Cambridge.
Aby obliczyć limit rozdzielczości, naukowcy przeprowadzili badanie, w którym mierzono zdolność uczestników do wykrywania określonych cech na kolorowych i szaro-białych obrazach na ekranie. Wyniki są lekko zaskakujące.
Dokładny limit zauważalnej rozdzielczości zależy od wielu czynników, takich jak rozmiar ekranu, stopień zaciemnienia pomieszczenia oraz odległość między widzem a ekranem. Jednak w przeciętnym salonie w Wielkiej Brytanii (tam prowadzono badania), gdzie telewizor znajduje się w odległości 2,5 m od sofy, 44-calowy telewizor 4K lub 8K nie zapewniłby dodatkowych korzyści w porównaniu z telewizorem Quad HD (QHD) o niższej rozdzielczości i tej samej wielkości.
Naukowcy opracowali również darmowy kalkulator online, w którym użytkownicy mogą wprowadzić wielkość swojego pokoju oraz wymiary i rozdzielczość telewizora, aby wybrać ekran najbardziej odpowiedni do ich domu. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature Communications.
Coraz większe rozdzielczości
Każdy konsument kupujący nowy telewizor jest bombardowany informacjami technicznymi od producentów, którzy próbują przekonać go, że rozdzielczość ekranu, czy to Full HD, 4K czy 8K.
Rozdzielczość wyświetlacza jest równie ważna dla wielu innych ekranów, z których korzystamy: w telefonach i komputerach, niezależnie od tego, czy robimy zdjęcia, oglądamy filmy, czy gramy w gry wideo, w tym w rzeczywistości wirtualnej lub rozszerzonej. Nawet producenci samochodów oferują coraz wyższe rozdzielczości wyświetlaczy informacyjnych i ekranów nawigacji satelitarnej w samochodach.
W obliczu ogromnych wysiłków inżynieryjnych zmierzających do poprawy rozdzielczości wyświetlaczy mobilnych, AR i VR, ważne jest, aby znać maksymalną rozdzielczość, przy której dalsze udoskonalenia nie przynoszą zauważalnych korzyści – powiedziała dr Maliha Ashraf, główna autorka pracy, z Wydziału Informatyki i Technologii Uniwersytetu Cambridge.
Nie przeprowadzono jednak żadnych badań, które faktycznie mierzyłyby, co ludzkie oko widzi i jakie są ograniczenia jego percepcji.
Więcej na Spider's Web:
Jak u okulisty
Naukowcy stworzyli więc eksperymentalną instalację z przesuwanym wyświetlaczem, która pozwoliła im dokładnie zmierzyć, co ludzkie oko widzi, patrząc na wzory na ekranie. Zamiast mierzyć parametry konkretnego ekranu, zmierzyli liczbę pikseli na stopień (PPD): miarę tego, ile pojedynczych pikseli mieści się w wycinku pola widzenia o szerokości jednego stopnia. Pomiar PPD pomaga odpowiedzieć na pytanie bardziej użyteczne niż „jaka jest rozdzielczość tego ekranu?”. Zamiast tego, odpowiada na pytanie „jak ten ekran wygląda z miejsca, w którym siedzę?”.
Powszechnie akceptowany standard widzenia 20/20, oparty na tablicy Snellena, znanej każdemu, kto kiedykolwiek badał wzrok, zakłada, że ludzkie oko jest w stanie rozróżniać szczegóły z rozdzielczością 60 pikseli na stopień.
Ten pomiar jest powszechnie akceptowany, ale tak naprawdę nikt nie usiadł i nie zmierzył go pod kątem współczesnych ekspozycji, a jedynie pod kątem tabeli liter opracowanej po raz pierwszy w XIX wieku – powiedział Ashraf.
Kolor kontra biel i czerń
Uczestnicy badania przyglądali się wzorom o bardzo drobnych gradacjach, w odcieniach szarości i kolorze, i zostali zapytani, czy byli w stanie dostrzec linie na obrazie. Ekran był przesuwany w kierunku widza, aby zmierzyć PPD w różnych odległościach. PPD mierzono również dla widzenia centralnego i peryferyjnego.
Naukowcy odkryli, że granica rozdzielczości oka jest wyższa niż wcześniej sądzono, ale istnieją istotne różnice w granicach rozdzielczości między obrazami kolorowymi a czarno-białymi. Dla obrazów w skali szarości oglądanych na wprost średnia wynosiła 94 PPD. Dla wzorów czerwonych i zielonych wartość ta wynosiła 89 PPD, a dla żółtych i fioletowych – 53 PPD.
Nasz mózg tak naprawdę nie ma zdolności do precyzyjnego rozpoznawania szczegółów w kolorze, dlatego zaobserwowaliśmy duży spadek w przypadku obrazów kolorowych, zwłaszcza oglądanych w widzeniu peryferyjnym. Nasze oczy to w zasadzie sensory, które nie są zbyt dobre, ale mózg przetwarza te dane na to, co jego zdaniem powinniśmy widzieć – powiedział Mantiuk.
Przyszłość wyświetlaczy
Pamiętać jednak trzeba, że przy większej rozdzielczości nie tylko widzimy wyraźniejsze detale, ale także w ogóle więcej widzimy treści. Np. porównując 4K i Full HD, dzięki czterokrotnie większej liczbie pikseli masz do dyspozycji znacznie większy "obszar roboczy" Tak więc większe rozdzielczości nie znikną. Mimo to praca badaczy będzie miała praktyczny efekt.
Nasze wyniki wyznaczają nowe trendy w rozwoju wyświetlaczy, co ma znaczenie dla przyszłych technologii obrazowania, renderowania i kodowania wideo – powiedział współautor dr Alex Chapiro z Meta Reality Labs.
