Предел разрешения человеческого глаза: стоит ли 8K?

Задумывались ли вы, действительно ли стоит покупать телевизор с ультравысоким разрешением, будь то 4K или 8K? Ученые из Кембриджского университета и Meta Reality Labs провели исследование, чтобы определить предел разрешения человеческого глаза.

Исследователи выяснили, что существует максимальное количество пикселей, которое наш глаз способен различить. Если экран превышает этот лимит, он передает больше визуальной информации, чем мы можем воспринять.

Точный предел разрешения зависит от ряда факторов: размера экрана, освещенности комнаты и расстояния до зрителя. Однако, для типичной британской гостиной, где расстояние от дивана до телевизора составляет 2.5 метра, 44-дюймовый телевизор 4K или 8K не даст преимуществ перед телевизором Quad HD (QHD) того же размера.

Для удобства пользователей исследователи разработали бесплатный онлайн-калькулятор. С его помощью можно ввести размеры своей комнаты, а также характеристики телевизора, чтобы определить оптимальное разрешение для домашнего просмотра.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, ставят под сомнение маркетинговые заявления производителей о необходимости сверхвысокого разрешения для всех устройств — от смартфонов и компьютеров до автомобильных дисплеев.

«Большие инженерные усилия направлены на улучшение разрешения дисплеев для мобильных устройств, AR и VR. Важно знать максимальное разрешение, при котором дальнейшие улучшения не приносят заметной пользы», — отмечает доктор Малиха Ашраф, ведущий автор исследования. — «До сих пор не было исследований, которые бы измеряли, что именно видит человеческий глаз и каковы пределы его восприятия».

Профессор Рафал Мантюк, соавтор исследования, добавляет: «Если в дисплее больше пикселей, он менее эффективен, дороже и требует больше вычислительной мощности для работы. Мы хотели узнать точку, когда дальнейшее улучшение разрешения дисплея теряет смысл».

Ученые использовали экспериментальную установку с подвижным дисплеем для измерения того, что человеческий глаз способен увидеть при взгляде на различные узоры на экране. Вместо измерения спецификаций экрана, они определяли пиксели на градус (PPD) — показатель того, сколько отдельных пикселей помещается в одноградусный срез поля зрения.

Измерение PPD отвечает на более полезный вопрос: «Как этот экран выглядит с моего места?», а не «Каково разрешение этого экрана?».

Ранее общепринятый стандарт зрения 20/20, основанный на таблице Снеллена, предполагал, что человеческий глаз может различать детали с разрешением 60 PPD. Однако, как отмечает Ашраф, это измерение, основанное на таблице букв 19-го века, не было проверено для современных дисплеев.

Участники исследования рассматривали узоры с тонкими градиентами в оттенках серого и цвете, и им предлагалось определить, видны ли линии. Экран перемещался ближе и дальше от зрителя для измерения PPD на разных расстояниях, а также измерялось PPD для центрального и периферического зрения.

Исследователи обнаружили, что предел разрешения глаза выше, чем считалось ранее. Однако существуют существенные различия в пределах разрешения для цветных и черно-белых изображений. Для изображений в оттенках серого, просматриваемых прямо, средний показатель составил 94 PPD. Для красно-зеленых узоров — 89 PPD, а для желто-фиолетовых — 53 PPD.

«Наш мозг на самом деле не обладает достаточной способностью воспринимать детали в цвете, поэтому мы наблюдали значительное снижение для цветных изображений, особенно при просмотре периферийным зрением», — поясняет Мантюк. — «Наши глаза — это, по сути, датчики, которые не так уж хороши, но наш мозг обрабатывает полученные данные, формируя то, что, по его мнению, мы должны видеть».

На основе полученных результатов исследователи создали модель, позволяющую рассчитать, как предел разрешения варьируется в зависимости от индивидуальных особенностей. Это поможет производителям принимать решения, ориентированные на большинство населения, например, разрабатывать дисплеи с разрешением сетчатки для 95% людей, а не для среднестатистического наблюдателя.

Разработанный онлайн-калькулятор позволяет пользователям самостоятельно оценить свои экраны и принять обоснованные решения при будущих покупках.

«Наши результаты служат ориентиром для разработки дисплеев, с последствиями для будущих технологий визуализации, рендеринга и кодирования видео», — заключает доктор Алекс Чапиро из Meta Reality Labs.