Нужны ли 4К- и 8К-мониторы? Учёные исследовали предел разрешения глаза

В Сети ведётся много споров о том, какую плотность пикселей в принципе способен различать человеческий глаз. Беглый поиск говорит о показателе около 300 PPI (пикселей на дюйм). Современные мониторы обеспечивают порядка 140 PPI (в случае 4K@32”), а недавно представленный 8К-дисплей ASUS может похвастаться 275 PPI. Но можно ли их действительно увидеть, или всё это просто цифры и маркетинг?

Краткое содержание

• Учёные провели исследование предела восприятия человеческого зрения;
• Цель — выяснить, какую диагональ и разрешение стоит покупать, а где — бесполезная переплата;
• Предел восприятия зависит от кучи факторов, в числе которых цвет, уровень яркости освещения;
• При просмотре 44-дюймового телевизора с 2,5 метров разрешение более 2К бессмысленно.

О чём речь

Учёные из Кембриджского университета и Meta Reality Labs постарались поставить точку в вопросе предела восприятия. Они провели исследование, и выяснили, стоит ли покупать телевизоры с высоким разрешением. В каких случаях достаточно 1440p, а где 4К/8K — необходимость. И да, исследование касается телевизоров, но эти данные можно транслировать и на компьютерные мониторы, пусть и с погрешностью.

Чем больше пикселей на дисплее, тем менее он эффективен, дороже стоит и требует большей вычислительной мощности для управления. Поэтому мы хотели понять, при каком уровне разрешения дисплея дальнейшее повышение уже не имеет смысла.

— говорит руководитель исследования Малиха Ашраф.

Методология

Для определения возможностей восприятия человеческого глаза учёные измеряли возможность участников различать детали на цветных и чёрно-белых изображениях с привязкой к расстоянию до экрана. Если предел восприятия превышен, увеличение разрешения не имеет никакого смысла, так как глаз видит меньше, чем показывает дисплей.

Поскольку значительные инженерные усилия направлены на улучшение разрешения мобильных устройств и устройств дополненной и виртуальной реальности (AR и VR), важно знать максимальное разрешение, при котором дальнейшие улучшения не дают заметного эффекта. Однако не проводилось исследований, которые бы фактически измеряли то, что видит человеческий глаз, и каковы ограничения его восприятия.

— поясняет Малиха.

В качестве ключевого показателя дисплея не PPI, а PPD — плотность пикселей на градус поля зрения. Исследователи позиционируют этот показатель как ответ на вопрос «как выглядит этот экран с моей точки зрения?», а не как «какое разрешение у этого экрана?». Впрочем, PPI и PPD — величины сопоставимые. Если у дисплея разрешение больше, то очевидно, что и пикселей на градус будет больше. Но PPD имеет привязку к расстоянию, а PPI — просто характеристика монитора.

Результаты

По результатам исследования оказалось, что предел восприятия глаза выше, чем считалось ранее. Но есть нюанс: разница между цветными и чёрно-белыми изображениями всё же имеется. При чём эта разница сильно зависит от конкретного цвета:

• Ч/Б-картинка — 94 PPD;
• Красные и зелёные оттенки — 89 PPD;
• Жёлтые и фиолетовые оттенки — 53 PPD.

На самом деле наш мозг не очень хорошо воспринимает детали в цвете. Поэтому мы наблюдали значительное снижение разрешения для цветных изображений, особенно при просмотре периферическим зрением. Наши глаза, по сути, являются сенсорами, которые не так уж хороши, но наш мозг обрабатывает эти данные и формирует то, что, по его мнению, мы должны видеть.

— говорит Рафал Мантюк, профессор Кембриджа.

Одной конкретной цифры предела разрешения не существует, поскольку есть целый ряд факторов: цвет, освещение помещения, угол зрения, уровень яркости экрана, расстояние до экрана, его размер, и конечно сам человек.

Практические результаты

Если оставить за скобками сложные научные выводы, для рядовых пользователей итоги простые: при просмотре телевизора формата 44 дюйма с расстояния 2,5 метра в условиях обычной гостиной средней освещённости разрешение 4К и тем более 8К — бесполезная трата денег. Нет никаких преимуществ сравнительно с 2К-телевизорами того же размера. Переводя в более привычные величины, вполне достаточно плотности пикселей в 64 PPI.

Если интерпретировать эти результаты на обычные игровые мониторы и типичное расстояние до дисплея компьютера (для простоты расчёта возьмём 50 см), то предел — 320 PPI. Другими словами, 27-дюймовые 8К-мониторы — это предел человеческого восприятия.

Тут же стоит отметить, что у рядового геймера глаз лучше намётан распознавать мелкие детали изображения, чем у тех, кто смотрит передачи по телевизору. Так что реальный предел для любителей компьютерных игр будет ещё больше.