Учёные из Кембриджского университета и компании Meta* Reality Labs провели первое комплексное исследование того, как много деталей на экране может воспринимать человеческое зрение. Результаты работы, опубликованные в журнале Nature Communications, показали, что разрешение, которое может различить глаз, зависит не только от расстояния до экрана и его размера, но и от того, смотрим ли мы на чёрно-белое изображение или цветное.
Группа исследователей — Малиха Ашраф, Александр Чапиро из Meta* Reality Labs и профессор Рафал Мантюк — измеряла способность участников исследования распознавать мелкие детали на изображениях, как в цветном, так и в чёрно-белом формате. Результаты могут существенно повлиять на то, какие характеристики дисплеев действительно стоят денег при покупке телевизора, монитора или смартфона.
На протяжении многих лет производители уверяют потребителей, что более высокое разрешение экрана — будь то Full HD, 4K или 8K — обязательно обеспечит лучший опыт просмотра. Вместе с тем, ни один из предыдущих исследователей не проверял это на современных дисплеях. Вместо этого они опирались на стандарт 20/20 (нормальное зрение), установленный ещё в XIX веке на основе таблицы Снеллена с буквами. По этому стандарту глаз якобы может различить 60 пикселей на градус поля зрения.
Учёные создали экспериментальную установку с движущимся дисплеем и использовали метрику «пиксель на градус» (PPD) — количество пикселей, которые поместятся в один градус вашего поля зрения. Этот показатель намного полезнее, чем просто смотреть на спецификации экрана, потому что он отвечает на практичный вопрос: как будет выглядеть экран именно с той позиции, на которой я обычно сижу?
Участники исследования рассматривали паттерны с очень тонкими градациями, в оттенках серого и в цвете, и говорили, видят ли они линии на изображении. Экран перемещался ближе и дальше от зрителя, чтобы измерить PPD на разных расстояниях. Исследователи также отдельно изучали центральное и периферийное зрение.
Полученные данные оказались удивительными. Для чёрно-белых изображений, рассматриваемых прямо перед собой, среднее разрешение составило 94 PPD. Для красно-зелёных паттернов этот показатель был 89 PPD, а для жёлто-фиолетовых — всего 53 PPD. Это на 50% выше, чем предполагал давний стандарт 20/20 с его 60 PPD, но цветовые ограничения оказались значительно строже.
Профессор Мантюк объяснил феномен различий между чёрно-белым и цветным зрением так: мозг человека просто не обладает достаточной ёмкостью, чтобы воспринимать детали в цвете так же хорошо, как в оттенках серого. Особенно это заметно при просмотре цветных изображений из угла глаза. Глаз — это лишь датчик, и не очень совершенный. Мозг обрабатывает полученные данные и формирует то, что нам кажется, мы видим. На самом деле он немного «обманывает» нас, заполняя пробелы в информации тем, что ему кажется логичным.
На практике это означает, что для среднестатистической гостиной с расстоянием 2,5 метра от дивана до телевизора 44-дюймовый 4K или 8K телевизор не даст никаких преимуществ перед телевизором Quad HD (QHD) того же размера. При просмотре с расстояния примерно 3 метров 50-дюймовый телевизор с разрешением 1440p и 8K будут выглядеть практически одинаково. Только для 1% населения разница станет заметна, и то лишь потому, что у них исключительно острое зрение.
Исследователи смоделировали полученные результаты, чтобы понять, как ощущение разрешения варьируется у разных людей. Это поможет производителям разрабатывать дисплеи, ориентируясь не на некоего среднего наблюдателя, а на 95% населения. На основе этого анализа команда создала бесплатный онлайн-калькулятор, где вы можете ввести размер комнаты, размер экрана и его разрешение — и узнать, будет ли видна разница между разными форматами именно для вас.
«Если в дисплее больше пикселей, он становится менее эффективным, дороже в производстве и требует больше вычислительной мощности для работы, — отметил Мантюк. — Мы хотели узнать, в какой момент нет никакого смысла дальше повышать разрешение».
Результаты этого исследования имеют значение не только для домашних телевизоров. Высокое разрешение одинаково важно для смартфонов и компьютеров, для фотосъёмки, просмотра фильмов и видеоигр, включая игры в виртуальной и дополненной реальности. Даже автопроизводители устанавливают всё более высокие разрешения для экранов информации в салоне автомобиля и навигационных систем.
Александр Чапиро из Meta* Reality Labs подчеркнул важность этих открытий:
«Наши результаты устанавливают ориентир для разработки дисплеев с потенциальным влиянием на будущие технологии визуализации, рендеринга и кодирования видео».
Другими словами, эта наука должна помочь инженерам и производителям избежать попусту вкладывать ресурсы в улучшения, которые человеческий глаз просто не в состоянии увидеть.
Многие годы считалось, что человеческий глаз якобы не может видеть более определённого количества кадров в секунду или различить качество выше определённого разрешения. Однако науке часто требуется вернуться к основам и провести настоящие измерения с использованием современного оборудования, чтобы развеять мифы и дать ясные ответы. Это исследование сделало именно это — оно показало реальные пределы человеческого восприятия, основываясь на данных, а не на предположениях XIX века.
Ещё по теме:
- Отечественный мессенджер «Роса» готовится к масштабному запуску на iOS и Android
- «Тяжёлый груз»: как чехол весом почти 3 килограмма помогает избавиться от зависимости от смартфона
- Apple одержала частичную победу в суде по иску о треске в AirPods Pro первого поколения
