
英国的研究人员证实了广电行业内的许多人多年来所知晓的事实:大多数观众难以分辨8K甚至4K视频分辨率。
剑桥大学和Meta Reality Labs的研究人员称,人眼存在分辨率极限,换句话说,眼睛所能看到的像素数是有限的。超过这个极限后,屏幕向我们眼睛传递的信息就超出了其所能察觉的范围。
为了计算分辨率的极限值,研究人员开展了一项研究,该研究测量参与者识别屏幕上彩色和灰度图像中特定特征的能力,无论是直接观看图像还是通过周边视觉观察图像,以及当屏幕距离参与者远近时。
精确的分辨率极限会受到多种因素的影响,包括屏幕的尺寸、房间的黑暗度以及观众与屏幕之间的距离。然而,对于一个典型的英国家庭客厅而言,电视与沙发之间的距离为 2.5米,那么一台44英寸的4K或8K电视机与同样尺寸的Quad HD(QHD)电视机相比,并不会带来任何额外好处。
研究人员还开发了一个免费的在线计算器,用户可以输入房间的大小以及电视的尺寸和分辨率,从而确定最适合他们家的屏幕。他们的研究结果发表在《自然—通讯》杂志上。
显示分辨率对于消费者所使用的其它各类屏幕(手机或计算机上无论是用于拍照、观看影片还是玩视频游戏,包括VR或AR类游戏的屏幕)来说同样重要。就连汽车制造商也在为车载信息显示屏和导航屏幕提供越来越高的分辨率。
“在为提升手机、AR和VR显示屏分辨率付出巨大的工程努力时,知道存在一个最高分辨率很重要,再往上提升不会带来明显效果,”剑桥大学计算机科学与技术系马利哈·阿什拉夫博士表示,“但此前尚未有研究实际测量人眼所能识别的分辨率,以及其感知能力的极限。”
“如果你的显示屏有更多像素,其效率就会降低,成本也会增加,而且驱动它所需处理能力也会增大,”剑桥大学计算机科学与技术系拉法尔·曼蒂乌克教授表示,“所以我们想要弄清楚,在达到何种程度后,进一步提高显示屏的分辨率已不再有意义。”
研究人员设计了一个实验装置,其中包含一个可滑动的显示屏,使他们能够精确测量人眼在观看屏幕上的图案时所能看到的内容。他们并非测量特定屏幕的技术指标,而是测量每度像素数(PPD):测量有多少单独的像素能够进入你的视野的一度部分。测量PPD能够回答一个比“这个屏幕的分辨率有多高?”更有用的问题。相反,它回答的是“从我所坐的位置来看,这个屏幕有何表现?”
被广泛认可的20/20视力标准(基于斯内伦视力表,任何接受过视力检查的人都会熟悉这个标准)表明,人类眼睛能够分辨出每度60个像素的细节。
阿什拉夫表示:“这一测量标准已被广泛认可,但此前从未有人坐下来真正对现代显示屏进行过此类测量。”
研究参与者观察了具有极细微光影变化(灰色阴影和彩色)的图案,并被要求判断是否能够看到图像中的线条。研究人员将屏幕向观看者靠近或远离,以测量不同距离下的PPD。同时,还对中央视觉和周边视觉的PPD 值进行了测量。
研究人员发现,人眼的分辨率极限比之前认为的要高,但彩色和黑白之间的分辨率极限存在显著差异。对于直接观看的灰度图像,平均值为94 PPD。对于红色和绿色图案,该数值为89 PPD,而对于黄色和紫色,则为53 PPD。
“我们的大脑实际上并不具备很好地感知彩色细节的能力,这就是为什么我们发现彩色图像的表现出现了大幅下降,尤其是在通过周边视觉观看时,”曼蒂乌克表示,“我们的眼睛本质上就是并非都很好的传感器,但我们的大脑会将这些数据处理成为它们认为我们应该看到的画面。”
研究人员对所得结果建模,确定不同人群中分辨率极限的变化情况,这将有助于制造商做出适用于大多数人群的决策:例如,设计一种具有95%人群所需视网膜分辨率的显示屏,而非针对平均标准的观察者。
基于这一模型,研究人员开发出了他们的在线计算器,该计算器能让人们测试自己的屏幕,或者帮助他们为未来的购买决策提供参考。
Meta Reality Labs亚历克斯·查皮罗博士表示:“我们的研究结果为显示屏开发指明了方向,对未来的成像、渲染和视频编码技术也具有重要意义。”
在过去几十年里,随着全球众多电视市场纷纷转向更高清晰度的视频,英国广播公司(BBC)、日本广播协会(NHK)、欧洲广播联盟(EBU)以及国际电信联盟(ITU)都进行了相关研究,并得出了与上述结论一致的结论。