Разрешения 2К, 4К, 8К — почему именно так обозначаются?


Рынок потихоньку наполняют телевизоры с разрешением 8К. Пока что они – весьма дорогое удовольствие, но с каждым месяцем моделей становится больше, а цены ниже.
Среди смартфонов и планшетов 4К уже давно не в новинку (Sony Z5 Premium вышел в 2015), но 8К пока нет. Почему так? Способен ли человеческий глаз улавливать разницу между 4К и 8К? Попробуем разобраться, может, 8К экраны вообще не нужны людям?. Читайте также: Экшн-камера – какую выбрать в 2019 году?. Абсолютное разрешение экранов измеряется в пикселях или мегапикселях, например, 3840х2160 пикселей или 8 Мп. Относительное (плотность) – в точках на дюйм, например, 400 PPI. Но экран – это дискретная система, а человеческий глаз – аналоговая, поэтому измерять зрение в пикселях нельзя.. Разрешение зрения измеряется в угловых градусах и минутах.
В норме оно составляет 1-2′ (угловых минуты или 1/60 градуса). Человек, который обладает здоровым (100%) зрением, должен видеть буквы в 10 ряду таблицы Сивцева (знаменитые «ШБМНК…») с 5 метров. Чтобы видеть их, нужно иметь разрешение глаза порядка 1′.. Если представить мир как сферу, ограниченную горизонтом (а именно так мы его видим), то такое разрешение означает, что два объекта на горизонте, расстояние между которыми составляет меньше 1-2 угловых минут, сольются в один, больше – будут видны как отдельные.. Угловые минуты – величина не абсолютная, а относительная. Если человек находится в чистом поле – горизонт расположен далеко, и в одну угловую минуту помещается большой кусок пространства. Из-за этого даже два дерева вдали могут сливаться в одну точку..
Если поместить глаз человека в центр шара, окружностью 20 метров, то в одной угловой минуте (1/21600 доля окружности) помещается всего отрезок менее 1 мм. Поэтому, если нанести на поверхность такой сферы две параллельные линии, расстояние между которыми составляет меньше угловой минуты (1 мм в данном случае), глаз воспримет их как одну линию.. Таким образом, чем ближе к глазу находятся соседние объекты – тем лучше человек видит промежуток между ними, и наоборот, чем они дальше, тем больше должен быть этот промежуток, чтобы предметы не сливались в один. То есть, чем выше у экрана PPI (плотность точек) – тем меньше нужно расстояние для того, чтобы увидеть разницу. От этого и будем отталкиваться при расчетах.. Читайте также: Почему телефон разряжается на холоде. Презентуя когда-то iPhone 4 с экраном Retina, Стив Джобс заявил:.
Давайте проверим, насколько соответствуют истине эти слова.. Зрение человека – структура сферическая, а экраны – плоские или почти плоские. Однако для упрощения расчетов можно пренебречь этим фактором и считать, что дисплей повторяет поверхность сферы, на которую изнутри смотрит человек.. Используя смартфон, человек смотрит на него с расстояния около 40 см. Вспомнив про «два-пи-эр» из школьного учебника по геометрии, получаем 40*2*π=251. То есть, при таком расстоянии экран соответствует поверхности сферы с окружностью 251 см, если глаза находятся в ее центре.. Окружность содержит 21600 угловых минут, значит, в одной минуте 251-сантиметровой окружности поместится около 0,0116 см, 0,116 мм или около 116 мкм.

Тесно расположенные предметы, размером меньше этого значения, будут сливаться в один.. При плотности картинки 300 PPI размеры пикселя (2,54(см)/300) составят около 0,00847 см или 84,7 мкм. Это меньше, чем 116, а значит, маркетологи Apple не соврали: Retina экран у Айфона действительно имеет пиксели меньше, чем их может различить здоровый среднестатистический человеческий глаз с расстояния 40 см.. Раз 300 PPI в смартфоне – это больше, чем разрешение глаз человека, сильно превышать эту цифру нет смысла. Все равно, разница между 300, 400 и 600 PPI будет бросаться в глаза лишь людям, у которых острота зрения намного выше среднестатистической.8К-экран с разрешением 8640х4320 (2:1) и диагональю 6″ будет иметь плотность пикселей около 1600 PPI, при их размере 15 мкм. Это примерно в 5-10 раз больше, чем нужно среднестатистическому глазу.. Какой вывод? В смартфонах разрешение 8К абсолютно не нужно при нормальном использовании.
Чтобы человек хорошо видел разницу между 4К и 8К, он должен обладать зрением с остротой порядка 500%. Такие уникумы бывают, но очень редко. Поэтому и таблица Сивцева позволяет оценивать остроту зрения только до 200% (видны все буквы в самом нижнем ряду с 5 метров).. Смысл от 8К в смартфоне может быть только для использования его в VR-гарнитуре. В обычном использовании такой экран будет сильно нагружать железо, но толку от этого не будет.. Покупая большой телевизор, человек обычно смотрит его с расстояния до 10 метров. Снова вспоминаем формулу окружности, перемножаем: 2*1000*π=6283 см.
Именно в такую сферу вписывается телевизор, на который смотрят с 10 метров. Делим 6283 см на 21600 минут: 6283/21600=0,29 см в угловой минуте. 0,29 см – это 2,9 мм. Именно при таких размерах соседние пиксели начинают сливаться воедино для глаза.. Разрешение 4К телевизора составляет 3240х2160 пикселей. Если умножить 3240 на 2,9 мм – получаем 9396 мм, 2160 на 2,9 – 6264 мм. То есть, чтобы человек различал пиксели в 8К с 10 метров, телевизор должен иметь размеры больше 9,4 на 6,3 метра, диагональ больше 11,3 метров или 440 дюймов.
Это уже не ТВ, а настоящий кинотеатр.. В современных кинотеатрах IMAX используются экраны с размерами в среднем около 22х12 метров. Это больше, чем полученные цифры, следовательно, с расстояния 10 метров и ближе человек будет отличать пиксели на 4К. Поэтому в кинотеатрах смысл от внедрения 8К однозначно есть. Ведь при таком разрешении линейные размеры пикселя уменьшатся вдвое, следовательно, и различимы они будут с расстояния не 10 метров, а 5.. А теперь «приблизимся» к экрану впятеро, на расстояние двух метров. Соответственно, линейные размеры различимого пикселя уменьшатся тоже впятеро, с 2,9 до 0,58 мм.
Размеры 4К экрана в таком случае составят 1879х1252 мм или 1,9х1,3 метра, диагональ – 2,25 метра или 88 дюймов. Именно при такой (или большей) диагонали человек с нормальным зрением начинает ощущать разницу между 4К и 8К, смотря на экран с 2 метров.. Читайте также: Телевизоры на CES 2019: огромные 8K-экраны и сворачивающиеся OLED-дисплеи. Если идти дальше в сторону уменьшения, и взять телевизор с диагональю 43″ (примерно вдвое меньше 88″), то минимально различимые линейные размеры пикселей тоже уменьшаются вдвое. Это значит, что с двух метров человек увидит разницу между 2К (FullHD) и 4К, а чтобы отличить 4К и 8К, понадобится приблизиться на метр.. А теперь признавайтесь: как часто вы смотрите телевизор с метрового расстояния? Кажется, я могу ответить за вас: почти никогда. То есть, используя 43-дюймовый телевизор, на практике вы не столкнетесь с ситуацией, в которой разрешения 4К будет недостаточно для глаз.