Разрешение глаза в пикселях: «Острее, чем человеческий глаз». Samsung нацелилась на создание 600-мегапиксельной матрицы

Содержание

«Острее, чем человеческий глаз». Samsung нацелилась на создание 600-мегапиксельной матрицы

Вот и появился ответ на вопрос о технологическом пределе разрешающей способности мобильных камер (вроде как).

В соответствующем пресс-релизе лидер рынка мобильных камер Samsung сделала весьма громкое заявление о намерении выпустить фотоматрицы, которые превзойдут по остроте зрения возможности человеческого глаза. Для справки, человеческий глаз воспринимает мир с «разрешением», эквивалентным примерно 500 млн пикселей. В то же время Samsung прямо говорит о сенсорах разрешением вплоть до 600 Мп!

Разумеется, пока что никаких конкретных сведений об этих революционных сенсорах нет, как нет и примерных сроков их выпуска. О предназначении этих самых сенсоров тоже конкретных данных нет. В то же время, как отмечает Samsung, если сейчас смартфоны выступают главной областью применения сенсоров высокого разрешения, то вскоре к ним присоединяться автономные транспортные средства, IoT, дроны и другие категории продуктов.

Говоря о смартфонах, можно вспомнить, что переход с этапа 64 Мп на 108 Мп в камерах Samsung занял всего полгода — именно сенсор такого разрешения (второго поколения) используется в актуальном флагмане Galaxy S20 Ultra. Кроме того, если верить последним слухам, к середине года Samsung перейдет на следующий этап с выпуском дюймового сенсора следующего поколения разрешением 150 Мп.

«Samsung гордится тем, что является лидером в области фотоматриц с высокой разрешающей способностью. Компания готова перейти к следующему этапу эволюционного развития с широким ассортиментом продуктов, отвечающим разнообразным потребностям производителей устройств. Используя инновационный потенциал, мы полны решимости открыть бесконечные возможности в пиксельных технологиях. Мы говорим о сенсорах, которые смогут захватывать больше деталей, чем человеческий глаз».
Йонгин Пак, исполнительный вице-президент и глава направления сенсоров Samsung Electronics

Также Samsung изучает возможность разработки специальных сенсоров, которые будут работать в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах (невидимых для человеческого глаза).

Источник: Samsung

Каково разрешение человеческого глаза (или сколько мегапикселей мы видим в каждый отдельный момент времени)

Очень часто фотографы, а иногда и люди из других специальностей, проявляют интерес к собственному зрению.

Вопрос, казалось бы, простой на первый взгляд… можно погуглить, и всё станет ясно. Но практически все статейки в сети дают либо «космические» числа — вроде 400-600 мегапикселей (Мп), либо это и вовсе какие-то убогие рассуждения.

Поэтому постараюсь кратко, но последовательно, чтобы никто ничего не упустил, раскрыть эту тему.

Начнём с общей структуры зрительной системы

Сетчатка
Зрительный нерв.
Таламус(ЛКТ).
Зрительная кора.

Сетчатка состоит из трёх типов рецепторов: палочки, колбочки, фоторецепторы(ipRGC).
Нас интересуют только колбочки и палочки, так как они создают картинку.

Колбочки воспринимают синий, зелёный, красный цвета.
Палочки формируют яркостную составляющую с наибольшей чувствительностью в бирюзовом цвете.

Колбочек в среднем 7 млн, а палочек — около 120 млн.

Практически все колбочки расположены в центральной ямке FOVEA (жёлтое пятно в центре сетчатки). Именно fovea отвечает за самую чёткую область зрительного поля.
Для лучшего понимания проясню — fovea покрывает ноготь на мизинце на вытянутой руке, разрешающий угол примерно 1,5 градуса. Чем дальше от центра fovea, тем более размытую картинку мы видим.

Плотность распределения палочек и колбочек в сетчатке.

Палочки отвечают за восприятие яркости/контраста. Наибольшая плотность палочек — примерно по-середине между центральной ямкой и краем сетчатки.

Интересный факт — многие из вас замечали мерцание старых мониторов и телевизоров при взгляде на них «боковым зрением», а когда смотрите прямо, то всё отлично, было, да?)

Это происходит по причине наибольшей плотности палочек в боковой части сетчатки. Чёткость зрения там паршивая, зато чувствительность к изменению яркости — самая высокая.
Как раз эта особенность и помогала нашим предкам быстро реагировать на самые мелкие движения на периферии зрения, чтобы тигры не пооткусывали им задницы)

Итак, что мы имеем — сетчатка содержит суммарно около 130 Мп. Ура, вот и ответ!

Нет… это только начало и цифра далека от верного значения.

Вернёмся снова к центральной ямке fovea.

Колбочки в самой центральной части ямки «umbo» имеют каждая свой аксон (нервное волокно).

Т.е. эти рецепторы, можно сказать, самые приоритетные — сигнал от них почти напрямую поступает в зрительную кору мозга.

Колбочки, расположенные дальше от центра, уже собираются в группы по несколько штук — они называются «рецептивные поля».

Например, 5 колбочек соединяются с одним аксоном, и дальше сигнал идёт по зрительному нерву в кору.

На этой схеме как раз показан случай такой группировки нескольких колбочек в рецептивное поле.

Палочки, в свою очередь, собираются в группы по несколько тысяч — для них важна не резкость картинки, а яркость.

Итак, промежуточный вывод:

каждая колбочка в самом центре сетчатки имеет свой аксон,
колбочки на границах центральной ямки собираются в рецептивные поля по несколько штук,
несколько тысяч палочек соединяются с одним аксоном.

Здесь начинается самое интересное — ~130 миллионов рецепторов превращаются за счёт группировки в 1 миллион нервных волокон (аксонов).

Да, всего один миллион!

Но как же так?!

В фотиках матрицы по 100500 мегапикселей, а наши глаза всё равно

субъективно круче!

Сейчас и до этого доберёмся)

Значит, 130 Мп превратились в 1 Мп, и мы каждый день смотрим на мир вокруг… хорошая графика, не так ли?)

Есть пара инструментов, помогающих нам видеть мир вокруг почти постоянно почти чётким:

1.Наши глаза совершают микро- и макросаккады — что-то типа постоянных перемещений взгляда.

Макросаккады — произвольные движения глаз, когда человек рассматривает что-то. В это время происходит «буферизация» или слияние соседних изображений, поэтому мир вокруг нам кажется чётким.

Микросаккады — непроизвольные, очень быстрые и мелкие (несколько угловых минут) движения.

Они необходимы для того, чтобы рецепторы сетчатки банально успевали насинтезировать новых зрительных пигментов — иначе поле зрения просто будет серым.

2.Ретинальная проекция

Начну с примера — когда мы читаем что-то с монитора и постепенно крутим колёсико мышки для перемещения текста, то текст не смазывается… хотя должен) Это очень занятная фишка — здесь в работу подключается зрительная кора.

Она постоянно держит в буфере картинку и при резком смещении объекта/текста перед зрителем быстро смещает эту картинку и накладывает на реальное изображение.

А как же она знает, куда смещать?

Очень просто — Ваше движение пальцем по колёсику уже изучено моторной корой до миллиметров… Зрительная и моторная области работают синхронно, поэтому Вы не видите смаза.

А вот когда кто-то другой крутанёт колёсико….:)

Зрительный нерв

С каждого глаза выходит зрительный нерв плотностью ~1 Мп

(от 770 тысяч до 1,6 млн пикселей — кому как повезло)

, дальше нервы с левого и правого глаз пересекаются в

оптической хиазме

— это видно на первой картинке — происходит смешение аксонов примерно по 53% с каждого глаза.

Потом два этих пучка попадают в левую и правую части таламуса — это такой «распределитель» сигналов в самом центре мозга.

В таламусе происходит, можно сказать, первичная «ретушь» картинки — повышается контраст.

Далее сигнал из таламуса поступает в зрительную кору.

И здесь происходит невероятное количество процессов, вот основные:

слияние картинок с двух глаз в одну — происходит что-то типа наложения (1 Мп так и остаётся),
определение элементарных форм — палочек, кружочков, треугольников,
определение сложных шаблонов — лица, дома, машины и т.д.,
обработка движения,
покраска картинки. Да, именно покраска, до этого в кору просто поступали аналоговые импульсы разной частоты,
ретушь слепых зон сетчатки — без этого мы бы видели постоянно перед собой два тёмно-серых пятна размером с яблоко,
ещё уйма «фотошопа»,
и наконец, вывод финального изображения — то, что вы и называете зрением — феномен зрения.

Так почему же, спросите вы, мы не видим отдельных пикселей? Картинка должна быть совсем убогая, как на старой приставке!

В этом и заключается суть феноменологии зрения — у вас ОДНА зрительная система. Вы не можете посмотреть на свою же картинку со стороны.

Если бы человек обладал двумя зрительными системами и по желанию мог переключиться с системы 1 на систему 2 и оценить как работает первая система — тогда да, ситуация была бы печальная 🙂

Но имея одну зрительную систему ВЫ сами и являетесь этой картинкой, которую видите!

Зрительная кора сама осознаёт процесс зрения. Перечитайте это несколько раз.

При травме первичной зрительной коры человек не понимает, что он слеп — это называется анозогнозия, т.е. картинку он совершенно не видит, но при этом может нормально ходить по коридору с препятствиями(первая ссылка в списке).

Здесь я сделаю небольшое отступление и дам краткое пояснение, почему же свет, проходя через роговицу, хрусталик, стекловидное тело и все слои нейронов сетчатки не искажается так сильно, как мы предполагаем. Если сравнивать чистоту и степень аберраций, то нашему глазу далеко до хорошей оптики в современной фото-видео технике.
Всё дело в рецептивных полях — РП (имеются ввиду поля в сетчатке, ЛКТ и отделе коры V1). Одна из задач РП — увеличение микро-контраста изображения. Сетчатка получает слегка размытую картинку, а после этого в процессе нескольких этапов повышения контраста мы видим вполне детализированное изображение. Сама суть увеличения контраста состоит в сужении градиентов, как на примере ниже:

Завершая эту, надеюсь, краткую и понятную статью, хочу напомнить — мы все имеем картинку в ~1 Мп… живите с этим 🙂

Литература:
Дэвид Хьюбел — «Глаз, мозг, зрение»
Стивен Палмер — «От фотонов к феноменологии»
Баарс Б., Гейдж Н. — «Мозг, познание, разум»
Джон Николлс, А. Мартин, Б. Валлас, П. Фукс — «От нейрона к мозгу»
Майкл Газзанига — «Кто за главного?»

Ссылки:

https://www.cell.com/fulltext/S0960-9822(08)01433-4
https://iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=2161180
https://en.wikipedia.org/wiki/Fovea_centralis
https://en.wikipedia.org/wiki/Photoreceptor_cell

UPD: поступило заметное количество комментариев/вопросов про цветоощущение. Если эта тема интересна — напишите тег #цветоощущение — займусь созданием статьи.
UPD:UPD: Статья про цвет

Нужны ли нашим глазам 8К экраны — Александр Навагин — Хайп

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?

Какое разрешение у глаза человека

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.

Объекты на горизонте, размером менее 1′, глаз разделить не может © Horizon Strategies

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.

1 угловая минута соответствует объекту, размером с мяч, расположенном на расстоянии 750 метров…… или блохе – на расстоянии 7,5 метров

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.

Нужно ли 8К в смартфонах?

Презентуя когда-то iPhone 4 с экраном Retina, Стив Джобс заявил:

300 PPI – это предел, выше которого человеческая сетчатка уже не может различать отдельные пиксели при просмотре с 10-12 дюймов (31-36 см).

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.

Стив Джобс не соврал про 300 PPI, а ведь разрешение iPhone 4 было всего лишь 1К © CBS News

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.

8К нужно в VR-гарнитурах, так как в них экран располагается прямо перед глазами © Howtoshtab

Нужно ли 8К в кинотеатрах и телевизорах?

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.

Сравнение размеров человека и экрана, на котором разница между 4К и 8К видна невооруженным глазом с 10 метров

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.

Сравнение размеров человека и экрана, на котором разница между 4К и 8К видна невооруженным глазом с 2 метров

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. Следовательно, относительно небольшие телевизоры, с диагональю около 50″, «плюс-минус трамвайная остановка», не нуждаются в 8К.

Конечно, повышение разрешения – это и в плане маркетинга выгодно, и позволяет охватить более широкую аудиторию. Ведь люди с «орлиным зрением» будут рады повышению четкости картинки, даже если другие ее уже не ощущают. Но расчеты показывают, что внедрение экранов с разрешением 8К имеет выраженный смысл только в кинотеатрах и больших ТВ. На «обычных» телевизорах это не так нужно, а на смартфонах вообще не имеет смысла, ибо 8К на 5-6 дюймах намного превышает разрешение глаза.

Учитывая, что даже с 4К нехватка разрешения экрана в большинстве случаев не стоит, гораздо полезнее будет работать над другими аспектами качества картинки. Вместо наращивания «кукурузных» пикселей, инженерам стоит работать над улучшением однородности подсветки (привет, черно-серые углы на IPS), повышением яркости и контрастности, расширением динамического диапазона картинки. К счастью, именно этим они сейчас и занимаются, разрабатывая новые OLED дисплеи, внедряя технологии HDR, HDR+, и т.д.

Каково разрешение человеческого глаза? Ответы на удивительные вопросы!

Каково разрешение человеческого глаза в мегапикселях? Достоверных и точных оценок дать нельзя из-за принципиально разного устройства сенсорного аппарата нашего зрения и цифровых камер. Однако эксперт в области фотографии, научный сотрудник американского Планетологического института Роджер Кларк провел приблизительные расчеты разрешающей способности глаза, получив внушительную цифру в 576 мегапикселей. Он же указал и светочувствительность сетчатки — около 800 ISO.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как космические аппараты пролетают сквозь пояс астероидов и не сталкиваются с ними?

Выражение «пояс астероидов» достаточно условно: орбиты составляющих его тел расположены на очень широком пространстве с радиусом от 2,1 до 3,3 астрономических единиц. И хотя общее число астероидов диаметром более метра в нем оценивается в 800 триллионов, они оказываются распределены по объему в десятки триллионов триллионов кубических километров. Даже друг с другом крупные объекты пояса соударяются редко — тела в 10 км и более сталкиваются раз в 10 млн лет. Так что на деле баллистикам, наоборот, приходится прилагать большие усилия для того, чтобы траектории их миссий прошли поблизости от нужного астероида. Встретиться же с ними случайно почти невозможно.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Почему при включении WiFi точность позиционирования GPS увеличивается? Современные программы навигации используют огромные базы данных с информацией по открытым WiFi-сетям. Входить в беспроводную сеть необязательно: мощность сигнала позволяет оценивать расстояние до известных точек доступа и уточнять текущие показания GPS.

Правда ли, что светодиодные лампы не привлекают насекомых? Привлекают, хотя и заметно меньше. Британские исследователи Гарет Джонс, Стивен Харрис и их коллеги проверили это, поставив эксперименты с использованием ламп накаливания, флуоресцентных светильников и светодиодов. После ночи экспонирования в ловушках, установленных у светодиодных ламп, скопилось примерно вчетверо меньше насекомых, чем у ламп с нитью накаливания, и вдвое меньше, чем у флуоресцентных. Причем для кусачих Culicoides, представителей гнуса, эта разница была еще более явной: 80% из их числа летели к лампе накаливания, и только 5% — к светодиодам.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Чем кошек так привлекает свет лазера?

Движения светового пятна от луча лазера «запускают» у кошек охотничье поведение, напоминая мельтешащие движения потенциальной жертвы, мелкого грызуна. Чем меньше у кошек возможностей удовлетворить эту тягу обычными способами, тем легче их возбуждают такие «посторонние» стимулы. Надо сказать, что сами кошки практически не различают оттенков красного: по словам Джона Брэдшоу, профессора ветеринарии из Бристольского университета, пятно для них выглядит скорее бело-желтым, ближе к естественной окраске грызунов. А вот крупные животные из семейства кошачьих на лазерное пятно практически не реагируют — видимо, на их жертв оно похоже недостаточно.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Всегда ли сутки длились 24 часа? Сегодня сутки продолжаются почти ровно 24 часа, потому что именно за это время Земля совершает полный оборот вокруг своей оси. В прошлом скорость вращения нашей планеты была выше, и сутки на ней длились меньше. Еще 1,3 млрд лет назад они продолжались каких-то 15 часов, так что за год успевало пройти почти 600 дней. К юрскому периоду (около 200 млн лет назад) сутки достигли 22,7 часа, что эквивалентно 386 дням в году, и только пару миллионов лет назад стали привычными для нас 24-часовыми.

В чем разница между белыми и коричневыми куриными яйцами?

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Только в цвете: ни вкусом, ни составом, ни толщиной скорлупы белые и коричневые яйца не различаются. Как правило, куры с белыми перьями несут белые яйца, а бурые — коричневые, хотя это не всегда так. Более надежным индикатором может служить окраска пуха возле ушного отверстия птицы, хотя и это не всегда справедливо. Можно заметить, что окрашенные породы кур обычно крупнее белых, едят больше и несут более крупные яйца, что частично объясняет их более высокую стоимость. Что до особой их пользы или вкуса, то это просто миф, который с успехом используют, продавая коричневые яйца заметно дороже белых. Покупатели же уверены, что доплатили, получив более «здоровый» продукт, и все остаются довольны.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Что означают цветные прямоугольники на тюбиках зубной пасты? Рассказы о том, будто цвет прямоугольника указывает на качество или состав крема или пасты внутри тюбика, — это известная городская легенда. Такие контрастные цветовые метки наносятся при производстве и помогают датчикам автоматизированной упаковочной линии точнее позиционировать тюбики для разрезания, сворачивания или склеивания.

Как действуют смягчители для белья? Такие средства действительно делают ткань мягче — в их состав входят вещества, которые облегчают ее скольжение и повышают подвижность электростатических зарядов. Как правило, молекулы смягчителя содержат длинные «хвосты», сходящиеся на несущей заряд «головке». Положительно заряженными концами они крепко удерживаются на месте (как и волосы, ткани во влажном состоянии заряжены слегка отрицательно), «выставляя наружу» свои цепочки, в которых может накапливаться немного влаги. Вода проводит электричество и даже в незаметных на ощупь количествах позволяет зарядам быстро покидать ткань, не накапливаясь в таком количестве, чтобы «кусаться».

Глаз человека против матрицы смартфона: мегапиксели, разрешение и не только!

Последнее обновление:3 месяца назад

Оценка этой статьи по мнению читателей:

Сегодня у нас будет необычное, но интересное сравнение двух «устройств» для захвата изображения — матрицы смартфона и человеческого глаза.

Если вы думаете, что современная матрица какого-нибудь Redmi Note 10 Pro на 108 Мп (см. наш обзор) во всём уступает глазу, тогда вы сильно ошибаетесь. Эта статья не только позволит вам лучше понять современные мобильные технологии и то, как они будут развиваться дальше, но и по-другому взглянуть на себя.

Конечно, может показаться, что до сих пор ни одна даже профессиональная камера и близко не подошла к возможностям человеческого глаза. А камеры смартфонов — и подавно!

Посудите сами, сколько же должно быть мегапикселей в камере, чтобы она выдала огромную фотографию, заполняющую всё поле зрение и при этом настолько высокого качества, чтобы мы не увидели ни единого отдельного пикселя?

Ведь глаза выдают нам резкую картинку без пикселей. А значит, разрешение «матрицы» нашего глаза (сетчатки), стало быть, запредельно высокое.

Давайте с разрешения и начнем!

Сколько мегапикселей в глазу?

Задав этот вопрос поисковику Google на английском языке, вы получите в ответ конкретную цифру — 576 мегапикселей. Спросив то же, но уже на русском, ответ будет звучать иначе — около 120 Мп. А если бы на этот вопрос отвечал Стив Джобс, он, вероятно, назвал бы цифру ~350 Мп.

Несмотря на то, что все ответы отличаются, они, как минимум, «доказывают», что ни одна современная матрица пока не способна приблизиться к возможностям нашего глаза!

Но почему, собственно, ответы разные? Всё дело в том, что эти расчеты не имеют отношения к реальному устройству глаза.

Глаз на 576 Мп

Представьте, что перед вами огромный экран, который закрывает собой всё ваше поле зрения, то есть, вы не видите ничего, кроме этого экрана. Так вот, для того, чтобы вы не смогли разглядеть отдельные точки на таком дисплее, он должен содержать минимум 576 миллионов пикселей.

Много это или мало? Судите сами: современные 4k телевизоры содержат чуть больше 8 млн пикселей, а ультра-современные 8K-телевизоры могут содержать до 30 млн пикселей и больше! Согласитесь, цифра 576 млн звучит в этом контексте очень убедительной.

То же касается и 350 Мп. Просто при расчете учитывается не самое лучшее зрение, а что-то ближе к средне-статистическому (чем острее зрение, тем больше нужно пикселей в экране и наоборот).

Но какое отношение эти цифры имеют к глазу? Если бы глаз действительно «делал снимки» с разрешением 576 Мп, а затем показывал их нашему сознанию, тогда бы можно было говорить о таком высоком разрешении. Однако в реальности ничего подобного не происходит.

Глаз не делает таких «фотографий», поэтому и цифры вроде 576 или 350 Мп можно отбрасывать сразу. Они вообще не отвечают на поставленный вопрос и не имеют никакого отношения к зрению.

120-мегапиксельный глаз

Это уже более интересная и правдоподобная цифра, которая, впрочем, также не имеет отношения к правильному ответу.

Как и матрица смартфона, «матрица» глаза (сетчатка) состоит из отдельных крохотных светочувствительных элементов. В камере мы называем их пикселями, а на сетчатке — палочками и колбочками (есть еще третий вид «пикселей», но в формировании картинки они не принимают участия).

Количество палочек на сетчатке — от 110 до 120 млн, а колбочек — 6-7 млн. Получается, общее количество светочувствительных элементов — 116-127 млн, что и дает нам те самые усредненные 120 Мп.

Пока что остановимся на этой цифре. Тем более, что она очень близка к современным 108-Мп матрицам смартфонов.

А теперь давайте сравним эти «матрицы».

108-Мп камера смартфона против 120-Мп глаза. Чья матрица лучше?

Любая мобильная матрица со сверхвысоким разрешением (от 48 Мп и выше) устроена примерно одинаково. Это прямоугольная пластинка, на которой размещаются те самые «пиксели» небольшими группами.

Дело в том, что пиксели не способны воспринимать цвет, поэтому над каждым из них нужно дополнительно разместить фильтр — стекляшку, окрашенную в один из 3 основных цветов. И когда весь свет от объектива проходит через такой фильтр, на пиксель попадает только его часть определенного цвета:

То есть, мы как бы раскладываем весь поступающий свет на составляющие части: красную, зеленую и синюю. У нас получается мозаика из 3 цветов. А затем, когда нужно восстановить оригинальный цвет на фотографии, мы снова собираем эти составляющие части в один цвет. Или, говоря профессиональным языком, делаем демозаику.

Но в матрицах с высоким разрешением «стекляшка» (фильтр) устанавливается не над каждым пикселем, а сразу над группой пикселей. Например, в первой 108-Мп матрице Samsung HMX цветные фильтры накрывали сразу 4 пикселя (технология Tetracell), а уже во второй версии Samsung HM1 — 9 пикселей (технология Nona-binning):

И в таком объединении пикселей некоторые пользователи видят подвох. Ведь фактически, если считать по цветам, то у нас нет 108 мегапикселей. Матрица Tetracell выдает 27 Мп (108/4), а Nona-binning вообще видит только 12 цветных мегапикселей (108/9).

Конечно, в реальности всё сложнее, так как есть много алгоритмов и вариантов получить гораздо больше цветов, по-разному складывая пиксели. Но этот подвох — сущий пустяк в сравнении с тем, как устроена «матрица» глаза!

Реальный размер «матрицы»

Сетчатка глаза (аналог матрицы) не прямоугольная, как в камере смартфона, а сделана в виде «полусферы», растянутой на задней внутренней стенке глазного яблока:

Схема глаза в разрезе, вид сбоку

На иллюстрации выше сетчатка показана серым цветом. С учетом того, что она покрывает около 72% всей площади глазного яблока, мы получаем просто гигантскую матрицу в сравнении с матрицей смартфона. Даже если речь идет о самой крупной 108-Мп матрице, ее площадь минимум в 10-14 раз меньше сетчатки.

Но если со смартфоном весь подвох заключался в объединении пикселей, то с глазом всё куда серьезнее.

Начнем с того, что за цвет отвечают только «пиксели» под названием колбочки, которых в глазу не более 7 млн. То есть, даже чисто теоретически наш глаз способен выдать цветную картинку в разрешении всего 7 Мп. А это уже даже не уровень 4K!

Вы можете себе представить огромную фотографию, занимающую всё поле зрения, которая состоит всего лишь из 7 Мп? Конечно же, с таким низким разрешением размер матрицы уже не играет никакой роли. Снимки будут в любом случае отвратительного качества.

Но почему же тогда картинка, которую мы видим, настолько чёткая?

Всё дело в том, что большая часть колбочек (цветных светочувствительных «пикселей») собрана в крохотной ямке по центру сетчатки. Здесь же полностью отсутствуют палочки («пиксели», воспринимающие только яркость). Фактически, «матрица» нашего глаза, фиксирующая максимально четкое цветное изображение, выглядит вот так:

Согласитесь, теперь уже смартфон кажется куда более серьёзным и качественным инструментом на фоне этого незначительного кусочка сетчатки.

И только в этом месте изображение на сетчатке максимально резкое. Это примерно кусочек изображения 2×2 см на расстоянии вытянутой руки. Вся остальная картинка очень размыта и чем дальше от этого центрального кусочка, тем плачевнее ситуация.

Естественно, это справедливо именно для одного «снимка». Если вы захотите проверить эту информацию и посмотреть чуточку левее, то уже в этой точке будет максимальная резкость, а участок правее окажется смазанным. Просто ваших глаза сфокусируют новую область изображения на центральную ямку.

Но и это еще не все!

«Биннинг пикселей» на матрице глаза

Как уже было сказано выше, на мобильных матрицах пиксели объединяются в группы по 4 или 9 штук. Эта технология называется биннингом пикселей и главная ее цель — улучшить качество снимка, сократив количество шумов.

Точно такая же технология используется и в «матрице» нашего глаза. Только там объединяются не 4 или 9 «пикселей» в одну нервную клетку, а десятки, сотни и даже тысячи палочек и колбочек! Если брать в среднем, то можно считать, что «пиксели» глаза объединяются по 100 штук.

И здесь, в отличие от смартфона, мы имеем дело с реальным физическим объединением сигнала. То есть, мы не можем считать сигнал с одной палочки, которая объединена в группу из 1000 палочек/колбочек. Считывается только общий сигнал всей группы (как одна точка). Просто у нас физически только около миллиона «проводков», выходящих из глаза и идущих в мозг.

На смартфоне же каждый пиксель подключен отдельным проводом и мы считываем по отдельности каждый из 108 миллионов пикселей, даже если собраны в группы и накрыты одним цветным фильтром. А объединение сигнала происходит уже после его считывания. Таким образом:

Реальное разрешение глаза приближается к цифре в 1.3 Мп! А это уровень кнопочного телефона 15 летней давности…

И практически вся эта детализация уходит на крошечный «центр кадра», так как именно в центральной ямке колбочки не объединяются в группы, чтобы картинка оставалась максимально четкой.

Дыра в матрице!

Казалось бы, что еще можно придумать, чтобы испортить матрицу глаза? Может добавить «мертвые зоны» на матрицу? Так и есть!

Примерно по центру каждого глаза, недалеко от главного резкого участка (центральной ямки), находится место, куда выходят все «провода» (аксоны) от наших пикселей и одним общим «кабелем» (оптический нерв) идут в мозг:

В этом месте нет никаких светочувствительных элементов и поэтому «слепые пятна» находятся прямо у нас перед глазами.

Если вы читаете эту статью с монитора компьютера (с большого экрана), тогда просто закройте, например, правый глаз и посмотрите левым глазом с расстояния ~20-30 см на плюсик, изображенный справа. В этот момент огромный черный кружок слева просто исчезнет, так как он попадет прямо на слепое пятно:

Естественно, вы не должны никуда переводить взгляд, иначе глаз снова проделает свой трюк — сфокусирует эту область в центральную ямку.

Можно поступить еще проще. Вытяните левую руку вперед и посмотрите левым глазом на свой большой палец, выставленный вверх. Теперь не отводя взгляд в сторону, медленно отводите руку в лево и в какой-то момент (где-то левее на 20 см от центральной точки) большой палец просто исчезнет, попав в «слепую зону».

Эти слепые пятна на глазах присутствуют постоянно, но когда мы смотрим двумя глазами — правый глаз добавляет картинку в слепое пятно слева и наоборот. А когда смотрим только одним глазом, мозг пытается как-то незаметно зарисовать пятно чем угодно, например, цветом, окружающим слепое пятно).

Но и это еще не все! Не забывайте, что сетчатку глаза нужно как-то питать, а значит на ней должны быть сосуды. Эти сосуды действительно есть, и они отбрасывают тень на «фотографию». Но мы не видим эти тени, так как мозг к ним уже давно привык и понял, что их нужно не показывать сознанию, а зарисовывать, как в фотошопе.

Думаю, теперь вы готовы увидеть пример снимка, который выдает 1.3-Мп матрица глаза. Если вы ожидали увидеть качество хотя бы на уровне кнопочной Nokia 15-летней давности, то всё еще хуже:

Конечно, это лишь наглядный пример, сделанный на компьютере, но он хорошо передает основной смысл.

Мы видим маленькую четкую область по центру, слепое черное пятно справа, тени, отбрасываемые сосудами. И крайне низкое качество 1.3-Мп снимка. Да и цвета по краям практически отсутствуют, так как там мало колбочек и много палочек. Единственный нюанс — здесь не показан нос, который постоянно присутствует в кадре и мешает просмотру, но мозг его «вытирает» на снимках.

А еще забавный факт заключается в том, что мобильные телефоны уже давно перешли на технологию BSI, суть которой заключается в том, что вся обвязка пикселей (провода) размещается позади светочувствительных элементов. То есть, ничего не препятствует движению света:

Новые (слева) и старые (справа) пиксели

Но глаз был разработан гораздо раньше появления технологии BSI. Поэтому здесь светочувствительные элементы находятся в самом низу, за несколькими слоями проводов (нервов) и других клеток (по большей части прозрачных):

И прежде, чем мы поймем почему же вопреки всему этому мы видим окружающий мир так хорошо, давайте еще сравним производительность матриц при плохом освещении.

Матрица смартфона против сетчатки при плохом освещении

Когда света становится очень мало, каждый фотон на счету! Фотон — это мельчайшая неделимая порция света. На матрицу смартфона или сетчатку не может упасть половина или четверть фотона.

Когда фотон поглощается пикселем матрицы, кусочек кремния высвобождает 1 электрон (подробнее). Чем больше фотонов поглотится, тем больше электронов появится. А чем больше электронов — тем ярче будет эта точка на итоговом снимке.

И здесь важно использовать все фотоны максимально эффективно. То есть, желательно, чтобы каждый фотон, попавший на пиксель, привел к появлению электрона. Хотя это не всегда так.

Представьте, насколько ужасной была бы матрица, поглощающая только каждый десятый фотон?! Их и так очень мало при плохом освещении, а здесь еще и 90% фотонов просто тратятся впустую.

Знаете ли вы какая эффективность современных матриц на 64 или 108 мегапикселей? Примерно 120%! То есть, если на матрицу попадает 100 фотонов, они могут «создать» до 120 электронов. Это превосходный показатель.

А теперь посмотрим на наш глаз. Чтобы активировать хотя бы одну колбочку («цветной пиксель»), нужно гораздо больше фотонов, чем требуется для активации одной палочки («пиксель», учитывающий только яркость). Поэтому в темноте недостаточно света для активации колбочек и мы «делаем снимки» только черно-белыми палочками.

Если в матрице смартфона фотоны поглощают кусочки кремния, то в палочках этим занимаются специальные молекулы под названием родопсин. Одна молекула родопсина может поглотить 1 фотон света.

Вот как выглядит такая палочка:

Черно-белый пиксель (палочка)

Обратите внимание на «полку» с дисками. В каждом таком диске находится 10 тыс. молекул родопсина. То есть, каждый диск способен поглотить 10 тысяч фотонов. А теперь следите за цифрами:

На сетчатке глаза 120 млн палочек
В каждой палочке 1000 дисков
В каждом диске 10 тыс. молекул родопсина

Итого, «матрица» глаза способна поглотить около 1.2 квадриллиона фотонов (1 квадриллион — это миллион миллиардов). А 108-Мп матрица смартфона с самыми современными эффективными пикселями может поглотить около 600 миллиардов фотонов, что примерно в 2000 раз меньше.

Но проблема в том, что этих фотонов ночью очень мало. Днем такое преимущество дает гораздо лучший динамический диапазон, но как быть ночью?

Всего одного фотона достаточно для того, чтобы активировалась одна палочка. Но эта палочка не отправит никакого сигнала в мозг и мы не увидим картинку. Для этого нужно активировать хотя бы 10 палочек. И здесь мы возвращаемся к вопросу об эффективности «матрицы» глаза.

Если у смартфона она превышает 100%, то для глаза этот показатель не дотягивает и до 20%. То есть, из 100 фотонов, попавших на сетчатку, палочками поглотится в лучшем случае 20 фотонов. Остальное будет «утилизировано» специальным слоем, который предотвращает хаотическое движение фотонов внутри глаза, чтобы не возникало никаких отражений, «засветки» и прочих проблем.

Именно из-за такого поглощения всех «лишних» фотонов наш зрачок кажется черным. Оттуда просто не возвращается свет. А если бы возвращался, мы бы видели кровь в сосудах задней части глаза.

Собственно, иногда это и происходит, когда мы используем вспышку (яркий источник света) при плохом освещении. Зрачки не успевают отреагировать на мощный поток света и прикрыть «диафрагму объектива». Слишком много фотонов залетает в глаз и, отражаясь, вылетает оттуда.

Процессор как секрет успеха! Или что нас ждет дальше?

Возможно, вы уже догадались, что весь секрет качественного изображения заключается в мощнейшем «процессоре» обработки фотографий. Мозг действительно получает плохую картинку, если сравнивать ее с тем, что выдает смартфон.

Но глаза работают не покадрово. Они непрерывно ритмично совершают очень мелкие движения (саккады), сканируя сцену своими жалкими 1.3 мегапикселями.

Мозг объединяет две плоские картинки с двух глаз и строит трехмерное изображение. Он убирает тени от сосудов, силуэт носа, разукрашивает слепые пятна, делает догадки и превращает их в «реальную» картинку.

Чтобы вы осознали масштаб его художественной самодеятельности, скрытой от вашего сознания, просто посмотрите на луну или солнце. Вы замечали, какие они громадные над горизонтом и мелкие в зените?

Бывало ли у вас такое, что вы даже говорили кому-то полюбоваться большой и красивой луной (и желательно сделать это быстрее, пока она не поднялась вверх и не стала маленькой)?

Что же это за такое загадочное физическое явление? Может всё дело в орбитах? Или в атмосфере, которая как-то не так преломляет свет и увеличивает размеры небесных тел?

На самом деле, ни солнце, ни луна никак не изменяют своих размеров, будь они в зените или над горизонтом. Это просто ваш мозг так развлекается, «делая снимок» маленькой луны над горизонтом, а затем в своем «фотошопе» увеличивает ее до захватывающих размеров и демонстрирует результаты своей работы вашему сознанию.

Вы поражаетесь его талантам, звоните знакомым и советуете посмотреть на эту красоту. Но объективно никакой красоты нет. Ваши знакомые посмотрят на крохотную луну, а их мозг точно также «отфотошопит» снимок, сделав луну покрупнее и поэффектнее. И вы вместе насладитесь несуществующим пейзажем!

Просто осознайте весь это сюрреализм.

Те жалкие 1.3 Мп, которые фактически поступают в мозг — это лишь незначительный процент от той картинки, которую мы видим. Всё остальное — это, если так можно выразиться, вычислительная фотография. И именно по этому пути пошло развитие смартфонов.

Разница лишь в том, что смартфон должен делать четким весь снимок, а не только его кусочек в центральной части, как это делает мозг. Поэтому матрица смартфона в целом выдает гораздо более качественное и четкое изображение, нежели сетчатка глаза. И в этом плане технологии давно опередили биологию.

Будет интересно наблюдать за реакцией людей, когда все смартфоны будут проделывать тот же трюк с луной, что и наш мозг. И не только с луной!

Эстеты будут выражать свое недовольство тем, что смартфоны больше не передают реальность, а занимаются ерундой: «Зачем мне фотошоп!? Я хочу видеть натуральный снимок! Где старые-добрые времена, когда в камере была главной физика, а не алгоритмы!?»…

И эти же люди даже не будут догадываться, что «реальность» — это плод их воображения, рисунки, жестко обработанные «фотошопом» мозга.

Алексей, глав. редактор Deep-Review

P.S. Мы открыли Telegram-канал и сейчас готовим для публикации очень интересные материалы! Подписывайтесь в Telegram на первый научно-популярный сайт о смартфонах и технологиях, чтобы ничего не пропустить!

Сколько «мегапикселей» может видеть человеческий глаз?

Сколько «пикселей» фиксирует человеческий глаз, на самом деле не отвечает на этот вопрос. Это приравнивается, например, к тому моменту, когда изображение, сделанное вами с помощью камеры, будет взорвано, чтобы быть достаточно большим, чтобы охватить все поле зрения зрителя. При таком размере оригинальная фотография должна была бы быть приблизительно 576 Mp.

Детализация изображения обычно измеряется в DPI (точках на дюйм), и даже в этом случае размер и расстояние от зрителя должны быть фиксированными, чтобы определить, насколько плотными должны быть точки, чтобы человеческий глаз больше не был могу сказать, что они точки.

Высококачественная печать, сделанная для среднего расстояния считывания (18-24 дюйма), составляет порядка 5-10K DPI. Для 1-дюймового квадратного изображения (@ 10K), которое составляет 100 Мп прямо здесь … для 1×1-дюймового изображения.

Проблема в том, что, хотя общей сцене может потребоваться только 576 Мп, когда глаз фактически фокусируется на определенной области, вся его острота проявляется в этой области. Таким образом, изображение 1×1 дюйма должно быть гораздо более высокой плотности, чтобы «обмануть» глаз.

Чтобы сделать изображение достаточно большим и в то же время достаточно подробным, чтобы сфокусироваться на нем, ну, в общем, количество мегапикселей огромно. Вот почему вы видите очки используются. Экран гораздо ближе к глазу, что делает изображение более плотным и при этом выглядит большим.

Скажем, у вас есть камера 5 Мп. Это примерно 2200 х 2200 пикселей. Если датчик (CCD) составляет примерно 1 на x 1 дюйм, то есть … как вы уже догадались, 2200 точек на дюйм.

Теперь увеличьте это до 8 х 8 на фотографии, и это только 275 точек на дюйм. Нигде около 5000 точек на дюйм вам не нужно для печати высокого качества. (однако, если вы посмотрите на это в 8 раз дальше …)

Честно говоря, 2K DPI подходит для стандартного отпечатка (расстояние чтения @), а при просмотре фотографии на небольшом экране (или распечатке) она выглядит гораздо более «реальной».

Чтобы получить разрешение 4×5 @ 5K DPI, вам понадобится 500 Мп. @ 2K тебе все равно понадобится 80 Mp. Грубо говоря, 24-мегапиксельная (CCD) камера соответствует 35-мм качеству пленки.

Конечно, есть много методов улучшения, которые вы можете использовать, чтобы «заполнить» недостающую плотность, когда у вас есть цифровое изображение.

Но если вам нужны большие картинки, старый фильм о моде может быть сделан в гораздо больших размерах, чем ПЗС (например, пленка 8 на 10 дюймов: http://answers.yahoo.com/question ) / index? Qid = 20061123192628AANDiGx)

Сколько пикселей нам нужно? | Мир технологий

ПрактикаМир технологий

Андрей Виноградов | 01.07.2014

Не всегда увеличение количественных характеристик ведет к улучшению устройства – важны физические особенности конкретного человека.Мне часто задают вопросы о количественных характеристиках устройств. Сколько мегапикселей в фотокамере достаточно? Монитор с каким разрешением взять? Жесткого диска какого объема хватит для хранения архива видео?

Если по поводу мегапикселей можно ответить просто: чем больше, тем лучше (см. «Как устроена матрица фотокамеры»), а емкость накопителя легко вычислить, то на другие вопросы так сразу не ответишь. В частности, по качеству звука и выбору акустики.

Индустрия Hi-End хоть и не может похвастать массовостью (из-за высочайших цен), тем не менее людей, полагающих, что кабель за $1000 заметно улучшит качество звука, если его установить вместо 100-баксового, немало. Правы ли они?

Я сам люблю хороший звук и давно увлекаюсь темой Hi-Fi. Помню, как несколько лет назад посетил пресс-конференцию производителя компонентов Hi-End, после которой окончательно уяснил: в сверхдорогой технике главную роль играет не только качество звука, но и образ. Выступавший долго и с упоением рассказывал, как инженеры компании годами (!) разрабатывали межблочный кабель, который «не имеет альтернатив и значительно улучшает качество звучания». Разумеется, использовались «лучшие материалы, защищенный от вибраций и других вредных факторов разъем». Стоил продукт каких-то $1000, немного по меркам Hi-End. Однако когда я предложил провести слепой эксперимент, чтобы определить, когда и какой кабель используется, то получил ответ, мол, в компании работают инженеры такой классификации и в таких помещениях, что это можно уловить. Хорошо, допустим. Но, во-первых, у многих ли покупателей есть специальная, акустически подготовленная комната, а во-вторых, столь тонким слухом могут обладать лишь единицы. И здесь мы приходим к важному выводу: физические особенности человека – наиболее важная характеристика при выборе акустики, и ответить однозначно, какая модель для него лучше, может только сам пользователь.

Теперь к мониторам. С легкой руки Apple, выпустившей ноутбук на IPS-матрице Retina со сверхвысоким разрешением, производители поддержали гонку мегапикселей. Но, в отличие от сферы фото, в большинстве случаев эта гонка не имеет смысла. Почему? Цветопередача изображения характеризуется типом матрицы – это наиболее важная характеристика при выборе монитора. Однако далеко не всегда можно сказать, что IPS лучше TN или VA. Я знаю людей, которым не нравятся матрицы VA, и даже тех, у кого глаза устают от IPS. В этом смысле дешевые дисплеи на базе TN, как ни странно, наиболее универсальны.

Что же касается разрешения матрицы Retina, я не просто так употребил в его адрес приставку «сверх». Хорошо известно: человеческий глаз способен различить плотность пикселей до 300 т/д. Именно поэтому данный показатель принят за стандарт в типографской продукции. Стоит учитывать и расстояние, с которого вы смотрите на объект. Если можете различить эти 300 линий с 30 см, то с 50 см – уже не факт. Безусловно, если приблизиться к экрану вплотную, то пиксели легко разглядишь, однако в реальной жизни так никто не поступает.

Немаловажно и то, что, когда мы работаем за компьютером, смотрим кино или занимаемся чем-то другим, наше зрение действует по сложному алгоритму. Кроме разрешающей способности глаза, важную роль играет то, как мозг обрабатывает сигнал. Для нашего с вами удобства мозг может повышать разрешение только в определенных местах, а в менее важных – снижать. Кроме того, если зрение не идеально, повышенное разрешение может и вовсе сыграть злую шутку, ведь при увеличении плотности пикселей детали становятся мельче. Конечно, можно увеличить шрифт, значки и т. д., но зачем все эти мучения? Я вполне допускаю, что есть люди, которые могут с полуметра различить пиксели на экране девайса даже при плотности выше 300 т/д, но ведь их единицы, а нам внушают, дескать, 13-дюймовый ноутбук с разрешением 1366×768 вообще не стоит покупать из-за ужасного качества экрана. Особенно удивляет, что среди «агитаторов» немало моих коллег-журналистов.

Предлагаю вам провести тест. Попросите продавца поставить рядом три телевизора одной диагонали, но разного разрешения – HD Ready, Full HD, 4K – и запустите один и тот же фильм. Многие ли с трех метров поймут, где из них какой? Да, качество контента тоже важно: дело-то не только в разрешении как таковом, но в желании режиссера показать максимальную детализацию. Хорошо, оставим кино, поговорим о трансляции спортивного мероприятия. Но и в этом случае разницу между телевизорами ощутят единицы. Не верите? Проверьте!

Короче говоря, далеко не всегда прямое наращивание «мускулов» идет на пользу. Надо чаще включать голову и понимать, где новые технологии реально нужны, а где они не что иное, как способ выкачивания денег. Подумайте об этом перед тем, как пойдете выбирать новехонький смартфон с Full HD-экраном.

Смартфоны Планшеты Ноутбуки Телевизоры Мониторы

Журнал: Журнал IT-Expert, Подписка на журналы

Clarkvision Photography — Разрешение человеческого глаза

Фотография Clarkvision — Разрешение человеческого глаза

Заметки о разрешении и других деталях человеческого глаза

Содержание

Заметки о разрешении человеческого глаза
Острота зрения и разрешение деталей на отпечатках
Сколько мегапикселей в эквиваленте есть у глаза?
Чувствительность человеческого глаза (эквивалент ISO)
Динамический диапазон глаза
Фокусное расстояние глаза
См. Также серию статей о цвете в ночном небе

Заметки о разрешении человеческого глаза

Какое разрешение у человеческого глаза, или у глаза плюс мозг? сочетание в людях? Вроде бы много разных цитируемые числа.

Все изображения, текст и данные на этом сайте защищены авторским правом.
Их нельзя использовать без письменного разрешения Роджера Н. Кларка.
Все права защищены. Если вы найдете информацию на этом сайте полезной, пожалуйста, поддержите Clarkvision и сделайте пожертвование (ссылка ниже).

Острота зрения определяется как 1 / a, где a — ответ в х / угловых минутах. Проблема в том, что различные исследователи определили x как разные вещи.Однако когда разные определения относятся к одному и тому же, результаты согласуются. Вот в чем проблема:

Обычно используется тестовый образец решетки, поэтому x определяется как циклы в шаблоне. Разные исследователи использовали линию, пара линий и полный цикл как определение x. Таким образом, они сообщают, казалось бы, разные значения визуального острота и разрешение. Легко пересчитать остроту зрения к общему стандарту, когда исследование определяет, что было использовано.

Итак, когда мы определяем x как пару строк, как это обычно делается в современная оптика, значение 1 / a равно 1.7 при хорошем освещении. Впервые это определил Кениг (1897 [да, это 1897] в «Die Abhangigkeit der Sehscharfe von der Beleuchtungsintensitat», С. Б. Акад. Wiss. Берлин, 559-575. Также в: Hecht (1931, «Процессы сетчатки, связанные с зрительным восприятием»). Острота и цветовое зрение, Бюллетень № 4 лаборатории Хау. офтальмологии Гарвардской медицинской школы, Кембридж, Массачусетс) Сводный график множества субъектов остроты зрения как функции яркости появляется Пиренн (1967, «Видение и око», Chapman and Hall, London, page 132).

Острота зрения = 1,7 при уровне освещенности более 0,1 Ламберта. Ламберт — это единица яркости, равная 1 / пи кандела на квадратный сантиметр. Кандела — это одна шестидесятая интенсивность одной квадратный сантиметр черного тела при температуре затвердевания платина. Точечный источник силой в одну канделу излучает одну люмен в телесный угол в один стерадиан согласно фотонике толковый словарь http://www.photonics.com/dictionary.

Острота 1.7 соответствует 0,59 угловой минуты НА КАЖДУЮ ПАРУ ЛИНИИ. Я не могу найти никаких других исследований, которые хоть как-то противоречили бы этому.

Таким образом, требуется два пикселя на пару строк, а это означает, что пиксель шаг 0,3 угловой минуты!

Блэквелл (1946) получил разрешение глаза, которое он называется критическим углом обзора как функцией яркости и контраст. При ярком свете (например, при обычном офисном освещении на полную солнечного света), критический угол обзора составляет 0,7 угловой минуты (см. Clark, 1990, для дополнительного анализа данных Blackwell).Число, указанное выше, 0,7 угловой минуты, соответствует разрешающей способности пятно как неточечный источник. Снова вам нужно два пикселя, чтобы сказать это не точка, поэтому пиксели должны быть 0,35 угловой минуты (или меньше). на пределе остроты зрения, в хорошем соответствии с парами линий. Пары линий легче обнаружить, чем пятна, так что это тоже последовательный, но ближе, чем я думал.

В современных исследованиях, таких как Curcio et al. (1990 г.), измеряется острота зрения в циклах на градус.Curcio et al. выведено 77 циклов на градус, или 0,78 угловой минуты / цикл. Опять же, вам нужно минимум 2 пикселя для определения цикла, поэтому пиксель интервал составляет 0,78 / 2 = 0,39 угловой минуты, что близко к вышеуказанным числам.

Острота зрения и четкость деталей на отпечатках

Сколько пикселей необходимо для соответствия разрешению человеческий глаз? Размер каждого пикселя не должен превышать 0,3 угловой минуты. Рассмотрим отпечаток размером 20 x 13,3 дюйма при просмотре 20 дюймов. Печать имеет угол 53 х 35.3 степени, таким образом требуется 53 * 60 / .3 = 10600 x 35 * 60 / .3 = 7000 пикселей, в общей сложности ~ 74 мегапикселя, чтобы показать детали в пределах острота зрения человека.

10600 пикселей более 20 дюймов соответствуют 530 пикселей на дюйм, что действительно могло бы показаться очень резким. Примечание в недавнем тесте принтера Я показал, что печать с разрешением 600 пикселей на дюйм содержит больше деталей, чем печать с разрешением 300 пикселей на дюйм. на принтере HP1220C (1200×2400 точек печати). Я провел несколько слепые тесты, в которых зрителю нужно было отсортировать 4 фотографии (150, 300, 600 и 600 ppi печатает).Два документа с разрешением 600 ppi были напечатаны с разрешением 1200 x 1200 и 1200 x 2400 dpi. Пока все получили правильный порядок от самого высокого до самого низкого ppi. (включает людей до 50 лет). Видеть: http://www.clarkvision.com/articles/printer-ppi

Сколько мегапикселей эквивалентно глазу?

Глаз — это не однокадровый снимок камеры. это больше похоже на видеопоток. Глаз быстро движется в маленьком угловых сумм и постоянно обновляет изображение в своем мозг, чтобы «раскрасить» детали.У нас тоже два глаза, и наши мозг объединяет сигналы для дальнейшего увеличения разрешения. Мы также обычно перемещаем глаза по сцене, чтобы собрать больше информации. Из-за этих факторов глаз плюс мозг собирает изображение с более высоким разрешением, чем возможно с количество фоторецепторов в сетчатке. Итак, мегапиксель эквивалентные числа ниже относятся к пространственным деталям изображения. это потребуется, чтобы показать то, что может видеть человеческий глаз когда вы просматриваете сцену.

Исходя из приведенных выше данных для разрешения человеческого глаза, давайте сначала попробуйте «маленький» пример.Представьте себе вид перед собой, 90 градусов на 90 градусов, как если бы открытое окно на месте происшествия. Количество пикселей будет
90 градусов * 60 угловых минут / градус * 1 / 0,3 * 90 * 60 * 1 / 0,3 = 324000000 пикселей. (324 мегапикселя).
В любой момент вы на самом деле не замечаете, что много пикселей, но ваш глаз перемещается по сцене, чтобы увидеть все детали, которые вы хотеть. Но человеческий глаз действительно видит большее поле зрения, близкое к 180. градусов. Давайте будем консервативными и будем использовать угол обзора 120 градусов.Тогда мы увидим
120 * 120 * 60 * 60 / (0,3 * 0,3) = 576 мегапикселей.
Для полного обзора человеческого зрения потребуется еще больше мегапикселей. Для записи такого рода деталей изображения требуется камера большого формата.

Чувствительность человеческого глаза (эквивалент ISO)

При слабом освещении человеческий глаз интегрирует примерно до 15 секунд (Blackwell, J. Opt. Society America, v 36, p624-643, 1946). ISO изменяется с уровнем освещенности за счет увеличения количества родопсина в сетчатке.Этот процесс занимает полчаса, поэтому предполагает, что вы не подвергались воздействию яркого солнечного света во время день. Если вы носите солнцезащитные очки, а темнота хорошо адаптируется, Вдали от города можно увидеть довольно тусклые звезды. Исходя из этого можно сделать разумную оценку глаза, адаптированного к темноте.

В тестовой экспозиции я использовал Canon 10D и 5-дюймовую диафрагму. объектив, зеркалка может записать 14 звезд величины за 12 секунд. при ISO 400. Вы можете увидеть 14 звезд величины за несколько секунд. с такой же диафрагмой объектива.(Кларк Р.Н., Визуальная астрономия глубокого неба, Cambridge U. Press and Sky Publishing, 355 страниц, Кембридж, 1990.)

Таким образом, я бы оценил ISO 800 для адаптированного к темноте глаза.

Обратите внимание, что при ISO 800 на 10D усиление составляет 2,7 электрона / пиксель. (Справка: http://clarkvision.com/articles/digital.signal.to.noise) что было бы похоже на то, что глаз может видеть пару фотоны для обнаружения.

В течение дня глаз гораздо менее чувствителен, более 600 раз. меньше (Миддлтон, Взгляд сквозь атмосферу, У.Торонто Пресс, Торонто, 1958), что означает, что эквивалент ISO равен примерно 1.

Динамический диапазон глаза

Человеческий глаз способен функционировать при ярком солнечном свете и вид слабый звездный свет, диапазон более 100 миллионов к одному. Данные Блэквелла (1946) охватывают диапазон яркости 10 миллионов и не включал яркости ярче, чем около полной Луны. Полный диапазон адаптируемости составляет порядка миллиарда к 1. Но это все равно, что сказать, что камера может работать в аналогичном диапазоне. регулируя усиление ISO, диафрагму и время выдержки.

В любом ракурсе глаз может видеть более 10 000 единиц в обнаружение контраста, но это зависит от яркости сцены, с уменьшением дальности с целями с меньшей контрастностью. Глаз — это детектор контраста, а не абсолютный детектор как сенсор в цифровой камере, отсюда и различие. (См. Рис. 2.6 у Кларка, 1990; Blackwell, 1946, и ссылки в нем). Радиус действия человеческого глаза больше, чем у любой пленки или потребителя. цифровая камера.

Вот простой эксперимент, который вы можете провести.Выйти с картой звездного неба на ясная ночь с полной луной. Подождите несколько минут, чтобы глаза привыкли. Теперь найдите самые слабые звезды, которые вы можете обнаружить, когда вы сможете увидеть все Луна в вашем поле зрения. Попытайтесь ограничить луну и звезды внутри около 45 градусов по вертикали (зенит). Если у тебя чистое небо вдали от городских огней вы, вероятно, сможете увидеть 3 звезды. Полная луна имеет звездную величину -12,5. Если вы видите величину 2,5 звезды, диапазон звездных величин, который вы видите, равен 15.Каждые 5 величин множитель 100, поэтому 15 равно 100 * 100 * 100 = 1000000. Таким образом, динамический диапазон в этих условиях относительно низкой освещенности составляет около 1 миллиона к одному, (20 остановок) возможно выше!

Другой тест — использовать телескоп, чтобы увидеть самую яркую звезду в ночное небо, Сириус А и ближайший спутник, Сириус Б. Расстояние от Сириуса A до Сириуса B изменяется по своей орбите, но колеблется от примерно От 3 до 12 угловых секунд, поэтому всегда близко, даже в больших телескопах. Тем не менее, с хорошей оптикой (с низкой засветкой) и чистой атмосферой видно и то, и другое.Сириус A имеет яркость -1,47 звездной величины, а Сириус B 8,44 звездных величин для диапазона яркости 10,28 звездных величин или яркости диапазон 12 900, или 13,7 ступени. Обнаружение слабых звезд рядом с ярким звезда может быть ограничена вспышкой линзы / телескопа. Но на больших расстояниях чем Сириус A и B, более слабые звезды могут быть обнаружены с того же изображения, что и яркие звезды, при этом динамический диапазон составляет более 13,7 ступени. Использовать звездная карта (например, стеллариум) и телескоп и посмотрите, какие тусклые звезды вы можете видеть вокруг Сириус.

Мое собственное тестирование Я провел эксперимент, в котором было видно яркое облако за окном, а детали в темной комнате измерялись с помощью светового метра и оказались на 14 ступеней слабее. Несколько человек могли видеть детализация как в облаке, так и в темной комнате в одном ракурсе.

Фокусное расстояние глаза

Какое фокусное расстояние глаза? Я сделал гугл поискал и нашел много «ответов» от 17 мм до 50 мм (50 — полный абсурд).Для правильного ответа это Ссылка: Light, Color and Vision, Hunt et al., Chapman and Hall, Ltd, Лондон, 1968, стр. 49 для «стандартного взрослого европейца»:

Фокусное расстояние глаза объекта = 16,7 мм
Фокусное расстояние изображения глаза = 22,3 мм

Фокусное расстояние объекта соответствует лучам, выходящим ИЗ ГЛАЗА. Но для изображения на сетчатке фокусное расстояние изображения — это то, что один хочет. Например. видеть: http://galileo.phys.virginia.edu/classes/531.cas8m.fall04/l11.pdf.

Это объясняет обычно цитируемое фокусное расстояние ~ 17 мм, но правильное значение — фокусное расстояние ~ 22 мм.

Тогда это имеет больше смысла для отношения f /: с диафрагмой 7 мм, f / ratio = 22.3/7 = 3,2.

Конечно, эти значения варьируются, с указанными значениями от 22 до 24 мм, то же самое с диафрагмой. Также уменьшается максимальная диафрагма с возрастом.

Максимальное значение диафрагмы в астрономическом сообществе указано на f / 3.5 для адаптированного к темноте человеческого глаза. С максимальной диафрагмой 7 мм, это означает фокусное расстояние 25 мм. Астрономический телескоп минимальное увеличение обычно обозначается как световой конус f / 3.5, это означает, что если вы посмотрите через более быструю систему, глаз f / 3.5 оптика не может собрать весь свет.

Спектральный отклик глаза

См. Также серию статей «Цвет в ночном небе»:

Да, вы можете видеть цвета в ночном небе.

Список литературы

Блэквелл, J. Optical Society America, т. 36, стр. 624-643, 1946 г.

Курчо, К.А., Слоан, К.Р., Калина, Р.Е. И Хендриксон, A.E., Топография фоторецепторов человека. Журнал сравнительного Неврология 292, 497-523, 1990.

Кларк, Р.Н., Визуальная астрономия глубокого неба , Издательство Кембриджского университета и Sky Publishing, 355 страниц, Кембридж, 1990.

Острота зрения, http://webvision.med.utah.edu/KallSpatial.html

Глаз и камера, http://www.luminous-landscape.com/columns/eye-camera.shtml. (Интересная статья о сравнении изображений камеры и глаза.)

http://www.clarkvision.com/articles/human-eye/

Впервые опубликовано в январе 2005 г.
Последнее обновление 28 декабря 2018 г.

Может ли человеческий глаз видеть в формате 8K?

Технологии, похоже, в наши дни развиваются угрожающими темпами, и это, безусловно, верно, когда речь идет о бытовой электронике. Когда было объявлено, что в этом году Большая игра будет транслироваться в 8K, мы начали задаваться вопросом: могут ли наши глаза видеть даже в 8K?

Итак, вот краткое описание того, что на самом деле означает 8K, и пришло ли вам время инвестировать в новый телевизор.

Разница между пикселями и разрешением

Важно понимать, что есть разница между пикселями и разрешением. При просмотре телевизоров HD, 4K, а теперь и 8K, чем выше вы поднимаетесь, тем выше разрешение или общее количество пикселей. Пиксели — это отдельные точки света, составляющие цифровое изображение. Например, телевизор 8K имеет 33, 177, 600 пикселей. Отметим, что термин 8K относится к количеству пикселей (около 8000), отображаемых по горизонтали в строке.

Однако в человеческом зрении глаза не содержат пикселей.Самое близкое сравнение — это палочки и колбочки в ваших глазах, которые помогают вам видеть. Более того, разрешает картинку, которую вы можете составить своими глазами и мозгом, а не то, что обязательно существует в реальности.

Какое разрешение человеческого глаза?

Поскольку человеческий глаз вообще не видит в пикселях, довольно сложно сравнить их с цифровым дисплеем.

Но любопытные умы хотят знать, если бы вы могли сравнить эти два, сколько пикселей, вероятно, было бы в человеческом глазу? Оказывается, кто-то умный использовал довольно сложную математику и (при условии зрения 20/20) получил 576 мегапикселей.576 мегапикселей — это примерно 576000000 отдельных пикселей, поэтому на первый взгляд может показаться, что мы видим намного больше, чем может предложить телевизор 8K. Но не все так просто. Например, мы видим разрешение 576 мегапикселей, когда наши глаза движутся, но один взгляд будет иметь только около 5-15 мегапикселей.

Более того, у ваших глаз есть много недостатков, которых нет у фотоаппарата или цифрового экрана. Например, у вас есть встроенное слепое пятно, где зрительный нерв встречается с сетчаткой.У вас также может быть нарушение рефракции, такое как близорукость или дальнозоркость. Вы также могли родиться с (казалось бы) сверхмощными глазами, как у тетрахроматов: люди с четырьмя колбочками в глазах вместо трех. Это означает, что они могут видеть гораздо больше цветовых вариаций и, следовательно, при просмотре телевизора потенциально могут различать гораздо больше, чем средний человек.

Стоит покупать новый 8К телевизор или ждать?

Пожалуй, первый вопрос, который мы должны задать: есть ли что смотреть в 8K? Ответ небольшой.Голливудские режиссеры использовали камеры 8K, и даже было выпущено несколько фильмов 8K, которые можно было смотреть в кинотеатрах, например, Guardians of the Galaxy Vol.2 . В Японии сеть NHK TV иногда транслирует в формате 8K, но их можно увидеть только в некоторых кинотеатрах по всей стране.

На выставке Consumer Electronics Show (CES) 2018 бренды с телевизорами 8K должны были отображать статические изображения или очень короткие зацикленные видеоролики, чтобы продемонстрировать полный эффект 8K, поскольку готового контента для показа было не так много.

Можем ли мы увидеть прошлое 8К?

Итак, если вам интересно, могут ли ваши глаза с потенциально экстремально высокой четкостью 576 мегапикселей видеть больше, чем может предложить телевизор 8K, рассмотрите этот эксперимент: подумайте о том, когда вы находитесь на пляже. Если вы посмотрите на ближайший к вам песок, вы легко сможете сосчитать отдельные песчинки, верно? Но чем дальше смотришь, тем труднее или невозможнее становится. Это потому, что расстояние играет огромную роль в нашем решении.

Поскольку в игру вступает так много переменных, нет однозначного ответа «да» или «нет» на вопрос «можем ли мы видеть в 8K?» Теоретически на некотором расстоянии это возможно, да.Если вы хотите получить общее представление о том, какое это может быть расстояние, вы можете подключить размер экрана вашего телевизора к калькулятору домашнего кинотеатра Карлтона Бейла. Например, для 50-дюймового телевизора 8K вам нужно будет сесть на два фута или меньше от него, чтобы полностью оценить его воздействие.

Хотя то, что технологии продолжают совершенствоваться, впечатляет, есть много вещей, которые следует учитывать, прежде чем разориться на этот новый телевизор, огромная цена (более 15 000 долларов!), Возможно, одна из них!

Если вы сейчас носите очки или контактные линзы, вы можете получить встроенную четкость HD всего за 490 долларов за глаз.Узнайте, забронировав у нас бесплатную консультацию без каких-либо обязательств.

Какое разрешение человеческого глаза?

В математически сбивающем с толку, научно отклоняющемся 10-минутном видео профессиональные компьютерные аналитики Vsauce углубляются в сравнение вселенных кино и реальной жизни, чтобы ответить на один, казалось бы, простой вопрос: каково разрешение человеческого глаза? Смотрите, как ведущий Майкл Стивенс делает долгий удар по этому поводу ниже:

Первый: что такое разрешение?

Стивенс начинает с определения мегапикселей как не равных разрешению камеры.Хотя мы часто думаем о разрешении изображения как о чем-то вроде, например, 1920 × 1080, на самом деле разрешение определяется освещением, размером сенсора, тем, что кодируется, и близостью объекта к объективу. Плотность пикселей не имеет значения даже на определенном расстоянии.

Итак, Стивенс переопределяет вопрос следующим образом: «Сколько пикселей вам нужно, чтобы заполнить поле зрения, чтобы убедить вас, что вы смотрите на реальную жизнь?»

Проблемы с вопросом

Есть несколько проблем с переводом зрения в технологические термины:

Наше зрение включает — и автоматически игнорирует — такие вещи, как наш нос или очки, которые трудно воспроизвести на экране.
У всех нас есть слепые пятна в каждом глазу. (Если вы этого не знали, закройте правый глаз и медленно переместите большой палец из центрального поля зрения влево — он исчезнет, и это странно.)
Наша ямка : это относится к двум центральным градусам нашего поля зрения, которые являются единственными объектами, находящимися в полном фокусе в любой момент времени.

Наши глаза размывают носы и очки и фокусируются в середине поля зрения.

Тем не менее, Роджер М.Кларк из Clark Vision провел вычисления несколько лет назад и обнаружил, что ответ, если вы найдете экран, достаточно большой, чтобы охватить все ваше поле зрения, должен был бы иметь плотность 576 мегапикселей.

Но это число вводит в заблуждение, пишет автор, потому что наши глаза не работают как фотоаппараты.

«Глаз — это не однокадровый фотоаппарат. Это больше похоже на видеопоток. Глаз быстро перемещается на небольшие углы и постоянно обновляет изображение в мозгу, чтобы «раскрасить» детали.У нас также есть два глаза, и наш мозг комбинирует сигналы для дальнейшего увеличения разрешения. Мы также обычно перемещаем глаза по сцене, чтобы собрать больше информации. Из-за этих факторов глаз и мозг формируют изображение с более высоким разрешением, чем это возможно с количеством фоторецепторов в сетчатке ». — Роджер М. Кларк

Это означает, что 576-мегапиксельный экран предполагает, что наши глаза одинаково переваривают всю визуальную информацию — что, если учесть, что мы полностью перевариваем только то, что находится в нашей ямке, мы понимаем, что это неправда.Изображение на 576-мегапиксельном экране будет слишком детализированным, тогда как большая часть того, что мы видим, на самом деле размыта.

То, что мы видим в пределах нашего обзора фовеа, на самом деле больше похоже на семь мегапикселей.

Даже когда мы видим полное поле зрения, мы фокусируемся только на центре, включая слепое пятно, отмеченное здесь черным кружком.

За пределами этого семимегапиксельного диапазона фовеа нам понадобится всего на один мегапиксель, чтобы обмануть нас. Это звучит очень мало — пока мы не вспомним, что у нас просто нет технологии, чтобы точно запустить механизм, который мог бы обмануть наши глаза таким образом, и весь вопрос построен на глупой и невозможной предпосылке.

Жизнь — это не фильм

В конечном счете, заключает Стивенс, эти двое несравнимы. В трогательно-философском финале он отдает дань уважения различию между реальной жизнью и миром кино:

«Подобно цензору камеры, у нас есть только конечное и дискретное количество клеток в нашей сетчатке. Но мозг приспосабливает наши первоначальные ощущения к окончательному восприятию, которое представляет собой туманный, обработанный сверху вниз сгусток опыта. Он не состоит из пикселей и, более того, в отличие от фотоаппарата, он не сохраняется в памяти с такой достоверностью, как файл с цифровой камеры….
«Мы играем роли в фильме о жизни. Но это особенный фильм. Кинематографические победы и битвы часто бывают дискретными, решенными, как пиксели, с невероятно идеальным началом и концом. В то время как реальный мир — это нерешительность … Жизнь не проявляется ни в каком конкретном пиксельном разрешении или разрешении повествования. Вещи непрерывны. Мир бежал до того, как вы пришли, и он продолжит работать после того, как вы уйдете ». — Майкл Стивенс

Разрешение человеческого глаза 576 мегапикселей

Средняя сетчатка человека имеет пять миллионов рецепторов колбочек.Поскольку колбочки отвечают за цветовое зрение, можно предположить, что это эквивалентно пяти мегапикселям для человеческого глаза.

Но есть также сотни миллионов стержней, которые обнаруживают монохромный контраст, который играет важную роль в резкости изображения, которое вы видите. И даже это значение 105MP занижено, потому что глаз — это не неподвижная камера.

У вас два глаза (без шуток!), И они постоянно вращаются, чтобы охватить гораздо большую область, чем ваше поле зрения, а составное изображение собирается в мозгу — почти так же, как сшивание панорамной фотографии.При хорошем освещении можно различить две тонкие линии, если расстояние между ними составляет не менее 0,6 угловых минут (0,01 градуса).

Это дает эквивалентный размер пикселя 0,3 угловой минуты. Если вы возьмете консервативные 120 градусов в качестве горизонтального поля зрения и 60 градусов в вертикальной плоскости, это означает…

576 мегапикселей доступных данных изображения.

Любопытно — в противовес этому — большинство людей не могут различить разницу в качестве между фотографиями с разрешением 300 и 150 точек на дюйм при печати с разрешением 6 × 4 ″ при просмотре с нормального расстояния просмотра.

Итак: хотя человеческий глаз и мозг в сочетании могут обрабатывать огромные объемы данных, для целей визуализации выходного изображения 150 dpi более чем достаточно, чтобы предоставить нам адекватные данные, чтобы мы могли принять результат как фотографическое качество.

Но не забывайте, что у женщин больше колбочек, а у мужчин больше — я не шучу. Поэтому женщины видят цвета ярче, чем мужчины, но не могут видеть, когда стемнеет.

В новом iPhone камера 8 Мп.Между тем, как сообщается, Canon тестирует новую зеркальную камеру с разрешением 75 мегапикселей. Но сколько мегапикселей в человеческом глазу? То есть сколько мегапикселей должно быть у изображения размером с поле вашего зрения, чтобы оно выглядело нормально?

Что ж, как Vsauce объясняет в своем последнем видео, лучший вопрос на самом деле: каково разрешение человеческого глаза?

Это сложный вопрос, который должен учитывать особую анатомию глаза, которая отличается от менее своеобразной конструкции цифровой камеры.Таким образом, стоит посмотреть все десять минут видео, объясняя не только то, как мы видим, но и насколько хорошо. Спойлер: человеческий глаз составляет 576 мегапикселей, но на самом деле только около 7 мегапикселей имеют значение.

Как человеческий глаз обрабатывает пиксели

Этот рекламный контент был подготовлен в сотрудничестве между Vox Creative и нашим спонсором, без участия редакции Vox Media.

Имея в четыре раза большее разрешение по горизонтали и вертикали 1080p и в шестнадцать раз больше, чем общее количество пикселей, изображения 8K, названные в честь приблизительного количества пикселей по горизонтальной оси, вероятно, являются самыми четкими цифровыми изображениями, которые когда-либо видел человеческий глаз. А когда дело касается телевидения и визуального повествования, разрешение определенно имеет значение. Независимо от того, загипнотизированы ли вы великолепным воздушным снимком стада диких слонов или пускаете слюни над крупным планом тарелки, действительно яркое цифровое изображение может выскочить за пределы экрана и погрузиться в сознание зрителя.

Но некоторые ставят под сомнение полезность такого высокого разрешения для зрителей, у которых, в конце концов, есть глаза только определенного размера. Имеет ли 8K какое-либо значение для обработки изображений человеком, зависит от системы, в которой задействованы одни из самых сложных и загадочных структур человеческого тела. Комбинированные функции этих структур создают ментальный опыт, который ученые все еще пытаются отобразить, но каждый эксперимент приближает нас к захватывающей истине.

От пикселя к картинке: как наши глаза превращают свет в образы

Свет — сконцентрированный в пикселях или нефильтрованный в виде потока крошечных фотонов из трехмерного физического мира — попадает в глаз рассеянным, неразборчивым беспорядком.Прежде чем мозг сможет начать сортировку информации, свет улавливается и преломляется внутренними структурами глаза, в частности, естественным хрусталиком и набором «юморов». Впрочем, без шуток — это жидкие вещества, которые защищают хрусталик водянистой подушкой и придают глазу сферическую форму, по словам доктора Линн Хуанг, офтальмолога и хирурга сетчатки.

Если видимые структуры глаза похожи на объектив камеры, то «сетчатка похожа на пленку внутри камеры», — говорит д-р.Хуанг. Этот тонкий, нежный орган — с консистенцией «как мокрая туалетная бумага» — содержит три слоя специализированных нейронов, которые выполняют первый цикл обработки визуальной информации. Светочувствительные клетки сетчатки, называемые фоторецепторами, поглощают фотоны, когда они фокусируются на задней части глаза.

Центральная ямка, расположенная в центре сетчатки.

Фоторецепторы каждого глаза включают около 120 миллионов палочек, которые реагируют на интенсивность света, и от 6 до 7 миллионов цветочувствительных колбочек.«Палочки занимают большую часть сетчатки глаза, но самый центр — это крошечная, высококонцентрированная популяция колбочек, называемая ямкой», — объясняет д-р Хуанг. Как единственные светочувствительные клетки в организме человека, палочки и колбочки необходимы для преобразования визуальных данных в электрохимические сигналы.

Нейроны сетчатки могут затем начать анализировать поле зрения, регистрируя контрасты в данных фоторецепторов. По словам Сюзаны Мартинес-Конде и Стивена Макника, профессоров офтальмологии и неврологии и соавторов книги Чемпионы иллюзий : Наука, скрывающаяся за разумом, контрасты — или «края» — являются основными единицами всей визуальной обработки. Потрясающие образы и загадочные головоломки .«Край — это разница между двумя точками в пространстве какого-либо цвета, будь то цвет или свет», — объясняет доктор Макник. Как только их сигналы поступают в мозг, эти края образуют контурные линии вокруг форм объектов в поле зрения.

Подобно фотоаппарату, глаз должен быть направлен прямо на что-то, чтобы видеть это с максимальной четкостью; даже самые мощные объективы не могут запечатлеть детали с максимальным разрешением на всем изображении. Ваши глаза могут видеть только с самым резким разрешением или со 100-процентной остротой в центральной ямке, очень небольшой части вашего поля зрения.«Около 0,1 процента вашего поля зрения в любой момент времени — это единственное место, где у вас когда-либо было зрение 20/20», — говорит доктор Макник; остальная часть поля — «просто визуальный мусор».

Тот факт, что каждый раз, когда вы смотрите на часы, вы не замечаете, как остальной мир превращается в размытый мир снов, является свидетельством безупречной инженерии зрительной коры головного мозга. Когда вы смотрите на комнату, ваш мозг видит не только картинку перед вами, но и образы ваших последних непроизвольных отрывистых подергиваний, называемых саккадами.Эти образы, а также ваша зрительная память вместе образуют мысленную модель пространства вокруг вас, которая обновляется с каждым взглядом. Таким образом, даже если в любой момент в фокусе находится лишь крошечная часть поля зрения, вся панорама кажется одинаково резкой, независимо от того, куда вы смотрите.

Саккады или непроизвольные подергивания помогают сформировать мысленную модель того, что вы видите перед собой.

Этот акт нейронной акробатики основан на способности глаза перенаправлять фокусирующую силу в любом направлении.Глазам с недостаточной остротой требуется помощь внешних линз. Контакты, как у фотографа-наведчика, перемещаются вместе с центром глаза, чтобы поддерживать идеальную силу преломления света там, где он будет иметь наибольшее влияние, в то время как более статичные очки покрывают большую часть поля зрения с тем же увеличением. чтобы обеспечить четкость под любым углом.

Мы действительно можем видеть в 8K?

Острота зрения — то, что измеряет ваш оптометрист, когда дает вам рецепт, — это версия разрешения глаза.Добавление очков или контактных линз к фокусирующей способности глаза сродни обновлению до экрана с более высоким разрешением — своего рода. Более высокое разрешение означает не только больше пикселей, то есть больше битов световых данных, но и меньших пикселей, потому что разрешение — это измерение данных, распределенных по заданной области. При постоянном количестве пикселей большее поле зрения, то есть больший экран, фактически приводит к худшему разрешению, поскольку данные распределяются по большей площади. Поскольку верхний предел того, что может воспринимать человеческий глаз, определяется расстоянием между пикселями, а не количеством пикселей, нет оснований предполагать, что экраны 8K выходят за рамки того, что зрители могут оценить.

Но преимущества 8K заключаются не только в увеличении размеров экрана. Технические обозреватели утверждали, что увеличенное разрешение экранов 8K позволяет отображать изображения с более мягкими и более реалистичными краями, что имеет решающее значение для восприятия зрителем глубины — или, другими словами, для зрителей, прыгающих с экрана с реализмом. жаждать нативного контента. Некоторые даже отметили, что «изображения настолько резкие, что выглядят как движущиеся отпечатанные фотографии; нет абсолютно никаких признаков пикселизации, даже если ваше лицо находится в дюйме от кадра.”

Тогда есть странный вопрос гиперактивности, один из самых загадочных оставшихся вопросов о человеческой визуальной обработке. «Наша острота зрения на самом деле значительно выше, чем вы ожидаете, как по оптике, так и по схеме глаза», — говорит д-р Мартинес-Конде. Другими словами, подобно сыщику из полицейского процесса по телевидению, который выдвигает абсурдное требование, чтобы какой-нибудь бедный техник «улучшил» размытые кадры с места преступления, зрительная кора использует неизвестные средства для создания визуальной информации из воздуха.Дэн Сасаки, вице-президент по оптической инженерии в Panavision, в презентации 2017 года обсуждал, что более крупные субпиксели в изображении «предоставляют зрителю гораздо больше информации для визуализации изображений в его мозгу, и это дает ощущение большего. глубина и больше реализма ».

Таким образом, теоретический предел того, сколько деталей может обрабатывать человеческий глаз, может быть скорее рекомендацией, чем правилом. Доктор Мартинес-Конде указывает, что загадка охватывает все типы восприятия.«По сути, — добавляет она, — мы не понимаем нейронную основу опыта». Однако ясно одно: 33 миллиона пикселей, которые могут отображать телевизоры 8K, меняют способ просмотра телевидения и делают его по-настоящему захватывающим.

Источники предназначены только для информационных и справочных целей. Они не являются одобрением Рекламодателя или продуктов Рекламодателя.

Какое разрешение человеческого глаза в мегапикселях?

Какое разрешение человеческого глаза в мегапикселях? Первоначально он появился на Quora: , сети обмена знаниями, где на интересные вопросы отвечают люди с уникальным пониманием .

Ответ Дэйва Хейни, инженера, музыканта, фото / видеооператора, на Quora:

Какое разрешение человеческого глаза в мегапикселях? Ну, это не будет напрямую соответствовать реальной камере … но читайте дальше.

В большинстве цифровых камер у вас есть ортогональные пиксели: они одинаково распределены по сенсору (фактически, почти идеальная сетка), и есть фильтр (обычно фильтр «Байера», названный в честь Брайса Байера, ученого который придумал обычный цветовой массив), который обеспечивает красные, зеленые и синие пиксели.

Итак, для глаза представьте сенсор с огромным количеством пикселей, около 120 миллионов. В центре сенсора более высокая плотность пикселей, и только около 6 миллионов из этих сенсоров отфильтрованы для обеспечения цветовой чувствительности. Ну и конечно толку всего около 100000 на синий! Да, кстати, этот сенсор сделан не плоским, а фактически полусферическим, так что очень простой объектив можно использовать без искажений; Объективы реальных фотоаппаратов должны выступать на плоскую поверхность, что менее естественно, учитывая сферический характер простого объектива (на самом деле, лучшие объективы обычно содержат несколько асферических элементов).2.

Так вот железо. Но это не ограничивающий фактор для эффективного разрешения. Кажется, что глаз видит «непрерывно», но это циклично, есть очень высокая частота кадров, но это не главное. Глаз находится в постоянном движении из-за микротремор, возникающих при частоте около 70–110 Гц. Ваш мозг постоянно интегрирует выходной сигнал вашего глаза, когда он движется, в изображение, которое вы действительно воспринимаете, и в результате, если что-то не движется слишком быстро, вы получаете эффективное повышение разрешения со 120 МП до примерно 480 МП, поскольку изображение построен из нескольких образцов.

В этом есть смысл — наш мозг может решать такие задачи как параллельный процессор с производительностью, сопоставимой с самыми быстрыми суперкомпьютерами, которые у нас есть сегодня. Когда мы воспринимаем изображение, есть обработка изображения низкого уровня, а также специализированные процессы, которые работают с абстракциями более высокого уровня. Например, мы, люди, действительно хорошо распознаем горизонтальные и вертикальные линии, в то время как наши дружелюбные соседи-лягушки имеют специализированную обработку в своем относительно простом мозгу, ищущую небольшой объект, летящий через поле зрения: ту муху, которую он только что съел.Мы также постоянно сопоставляем то, что видим, с нашими воспоминаниями о вещах. Таким образом, мы не просто видим объект, мы мгновенно распознаем объект и вызываем целую библиотеку информации о том, что мы только что видели.

Еще один интересный аспект нашей обработки изображений в мозгу заключается в том, что мы не требуем какого-либо определенного разрешения. По мере того, как наши глаза стареют, и мы не можем видеть, наше эффективное разрешение падает, но мы все же адаптируемся. За относительно короткий срок мы адаптируемся к тому, что на самом деле видит глаз, и вы можете испытать это дома.Если вы достаточно взрослые, чтобы проводить много времени перед телевизором стандартной четкости, вы уже испытали это. Ваш мозг адаптировался к довольно ужасному качеству телевидения NTSC (или немного менее ужасному, но все же плохому качеству телевидения PAL), а затем, возможно, перескочил на VHS, что было даже хуже, чем то, что вы могли получить через трансляцию. Когда началось цифровое воспроизведение, между VideoCD и ранними DVR, такими как TiVo, качество было действительно ужасным, но если вы смотрели его много, вы перестали замечать качество с течением времени, если не зацикливались на нем.Сегодняшний зритель HDTV, вернувшись к тем старым медиа, будет по-настоящему разочарован, и в основном потому, что его мозг переключился на лучшее видео и со временем отказался от этих плохих адаптаций ТВ.

Вернуться к мультидискретному изображению на секунду; камеры делают это. При слабом освещении многие камеры сегодня имеют возможность «на лету» усреднять несколько разных фотографий, что усиливает сигнал и снижает уровень шума; ваш мозг тоже делает это в темноте. Мы даже делаем «микротремор» в камерах.Недавний Olympus OM-D E-M5 Mark II имеет режим «наем», который делает восемь снимков с настройкой 1/2 пикселя, чтобы доставить то, что, по сути, два 16-мегапиксельных изображения в полном RGB (поскольку полные пиксельные шаги обеспечивают выборку каждого пикселя в R , G, B, G), одно смещение на 1/2 пикселя относительно другого. Интерполяция этих межстраничных изображений как обычной пиксельной сетки дает 64 МП, но эффективное разрешение больше похоже на 40 МП, что по-прежнему является большим скачком по сравнению с 16 МП. Hasselblad продемонстрировал аналогичную вещь в 2013 году, обеспечив захват 200 МП, и Pentax также выпускает камеру с чем-то вроде этой встроенной.

Мы также выполняем простые версии функций мозга более высокого уровня в наших камерах. Все виды камер текущей модели могут распознавать и отслеживать лица, следить за фокусировкой и т. Д. Они далеко не так хороши, как наша комбинация глаз / мозг, но они подходят для такого слабого оборудования.

Они опоздали всего на несколько сотен миллионов лет …

Этот вопрос изначально появился на Quora. Задайте вопрос, получите отличный ответ. Учитесь у экспертов и получайте доступ к инсайдерским знаниям.Вы можете подписаться на Quora в Twitter, Facebook и Google+. Дополнительные вопросы:

Разрешение человеческого глаза — сколько мегапикселей?

Когда вы видите очень красивый пейзаж, вы достаете свой телефон (или фотоаппарат), чтобы запечатлеть его, не так ли? Но блин! Картина выглядит несколько иначе (если у вас нет роскошной зеркалки). Прикосновение к красоте, которое предстает нашим глазам, отсутствует в картине. Почему мы не можем получить именно то изображение, которое видим? Вы скоро это узнаете.Все дело в разрешении.

По словам доктора Роджера Кларка, человеческий глаз имеет разрешение приблизительно 576 мегапикселей. Он является профессионалом в области цифровых и кинематографических изображений, а также участвует в нескольких проектах НАСА по космической съемке. И это то, что на самом деле делает различие в нашем видении и фотографиях.

Расчет-

Рассмотрим вид перед собой под углом 90 градусов на 90 градусов, как если бы вы смотрели на сцену через открытое окно.Количество пикселей будет —
90 градусов * 60 угловых минут / градус * 1 / 0,3 * 90 * 60 * 1 / 0,3 = 324 000 000 пикселей (324 мегапикселя).
В любой момент вы на самом деле не воспринимаете такое количество пикселей, но ваш глаз перемещается по сцене, чтобы увидеть все детали, которые вы хотите. Но человеческий глаз действительно видит большее поле зрения, близкое к 180 градусам. Давайте будем консервативными и будем использовать угол обзора 120 градусов. Тогда мы увидим —
120 * 120 * 60 * 60 / (0,3 * 0,3) = 576 мегапикселей.
Для полного обзора человеческого зрения потребуется еще больше мегапикселей.Для записи такого рода деталей изображения требуется камера большого формата.

Удивительно, не правда ли? Для того, чтобы оценить это количественно, нам понадобится монитор 32000 × 18000 пикселей. Это в некоторой степени эквивалентно массиву из 275 мониторов 1080p. Короче говоря, вам понадобится 576-мегапиксельное изображение, чтобы обмануть ваш мозг и не разобрать, является ли это изображением реальности.

Глаз — это не цифровое устройство

Однако следует помнить, что глаз — это не устройство цифровой обработки изображений.Человеческий глаз не воспринимает изображения, как цифровой фотоаппарат. Вместо того, чтобы делать снимок, глаз постоянно движется, и мозг сшивает эти стимулы, чтобы сформировать образы, которые мы видим.

Наконец, количество пикселей — это только один элемент при определении качества разрешения. Есть и другие факторы, которые имеют значение, включая освещение, расстояние и пространственное разрешение. В случае пространственного разрешения количество пикселей на экране остается неизменным, даже когда объект выходит из фокуса, но наше восприятие качества изображения ухудшается.

Короче говоря, говорить о разрешении человеческого глаза довольно сложно, и нет простого и легкого ответа.

Как на самом деле функционирует наш глаз?

Свет попадает в глаз через роговицу , прозрачную переднюю поверхность глаза, которая действует как линза камеры.
Ирисовая диафрагма работает так же, как диафрагма камеры, контролируя, сколько света попадает в заднюю часть глаза. Для этого он автоматически регулирует размер зрачка, который в этом случае работает как диафрагма камеры.
Хрусталик глаза расположен сразу за зрачком и действует как объектив автофокусной камеры, фокусируясь на близких и приближающихся объектах.
Сфокусированный роговицей и хрусталиком, свет достигает сетчатки. Это светочувствительная подкладка в задней части глаза. Думайте о сетчатке глаза как о электронном датчике изображения цифровой камеры. Его задача — преобразовывать изображения в электронные сигналы и отправлять их в зрительный нерв.
Затем зрительный нерв передает эти сигналы в зрительную кору головного мозга, которая создает наше зрение.

Восприятие, Цвет и изображение

Сетчатка глаза содержит миллионы крошечных светочувствительных нервных клеток, называемых стержнями и колбочками , названных в честь их уникальной формы.

Колбочки отвечают за восприятие цвета и деталей.
Стержни отвечают за ночное видение, периферийное или боковое зрение, а также за обнаружение движения.

Палочки и колбочки преобразуют свет нашей сетчатки в электрические импульсы, которые посылаются зрительным нервом в мозг , где создается изображение.Макула — это часть сетчатки, которая дает нам центральное зрение. Так мы видим форму, цвет и детали в пределах прямой видимости.

Видео предоставлено: « Techquikie »

Кроме того, вы можете просмотреть наши коллекции видео и блогов в разделе Видео и Раздел блога веб-сайта.

Разрешение глаза в пикселях: «Острее, чем человеческий глаз». Samsung нацелилась на создание 600-мегапиксельной матрицы

«Острее, чем человеческий глаз». Samsung нацелилась на создание 600-мегапиксельной матрицы

Каково разрешение человеческого глаза (или сколько мегапикселей мы видим в каждый отдельный момент времени)

Начнём с общей структуры зрительной системы

Зрительный нерв

Нужны ли нашим глазам 8К экраны — Александр Навагин — Хайп

Какое разрешение у глаза человека

Нужно ли 8К в смартфонах?

Нужно ли 8К в кинотеатрах и телевизорах?

Каково разрешение человеческого глаза? Ответы на удивительные вопросы!

Глаз человека против матрицы смартфона: мегапиксели, разрешение и не только!

Сколько мегапикселей в глазу?

108-Мп камера смартфона против 120-Мп глаза. Чья матрица лучше?

Процессор как секрет успеха! Или что нас ждет дальше?

Сколько «мегапикселей» может видеть человеческий глаз?

Сколько пикселей нам нужно? | Мир технологий

Clarkvision Photography — Разрешение человеческого глаза

Может ли человеческий глаз видеть в формате 8K?

Разница между пикселями и разрешением

Какое разрешение человеческого глаза?

Стоит покупать новый 8К телевизор или ждать?

Можем ли мы увидеть прошлое 8К?

Какое разрешение человеческого глаза?

Первый: что такое разрешение?

Проблемы с вопросом

Жизнь — это не фильм

Разрешение человеческого глаза 576 мегапикселей

Как человеческий глаз обрабатывает пиксели

Какое разрешение человеческого глаза в мегапикселях?

Разрешение человеческого глаза — сколько мегапикселей?

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики