Rozdzielczość ludzkiego oka, czyli czy 4K w smartfonie ma sens?
Mamy drugą połowę 2018 roku, a Sony jest w zasadzie jedyną firmą, która regularnie wypuszcza smartfony z ekranami 4K. Czy tak duża rozdzielczość w smartfonie ma sens? Cóż, temat jest zbyt złożony, by odpowiedzieć na to pytanie jednym zdaniem.
Od rozdzielczości samej w sobie ważniejsze jest zagęszczenie pikseli
Zacznijmy od tego, że ocenianie wyświetlaczy w kontekście samej rozdzielczości nie ma najmniejszego sensu. To jak próba oszacowania, iloma litrami wody powinno się podlać trawnik bez uwzględnienia wielkości ogródka.
Rozdzielczość mówi jedynie o tym, iloma pikselami pokryty jest ekran wzdłuż i wszerz, ale ten parametr nijak nie świadczy o ostrości obrazu. Dla ludzkiego wzroku najważniejszy jest stopień zagęszczenia pikseli, czyli liczba pojedynczych punktów upchnięta na ściśle określonej długości. Zazwyczaj są to piksele na cal.
W zależności od wielkości wyświetlacza, ta sama rozdzielczość będzie się przekładać na zupełnie różne zagęszczenie pikseli. Przyjrzyjmy się wartościom ppi (piksele na cal) dla ekranów 1280 x 720 o różnej wielkości:
- ekran 4,5-calowy - 326 ppi;
- ekran 5-calowy - 293 ppi;
- ekran 6-calowy - 244 ppi;
- ekran 6,5-calowy - 226 ppi.
Jak duże zagęszczenie punktów jest wystarczające dla ludzkiego oka?
W 2010 na rynek trafił iPhone 4, który miał wyświetlacz cechujący się rekordowym wówczas zagęszczeniem pikseli - 326 ppi. Został on przez Apple'a nazwany Retina (ang. siatkówka). Steve Jobs argumentował, że 300 ppi to górna granica dla ludzkiej siatkówki. A konkretnie, że trzymając telefon w odległości 25-30 cm od oczu, człowiek nie będzie w stanie dostrzec pojedynczych punktów.
Słowa przedstawiciela Apple'a okazały się mocno kontrowersyjne. Wielu zarzucało Apple'owi marketingowe kłamstwo.
Jak zauważa dr Raymond Soneira z serwisu DisplayMate, rozdzielczość siatkówki oka jest miarą kątową. Jego zdaniem organ ten jest w stanie wychwycić 50 cykli (para linii) na jeden stopień. Szacuje on, że - w zależności od odległości ekranu od oczu - maksymalne dostrzegalne zagęszczenie pikseli prezentuje się tak:
- 45 cm od oczu - 318 pikseli na cal;
- 30 cm od oczu - 477 pikseli na cal;
- 20 cm od oczu - 717 pikseli na cal.
Warto w tym miejscu odnotować, że na 6-calowym ekranie 2K (2560 x 1440) zagęszczenie pikseli wynosi "tylko" 490 ppi. Na 5-calowym jest to 587 ppi. Nawet tak wysokie zagęszczenie punktów nie gwarantuje, że człowiek nie będzie w stanie dostrzec pojedynczych pikseli z odległości kilkunastu centymetrów.
4K (3840 x 2160) na 6 calach daje 734 ppi. Dopiero przy wartościach tego rzędu zbliżamy się do potencjalnej granicy możliwości ludzkiej siatkówki.
Teoria a rzeczywistość
Wiemy już, że dopiero 700 ppi to wartość bliska teoretycznej granicy możliwości ludzkiego oka. W tym przypadku teoria niekoniecznie ma jednak odzwierciedlenie w rzeczywistości.
Po pierwsze, mówimy o hipotetycznej sytuacji, w której na ekran patrzy osoba o perfekcyjnie zdrowych oczach. Tymczasem praktycznie każdy człowiek na ziemi ma większą lub mniejszą wadę wzroku, więc u każdego "rozdzielczość oka" będzie inna.
Po drugie, nawet osoba o sokolim wzroku patrząc na ekran o odpowiednio dużym zagęszczeniu pikseli musiałaby się skupić na wyłapywaniu pojedynczych punktów. W przypadku ruchomych obrazów mogłoby to być niewykonalne. Dlatego niskie ppi najbardziej rzuca się w oczy, gdy wyświetlany jest statyczny tekst.
Nie wolno zapominać o różnych typach matryc
W przypadku standardowych matryc RGB sprawa jest prosta. Każdy piksel składa się z przynajmniej trzech składowych subpikseli (czerwony, zielony i niebieski), dlatego faktyczna rozdzielczość pokrywa się z deklarowaną.
Problem zaczyna się, gdy do gry wchodzą matryce PenTile, które występują w większości mobilnych ekranach OLED. W ich przypadku każdy piksel złożony jest nie z trzech, lecz dwóch subpikseli. Oznacza to, że do wygenerowania niektórych barw potrzebna jest aktywacja dwóch sąsiadujących pikseli. Takie matryce nie są w stanie wygenerować np. pojedynczego białego punktu.
Realna rozdzielczość na takich ekranach jest więc niższa, niż mogą na to wskazywać cyferki. Szacuje się, że rzeczywista rozdzielczość matrycy PenTile o rozdzielczości 1920 x 1080 to ok. 1564 x 880. Paradoksalnie takiemu panelowi bliżej do 720p niż 1080p.
Dyskusje o rozdzielczości bez uwzględnienia rodzaju matrycy także mijają się z celem.
Zastosowanie ekranu także nie jest bez znaczenia
Inne spojrzenie na minimalną rozdzielczość ekranu będzie miała osoba regularnie korzystająca z gogli wirtualnej rzeczywistości. Takie akcesorium sprawia, że ekran nie tylko oglądany jest z bliska przez szkła powiększające.
Gogle VR nawet na ekranach o relatywnie wysokiej rozdzielczości uwidaczniają pojedyncze piksele, a nawet odstępy między nimi. Nawet 4K na małym, smartfonowym ekranie dalekie jest od szczytu marzeń. Mówi się, że dopiero ok. 8K na jedno oko może zadowolić wymagających.
Czy 4K w smartfonie ma sens?
Myślę, że przekonałem was, że temat jest zbyt złożony, by kwestię 4K w smartfonie sprowadzić do prostego "nie ma sensu". Wszystko zależy od wzroku użytkownika, wielkości ekranu, typu matrycy oraz potencjalnych zastosowań telefonu.
Sam rzekłbym przewrotnie, że 4K w smartfonie nie jest pozbawione sensu, ale na chwile obecną gra raczej nie jest warta świeczki. Wyższa rozdzielczość oznacza nie tylko ostrzejszy obraz, ale i wyższą zasobożerność oraz większe zapotrzebowanie na energię. Dość wspomnieć, że wyświetlając obraz 4K telefon musi wygenerować 4-krotnie więcej pikseli niż w przypadku rozdzielczości FullHD.