Какое разрешение у глаза человека: Сколько мегапикселей в человеческом глазу? Разбор

Содержание

Сколько пикселей нам нужно? | Мир технологий

Главная
Практика
Мир технологий

01.07.2014Автор Андрей Виноградов

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.

Журнал IT Expert

НоутбукиПланшетыСмартфоныМониторыТелевизоры

Предыдущая
Закон, по которому не судят

Следующая
Музыка с собой: 35 лет Sony Walkman

Хотите узнавать о новых материалах первыми?

Подписывайтесь на рассылку

Новостная лента

Главное за неделю

Нажимая на кнопку, я принимаю условия соглашения.

Сколько мегапикселей в глазу человека?

Вы не задавали себе вопрос: когда уже сделают такие камеры, которые позволят запечатлеть объект съемки также качественно, четко и красиво, как я вижу его своими глазами? Когда уже камеры в наших гаджетах приблизятся к возможностям человеческого глаза? И почему не одно устройство, будь то Samsung Galaxy S22 или профессиональная камера, не способны сделать фото настолько высокого разрешения, чтобы все выглядело идеально.

Вполне логично: мы же не видим с вами картинку с пикселями, значит разрешение, с которыми “фотографируют” наши глаза, невероятно высокое. А что если нет? В этой статье расскажу, сколько мегапикселей в нашем глазу. Что круче: камера смартфона или наше зрение? Куда будут развиваться технологии мобильной фотографии в будущем?

Содержание

Устройство человеческого глаза
Камера смартфона
Человеческий глаз
Особенности нашего зрения

Устройство человеческого глаза

Как и матрица в камере смартфона, сетчатка нашего глаза состоит из отдельных светочувствительных клеток. В камере это всем известные пиксели, а на сетчатке – палочки и колбочки.

Если сопоставить пиксели матрицы в камере со светочувствительными клетками сетчатки, то в каждом глазу будет примерно 130 Мп. Звучит круто.

Откуда я взял это значение? Количество палочек на сетчатке около 120 миллионов, а колбочек около 7 миллионов, и общее количество как раз выходит около 130 миллионов. Казалось бы, вот и ответ: каждый наш глаз имеет 130 Мп. Очень похоже на saSamsung Galaxy S22 Ultra или Xiaomi Mi 11 с их камерами на 108 Мп, но эта цифра далека от действительности.

Камера смартфона

Но что мы имеем на самом деле? Чтобы понять настоящие характеристики нашего глаза, начнем со смартфонов. Матрица камеры состоит из миллиона светочувствительных элементов – пикселей. Каждый элемент матрицы при попадании на него света вырабатывает электрический сигнал, но сами по себе они не различают цвета, и картинка получается черно-белая.

Поэтому каждый из пикселей нужно накрыть светофильтром, окрашенным в один из трех основных цветов: красным зеленым и синим.

А вот в матрицах с разрешением более 48 Мп те самые пиксели размещаются небольшими группами под фильтром одного цвета. Например, в одну ячейку могут быть объединены 4 пикселя или 9, в зависимости от технологии. То есть если считать по количеству цветных ячеек, то мы получаем уже не 108 Мп, а 12.

Что получается в итоге? Производитель нас обманывает с этими огромными значениями Мп в камерах? Не совсем, все это работает чуть сложнее, умнее, и подобное расположение пикселей позволяет делать фотографии с высоким динамическим диапазоном, более эффективно бороться с шумом на фотографиях, а искусственному интеллекту проще обрабатывать значения сразу с нескольких пикселей из одной группы.

То есть это не чистый маркетинг, а в этом на самом деле есть определенный смысл.

Человеческий глаз

Зачем я это рассказал и при чем тут 130 МП в человеческом глазу? Тут тоже есть определенный фокус, похожий на камеру смартфона. Сама сетчатка глаза покрывает около 70% площади глазного яблок, и ее площадь примерно в 15 раз больше по сравнению с размером самой крупной матрицы смартфона.

Но самих клеток, отвечающих за восприятие цвета, тех самых колбочек, у нас только 7 миллионов. То есть если разобраться в вопросе, мы получаем, что наш глаз способен выдать цветную картинку только в разрешении 7 Мп.

СТОП! Но ведь на старых смартфонах 10-летней давности стояли камеры на 8 Мп. Представляете себе огромное изображение с таким разрешением, которое занимает все поле зрения у нас перед глазами.

Так почему мы видим такую четкую картинку, несмотря на достаточно посредственное разрешение? Дело в том, что почти все чувствительные колбочки расположены в центральной ямке по центру сетчатки. В этой области отсутствуют палочки, отвечающие за яркость. Это фактически область, которая фиксирует максимально четкое цветное изображение.

Только в этом месте изображение на сетчатке максимально резкое. Это очень маленькая область в нашем зрительном поле – примерно пару сантиметров.

Вокруг этой области изображение будет размытое, пока мы не переведем фокус на соседнюю область.

Но если вы думали, что 7 Мп – это наша конечная точка, то вы ошибаетесь. Помните, я рассказывал про объединие пикселей в матрице смартфона, которая позволяет улучшить снимок и получить больше информации для последующей обработки процессором.

То же самое реализовано и у нас в глазах. Только если в камере одним фильтром накрывают 4 или 9 пикселей, то у нас в глазу это десятки, сотни и тысячи светочувствительных клеток, объединенных в одну группу.

А теперь самое интересное. Если на матрице смартфона система считывает информацию с каждого элемента, с каждой единицей каждого пикселя, то наш мозг, в отличие от смартфона, не может считывать информацию с каждой колбочки и палочки в группе. Нашим мозгом обрабатывается сигнал только всей группы, всех вот этих чувствительных клеток.

И физически у нас всего лишь около миллиона нервных волокон, по которым идет сигнал в мозг, то есть 130 миллионов рецепторов превращаются за счет группировки примерно в 1 миллион (это 1 Мп).

Причем это значение может меняться в зависимости от физиологических особенностей конкретного человека и может варьироваться от 0.7 до 1.6 Мп. Тут кому как повезет.

Особенности нашего зрения

Достаточно низкое разрешение матрицы – это не единственный недостаток технологии наших органов зрительной системы. Примерно по центру каждого глаза есть две мертвые зоны, в которых мы ничего не видим. В этой области глазные нервы выходят в наш мозг

Эти мертвые зоны присутствует у нас перед глазами постоянно, но когда мы используем два глаза сразу, то другой добавляет картинку. А как только одним глазом – мозг старается моментально зарисовать ту область тем, что видит вокруг.

Еще одна особенность нашего зрения: по краям сетчатки практически отсутствуют колбочки, отвечающие за восприятие цвета. То есть периферийным зрением мы слабо различаем цвета, и наши глаза выдают весьма посредственную картинку предметов сбоку. Можете сами провести такой эксперимент.

Если глаза выдают достаточно посредственную картинку, то получается, что всей обработкой и ретушью занимается именно наш мозг. При этом наши глаза постоянно совершают перемещения взгляда, сканируют окружающее пространство, и в это время происходит буферизация и слияние полученных изображений в одно целое.

Т.е. суть работы мозга заключается в том, чтобы взять невероятное количество плохих фотографий, составить из них трехмерные изображения, убрать слепые пятна, вырезать из кадра наш нос и прочие помехи, дорисовать то, чего не хватает – и все это превратить в картинку, которую мы с вами видим.

Разве это не похоже на работу нейронного процессора в вашем Samsung или Xiaomi?

Изображение, которое поступает к нам в мозг непосредственный из глаз – это только незначительная часть от той картинки, которую мы видим. Все остальное является так называемый “вычислительной фотографией”. Именно такой путь выбрали производители смартфонов с нейронными сетями, искусственными интеллектами и так далее.

В итоге камера смартфона выдает намного более качественное и четкое изображение, по сравнению с нашими глазами. Осталось только дождаться, когда благодаря развитию технологий, гаджеты смогут проделывать такие же трюки с обработкой изображения, как и суперкомпьютер у нас в голове.

Оптика

— Каково разрешение человеческого глаза в пикселях?

спросил 2 года, 4 месяца назад

Изменено 2 года, 4 месяца назад

Просмотрено 666 раз

$\begingroup$

Если бы можно было встроить в человеческий мозг камеру, которая фотографирует то, что мы видим. Каково будет разрешение этих изображений с точки зрения количества пикселей?

Этот вопрос не о числах, а о физическом способе получения ответа. Если мы выберем человека , как мы сможем найти разрешение зрения этого конкретного человека? Будет ли это всегда одинаково? Или это зависит от расстояния до предмета, на котором фокусируется этот человек?

Предположим, человек закрывает один глаз и ему не нужны очки.

оптика
быт
зрение

$\endgroup$ 9\circ$ — вдвое больше дифракционного предела, что означает всего около 28 миллионов «пикселей».

Я не очень понимаю, что вы имеете в виду, когда говорите о физическом способе получения ответа. Если вы имеете в виду, что хотите измерить чью-то остроту зрения, то есть наименьшее угловое расстояние, которое они могут разрешить, то окулисты делают это каждый день. Также стоит отметить, что у глаз нет пикселей, и что угловое разрешение зависит от того, где в поле зрения расположены объекты, условий освещения и т. д.

$\endgroup$

$\begingroup$

Каково разрешение человеческого глаза в пикселях?

В человеческом глазу нет пикселей; то, как он обрабатывает цвета, сильно отличается от цифровой камеры; то, как он приспосабливается к низким уровням освещенности, также сильно отличается; и то, что мы воспринимаем, когда мы что-то «видим», зависит от сложной обработки в мозгу в такой же (возможно, и в большей) степени, как и от изображения на сетчатке.

Таким образом, на ваш вопрос более или менее невозможно ответить, потому что человеческий глаз и система человеческого зрения мало или совсем не похожи на цифровую камеру.

Это все равно, что спросить: «Если бы мы могли попробовать числа, сколько чисел мы могли бы попробовать?».

$\endgroup$

$\begingroup$

Нынешняя технология не выполняет то, о чем вы просили, а наоборот, то есть просфен. Мы можем преобразовывать изображения в электрические сигналы, чтобы обеспечить визуальный протез, это означает, что возможно преобразование электрических сигналов в нейронные импульсы, и если вы слышали о нейронных связях, именно это они и делают.

Таким образом, мы можем преобразовать изображения в нейронные импульсы с помощью электродов и наоборот. Но то, как именно нейронные спайки будут транслироваться в разрешение или пиксели, не было предсказано, насколько мне известно. Дело в том, что у человеческого глаза нет «пикселей», поэтому мы не можем предсказать это без значительного развития биотехнологии. То, что мы знаем о настоящем, является своего рода приблизительным, мы не можем точно воспроизвести изображение, поэтому обратный процесс также является неизвестной территорией.

PS: У меня нет серьезного опыта в области биотехнологий, и мой ответ основан на моих знаниях о зрительных протезах. Я бы посоветовал вам задать этот вопрос на сайте Biology stackexchange, так как там вы можете получить лучший ответ от кого-то, кто работает в этой конкретной области.

$\endgroup$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

Если бы в ваших глазах были пиксели, сколько бы их было?

Разрешение — очень горячая тема в данный момент, поэтому давайте отправимся в путешествие, пока Димитрис Стасинос установит, как все это связано с нашим видением и как мы действительно воспринимают вещи.

Если бы в глазах были пиксели… Изображение: Shutterstock.

Вот некоторые мысли, которыми я хотел бы поделиться с вами после прочтения многих статей и дискуссий в контексте обширного развития технологий камер. В мои намерения не входит делать громкие заявления или критиковать кого-либо, а только вызвать конструктивную дискуссию о том, что мы уже знаем о нашем восприятии разрешения и движения. Я старался не затрагивать цвет и динамический диапазон, так как эти предметы заслуживают другого подхода.

Воспринимаемое пространственное разрешение

Это не будет чем-то новым, но давайте создадим теоретическую базу, используя простой пример и немного математики для 1-го класса. Общепризнано, что разрешающая способность человеческого глаза для зрения 20/20 составляет 1 угловую минуту. Это 1/60 градуса и, конечно, варьируется от человека к человеку, но максимальное разрешение, которое может разрешить человеческий глаз, составляет 0,4 угловых минуты, и это жесткий предел.

Давайте посмотрим, что это означает в случае с монитором компьютера. Я сейчас сижу перед 27-дюймовым монитором. В метрических единицах ширина этого конкретного монитора составляет 59см, а у меня расстояние просмотра почти 50 см. Мое зрение, когда я ношу очки, близко к 20/20, так какое же самое высокое пространственное разрешение, которое могут разрешить мои глаза?

Давайте сделаем это, чтобы установить ссылку. Длина окружности «C» круга рассчитывается по формуле C=2*π*r. Наш радиус — это расстояние просмотра, которое составляет 50 см. Таким образом, C=2*3,14*500 мм=3140 мм. Одна угловая минута этой окружности будет равна C/(360*60)=3140/21600=0,15 мм. Итак, если минимальное расстояние между 2-мя соседними пикселями (фактически расстояние между их центрами) должно быть не менее 0,15 мм, то у моего монитора должно быть не менее 59см/0,015 см пикселей. Это будет 3933 пикселя, верно? Это для горизонтальной оси, поэтому для вертикальной оси, которая на моем экране составляет 33 мм, это число будет 2200 (пикселей).

Таким образом, это будет разрешение экрана, близкое к кинематографическому 4K. Мой монитор на самом деле 5K, поэтому даже с более короткого расстояния просмотра мои глаза воспринимают каждую линию, которую я вижу, как линейную. В случае большего монитора расстояние просмотра также будет увеличено, так что максимальное воспринимаемое разрешение фактически останется таким же.

Будет ли монитор 6K или 8K иметь значение для видео?

Даже если бы у меня была камера 8K, мне было бы трудно найти различия между контентом 4K и 8K с моего обычного расстояния просмотра 50 см. Что, если я подойду ближе к своему экрану? Я бы не стал этого делать, так как оптимальный угол обзора составляет от 50 до 60 градусов для движущихся изображений, поэтому, если я подойду ближе к своему экрану, я не смогу осмотреть весь кадр, и мои глаза будут уставать после короткого периода времени. время.

Вы когда-нибудь сидели на передних сиденьях в кинотеатре? Даже если вы заплатите мне за просмотр такого фильма, я этого делать не буду (и это может стать отдельной темой для обсуждения). Что, если острота моего зрения оптимальна (0,4 угловой минуты или 6/2,6)? Что ж, определение статических оптотипов — это не то же самое, что просмотр движущихся изображений. Конечно, наши глаза могут собрать каждый бит информации за 1/24 секунды, но это не обязательно означает, что наш мозг будет обрабатывать их всю, отдавая приоритет деталям. Приоритетом нашего мозга является нахождение смысла в том, что мы видим, и только после этого он начинает собирать дополнительные данные, такие как информация о цвете и мелкие детали. Мы должны помнить, что человеческое восприятие развилось в результате естественного отбора, и каждый бит информации, поступающей от наших органов чувств в наш мозг, проходит через фильтры на основе приоритетов и защитные механизмы.

Наш мозг не может работать как детальный инструмент оценки, пока мы сталкиваемся со сложными и напряженными приемами повествования, используемыми в современном кино… Другими словами, если бы мое зрение было оптимальным, то, возможно, я мог бы различать детали, составляющие мельчайшие детали, только в статичном кадре очень скучного фильма, который не смог вызвать ни одной эмоции в моем бедном уме. Я сказал, что не буду делать здесь громких заявлений, но считаю, что подглядывание за пикселями — плохая привычка для создателей контента. Даже если у вас есть эта вредная привычка, вы не можете пиксельно подглядывать при просмотре прекрасного произведения искусства, или, в качестве альтернативы, допустим, что прекрасное произведение искусства не позволяет вам пиксельно подглядывать.

Конечно, кто угодно может не согласиться, но поверьте мне, правда это или ложь, эта точка зрения действительно освобождает создателя контента, плюс я почти уверен, что эта точка зрения останется в силе, когда нам удастся лучше понять наши механизмы восприятия в грядущие годы. Но даже если я ошибаюсь, монитор 8K покроет мои теоретические оптические потребности в 0,4 угловых минуты, верно? Можем ли мы считать 8K справедливым ограничением для экранных приложений (или 11K, если вам нравится сидеть на передних сиденьях)? Может быть… Но подождите… оптотипы, которые оптометристы используют для измерения остроты зрения, черно-белые (рассеянные тени и переэкспонированные блики, как сказал бы колорист)… так что, держу пари, вы поняли…

Нужны ли нам камеры multiK?

Это другое. В настоящее время мне, конечно, не нужна камера 8K (хотя я признаю, что хочу ее), но вам она может понадобиться, и многие кинематографисты хотели бы, чтобы они ее сделали. Камера 8K даст вам гораздо больше места для рефрейминга и стабилизации отснятого материала или программирования пользовательских движений. Также есть преимущества в цветопередаче и соотношении сигнал/шум при даунскейлинге до более низких разрешений, поэтому, конечно, хотелось бы иметь камеру 8K.

Но, на мой взгляд, эти К растут так быстро, что наши постоянно развивающиеся монтажные рабочие станции никогда не поспевают за нашими потребностями в постобработке. Датчик может легко сделать шаг к удвоению разрешения за 2 года, но вычислительная мощность не поднимется, равно как и эффективность кодека. По крайней мере, на данный момент, и когда я говорю «на данный момент», я имею в виду следующие 2-3 года, я действительно жду технологического прорыва, который изменит это. Но закон Мура, кажется, больше не действует, и бинарные вычисления достигают критического предела.