Home Fachowa publicystyka i artykuły Po co nam 8K (i więcej)? Nowe badania empiryczne nad odległością od TV
Po co nam 8K (i więcej)? Nowe badania empiryczne nad odległością od TV

Po co nam 8K (i więcej)? Nowe badania empiryczne nad odległością od TV

3.56K
10
Samsung Q900R – pierwszy TV 8K na naszym rynku

Era 8K, na naszym rodzimym rynku, rozpoczęła się wraz z ubiegłoroczną premierą telewizora Samsung Q900r, który był pierwszym komercyjnie dostępnym telewizorem o takiej rozdzielczości. Reakcje innych producentów były lawinowe i już na targach CES 2019 oglądaliśmy gotowe do sprzedaży (później w tym roku) ekrany 8K innych producentów – Sony (ZG9), LG (OLED 88″ lub LCD 75″), TCL X10 (w rozmiarze 75″). Specjalnie mnie nie dziwi pojawienie się takich produktów w 2019 roku. Mamy bowiem gotowe już złącze HDMI 2.1, które pozwala przesłać rozdzielczość 8K 60Hz. Na rynku widać także nasycenie ofertą wyświetlaczy 4K. Przykładowo Samsung nie ma już w swojej ofercie ani jednego telewizora Full HD w ubiegłorocznej serii (no dobra, jest jeden budżetowy o bardzo małej przekątnej, ale cała reszta to 4K). Potrzeba więc czegoś co ponownie da konsumentom bodziec do zmiany telewizora! 🙂

Nadal w prawdzie brakuje komercyjnych treści o rozdzielczości 8K i na pewno przez dłuższy czas się to jeszcze nie zmieni. Z tego punktu widzenia można by uznawać całą machinę 8K jako falstart, choć mam wrażenie, że wdrażanie zmian technologicznych od końca „łańcucha pokarmowego” jest już w branży standardem. Z drugiej jednak strony filmy nagrywane są od jakiegoś czasu w 5K, 6K, a niedawno także 7K i 8K, aczkolwiek nadal postprodukcja takiej treści jest bardzo kosztowna. Przede wszystkim podczas renderingu animacji 3D (nie mylić z technologią 3D w TV czyli stereoskopią). W najbliższych latach bez wątpienia będziemy otrzymywać w większości nieco „oszukaną” treść poprzez upscaling, czy to w telewizorze, czy też w ostatnim etapie post-produkcji. Teoretycznie nie jest to jednak powód by zniechęcać się samego 8K. Musimy przecież patrzeć w przyszłość by się rozwijać! Istotnym problemem było (jest?) do tej pory raczej to, że…

Rozdzielczość jest walorem trudno dostrzegalnym

8K nie otwiera żadnego nowego etapu w rozwoju ekranów. Rozdzielczość ta została wpisana w standard Ultra HD podczas jego pierwotnej ratyfikacji (kilka lat temu). Oznacza to, że za nią samą nie podążają żadne inne zmiany związane np. z HDR, szeroką paletą barw, czy wyższym klatkażem (HFR). Elementy te współistnieją niezależnie od siebie i rozwijają się osobno.

Rozdzielczość 8K wpisana jest w Ultra HD od samego początku.

Jak jednak edukujemy od samego początku (i nie tylko my – to zdania powtarza cała branża filmowa, inżynierska, oraz recenzencka), samo przejście na rozdzielczości wyższe niż Full HD nie jest aż takim przełomem jak np. technologia HDR, HFR, czy szeroka paleta barw. Walory tych zmian dostrzegalne są błyskawicznie i w pewnym sensie z „każdej odległości”. Oznacza to, że mając nawet ekran 40″ z dużym potencjałem do HDR zauważymy różnicę nawet z kilkunastu metrów. Inaczej będzie z rozdzielczością, a mianowicie…

Jedna minuta kątowa

Tyle wynosi uśredniona sprawność ludzkiego oka do rozróżniania oddalonych od siebie detali (np. dwóch niezależnych kropek). Każdy widział przynajmniej raz w życiu obrazek do badania wzroku u okulisty prawda?

Badania nad postrzeganą rozdzielczością oka prowadzone są już od bardzo dawna.

Na podstawie tego typu badań wysnuto wnioski, że zdrowy wzrok (tzw. widzenie 20/20) pozwala dostrzec piksele oddalone od siebie o określony dystans (czyli wspomnianą 1/60 stopnia). Zostało to następnie potwierdzone poprzez analizę fizjologii oka – rozmieszczenie światłoczułych komórek na siatkówce, oraz możliwości toru optycznego (soczewki oka). Na tej podstawie zbudowałem model określający zalecaną odległość od ekranu, by faktycznie wykorzystać jego rozdzielczość. Znajduje się on na portalu w temacie:

Kalkulator odległości od TV

I jak wynika z niego, dla takiego pełnego wykorzystania rozdzielczości 4K musimy znaleźć się mniej więcej w odległości 1,8m przy 85″. Przy popularnych 65″ będzie to już tylko 1,4m! Uogólniając: 2cm odległości na każdy cal ekranu lub 1,5 wysokości telewizora od ekranu. Dopiero wtedy spełnimy warunek jednej minuty kątowej. Wyniknie z tego, że ekran 4K wypełni aż 60 stopni naszego pola widzenia, czyli więcej niż zazwyczaj w kinie IMAX! Czy faktycznie mamy tendencję do wybierania tak dużych przekątnych i zasiadania tak blisko? Przypuszczam, że wątpię… O ile może niecałe 2 metry od 85″ nie brzmią już aż tak kontrowersyjnie jak w 2015 roku, gdy po raz pierwszy opublikowałem kalkulator odległości, to nadal jest problem z zakupem odpowiednio dużej przekątnej telewizora, by zasiąść z typowej „domowej” odległości – 2,5 do 3,5 metra. Potrzebowalibyśmy wtedy dużo ponad 100″.

Brzmi jakby rozdzielczość 4K była więc aż nadto do domowych zastosowań, prawda? Zysk z dalszego podwyższania rozdzielczości w kontekście dostrzegani większej ilości detali jest bardzo wątpliwy, a by nie uzasadniać tego tylko powyższym tekstem to dodam, że w praktyce testowałem to wielokrotnie na publiczności podczas np. targów Audio Video Show. Nikt nigdy nie był w stanie odróżnić czarno-białego, jedno-pikselowego, wzoru od jednolitej szarej planszy bez spełnienia wyżej opisanych warunków odległości.

Testy na publiczności prowadzimy co roku na różnych targach.

Na tym jeszcze jakiś czas temu można by postawić kropkę i powiedzieć, że 8K ma jakikolwiek sens dopiero gdy będziemy kupować sobie ekran 200″ i siadali te 3,5 metra od niego lub bliżej. Dziś stwierdzenie takie nie będzie do końca trafne ponieważ w orężu mamy…

Nowe badania nad wysoką rozdzielczością ekranów

Podczas minionych targów CES 2019 w Las Vegas, miałem okazję uczestniczyć w dwóch bardzo ciekawych, zamkniętych, wykładach na których omówiono najnowsze publikacje naukowe, zrobione właśnie pod kątem zalet rozdzielczości 8K. Zostały one wspomniane na dwóch niezależnych wykładach firm Sony i Samsung.

  • „Black Box TV” (Sony) prowadzony przez p.Toshiyuki Ogura (Chief Distinguished Engineer)
  • „The benefits of super-resolution displays” (Samsung), prowadzony przez p. Kyoung-Min Lee (profesor w Seoul National University)

Co można nowego odkryć w temacie skoro od strony okulistycznej sprawa jest już dawno wyjaśniona? Właśnie takie pytanie pozostawiono otwarte podczas przeprowadzania eksperymentu wspomnianego podczas obu tych wykładów. Konkretnie mówimy tu o pracy pod tytułem „Sensation of Realness From High-Resolution Images of Real Objects„. Badacze postanowili skonfrontować w niej prawdziwe przedmioty wraz z ich zdjęciem na ekranach o różnych rozdzielczościach. Ekrany zostały tak skonfigurowane i skalibrowane by jak najlepiej odwzorowywać prawdziwy przedmiot. By „wyłączyć” efekt 3D podczas patrzenia na prawdziwy przedmiot, osoby patrzyły przez okulary powodujące docieranie tego samego obrazu do obu oczu.

Podczas eksperymentu prezentowano przedmioty o różnym stopniu skomplikowania – z dużą ilością bardzo drobnych detali, lub z gładkimi przejściami tonalnymi.

I teraz czas na meritum eksperymentu – wyniki. Obserwatorzy mieli za zadanie ocenić, bliżej niezdefiniowane poczucie „realności” obrazu na wyświetlaczu. Okazało się, że wzrost ocen zanotowano aż do rozdzielczości wynoszącej 60 cpd (po której dopiero oceny ulegały stopniowemu nasyceniu). Wartość ta przelicza się na 1/2 minuty kątowej odległości pomiędzy sąsiednimi pikselami, czyli dwa razy mniej niż próg rozróżniania detali.

Jednostka „cpd” to w rozwinięciu cycles-per-degree, czyli cykle na stopień (pola widzenia). Jeśli np. obraz testowy składa się z czarno-białych wzorów, to przez jeden cykl rozumiemy przylegającą do siebie linię białą i czarną o takiej grubości, że wypełniają 1 stopień naszego pola widzenia. Przy 60 cpd mamy 60 linii czarnych, przeplecionych 60 liniami białymi i nadal wypełniają one 1 stopień pola widzenia, więc są o wiele cieńsze niż w pierwszym przypadku. Jeśli chcielibyśmy mówić o odległości między detalami w minutach kątowych mówilibyśmy o odległości między środkiem figury czarnej, a białej. Przy 1 cpd byłoby to więc aż 30 minut kątowych (0,5 stopnia), a przy 60 cpd już tylko 1/2 minuty kątowej. Ogółem: 60 / ilość CPD * 2 = odległość w minutach kątowych.

Zanotowano więc dalszy zysk z podwyższania rozdzielczości ponad warunki umożliwiające fizyczne rozróżnienie od siebie pikseli. Innymi słowy mimo, że nie widzimy detali to podświadomie je „czujemy”. Jak to możliwe? Najprawdopodobniej składają się na to zjawiska takie takie jak np. hyperacuity (nie znam polskiej nazwy). Istnieje także korelacja pomiędzy ostrością widzenia a jasnością i kontrastem obserwowanych przedmiotów (a jak wiemy wartości te w HDR są bardzo wysokie).

Co przez to rozumieć?

Omawiana praca przyniosła więc racjonalny powód by uaktualnić dane w kalkulatorze i  przesunąć tą granicę zysku ze zwiększonej rozdzielczości dwa razy dalej, czyli do:

  • maksymalnie 1,5 wysokości ekranu, czyli 2cm / cal, czyli np. 85″ z 1,7 metra dla 8K
  • maksymalnie 3 wysokości ekranu, czyli 4cm / cal, czyli np. 85″ z 3,4 metra dla 4K

Przy maksymalnie takich wartościach, jak wynika z badań, nadal będziemy mogli odczuć lepsze doznanie „prawdziwości” obrazu przy przeskoku z 4K na 8K (w pierwszym przypadku) i z 1080p na 4K (w drugim przypadku). Zanim jednak wykrzykniemy „hurra” warto mieć jednak na uwadze kilka czynników:

  • Eksperyment wyciąga ekstremalne zjawiska, które niekoniecznie muszą zachodzić przy typowym materiale filmowym. Przede wszystkim dlatego, że badanie:
    • Przebiegało przy materiale kompletnie statycznym, w który można się było dokładnie „wpatrywać”
    • Przebiegało bez kompresji – jakiekolwiek artefakty kompresji w filmie zepsują nam uczucie „prawdziwości” o wiele skuteczniej niż zjawiska podprogowe opisane w tym artykule
    • W eksperymencie nawet realny przedmiot był spłaszczony przez podanie tego samego obrazu do obu oczu. W naturze widzimy w 3D i to jest niezbędne by czuć immersję dużo bardziej niż poprawa rozdzielczości.
  • Uczucie „prawdziwości” zachowuje się (jak widać) niejako logarytmicznie, więc nie stało się nagle tak, że jednak z 2 razy większej odległości większa rozdzielczość ma ogromny sens. Przy wartościach granicznych uczucie narasta dużo bardziej (np. 2,5 cm / cal zamiast 2 cm / cal przy 4K).
  • Badanie wyciąga ekstremalne i można by powiedzieć „ostateczne” wnioski. Eksperyment ten badał subiektywną ocenę „prawdziwości” w konfrontacji z naturą. Wobec tego wątpliwe jest, czy kiedykolwiek zostanie odkryty jakiś cel zwiększania rozdzielczości powyżej tej granicy 60 cpd

Niemniej jednak wygląda na to, że sens stosowania ultra-wysokich rozdzielczości zachodzi szybciej niż do tej pory sądziłem. Nawet wtedy, gdy nie dostrzeżemy już więcej detali, to jest szansa, że w dalszym ciągu (ale oczywiście też do pewnego stopnia) odczujemy większą „prawdziwość” obrazu. Warto także dodać, że musimy dysponować przy tym nieskazitelną treścią 8K (lub innej rozdzielczości, zależy jakie kryteria odległościowe chcemy spełniać), by nie dało się zauważyć jakichkolwiek artefaktów kompresji, które z pewnością zaburzą nam poczucie prawdziwości i to podświadome i świadome, a na to przyjdzie nam jeszcze długo poczekać 😉

(3562)

Maciej Koper Szef działu testów na HDTVPolska. Posiadacz certyfikatów ISF oraz THX. Zapraszam studia filmowe oraz osoby prywatne do profesjonalnej kalibracji swoich wyświetlaczy: www.skalibrujtv.pl

Comment(10)

  1. No igrzyska olimpijskie w Tokio w roku 2020 będą już w 8K, czyli nie jest to taka daleka przyszłość. A jak już tu o tym wcześniej pisano od grudnia nadaje w Japonii 12-sto godzinny kanał w 8K.  I jeżeli będzie  działał w tych urządzeniach przyzwoity upscaling, to i z materiału 4K może coś się więcej wyciśnie...

  2. tylko czy dadzą te kanały z odpowiednim bitratem ?

    a odpowiedni to pewnie byłby 1 kanał na  cały transponder (przynajmniej w HEVC) - no chyba że już w czymś lepszym to będą puszczać

    zresztą nawet wtedy będzie  co upchać (8k  z hdr w 60fpsach) na 70mbps'ach

    jak to będzie nawet w nowym kodeku (jakiś 2 razy lepszy od HEVC) to poziom kompresji będzie zbliżony do netflixa

  3. testy na nieruchomych obrazach...co za bzudra......pusccie przecietnemu kowalskiemu dobrej jakosci film w fhd/4k/8k.... nie zauwazy roznicy w rozdzielczosci.....

  4. 4 minuty temu, betonman napisał:

    testy na nieruchomych obrazach...co za bzudra......pusccie przecietnemu kowalskiemu dobrej jakosci film w fhd/4k/8k.... nie zauwazy roznicy w rozdzielczosci.....

    Bzdura, chyba że będą patrzeć przez okno.

  5. 9 minut temu, betonman napisał:

    testy na nieruchomych obrazach...co za bzudra......pusccie przecietnemu kowalskiemu dobrej jakosci film w fhd/4k/8k.... nie zauwazy roznicy w rozdzielczosci.....

    Jak ktoś jest bryszczaty na jedno oko to nie zauważy. Zapewne pisałes na podstawie własnych doświadczeń ;) .

     

     

    13 godzin temu, Maciej Koper napisał:

    Konkretnie mówimy tu o pracy pod tytułem „Sensation of Realness From High-Resolution Images of Real Objects„
     

    Przeczytaj całość

    Baardzo ciekawe doświadczenie. A szczególnie jego rezultat. Wreszcie mam lepsze samopoczucie oglądając 4K z proja na 118"-owym ekranie z ok. 3,5 metra :) . Samopoczucie bo moje oczy przed i po widzą dokładnie to samo.

     

    A wracając do telewizorów 8K widzę na runku dokładną powtórkę z rozrywki czyli z wprowadzania do sprzedaży komercyjnej niedopracowanych technicznie telewizorów 4K ok. roku 2014. Dla przypomnienia telewizory te nie miały złacza HDMI 2.0 a jedynie 1.4.

    Podobnie jest dzisiaj. Telewizory 8K nie maja złącza HDMI 2.1 a jedynie 2.0. I są to smieci technologiczne, na których producenci testują zachowania konsumentów. Na dzieļ dzisiejszy widze jedynie dwie zalety dla nowych TV: wspomnianą rozdzielczość 8K oraz HFR dla 60 lub 120 klatek. 

    Nasuwa się jedynie pytanie KIEDY operatorzy telewizyjni na świecie wprowadzą taka transmisje na szeroka skalę i czy studia filmowe dostarczą content w takich parametrach?Przypomnę, że dzisiaj większość contentu 4K na rynku to upscalowane 2K. Raczej bez większych problemów wyobrażam sobie przygotowanie wydarzeń na zywo czyli np. widowiska sportowe czy koncerty.

    Drugim wyzwaniem będzie sposób dotarcia z tym contentem do widza. Dzisiaj jeden kanał 4K z sateluity wymaga przepływności połowy transpondera czyli ok. 27 Mbps. Co i tak moim zdaniem jest niewystarczajace gdyz najlepsze wydania filmów na nosniku fizycznym BD-UHD dają max. ok. 110 MBps. Zatem smiem twierdzić, że na dzisiejsze warunki transmisja w 8K przez satelitę  będzie nieopłacalna finansowo dla operatorów. Nie tylko ze względu na koszt samej transmisji ale no koszt wprowadzenia na rynek kolejnej generacji dekoderów ze złączem HDMI. Inna metodą jest streaming przez internet. Niestety dzisiaj wystarczy popatrzeć na przepływnośc w Netflixie na poziomie 15 MBps, żeby zrozumieć że dostaniemy wtedy na dzisiejsze warunki pseudo 8K. I niestety nic nie słychać na temat fizycznego nośnika dla materiałów 8K. Poniewaz fizyczne nośniki powoli umierają. Płyta CD pokazuje to wyraźnie.

     

    Moim zdaniem poczekamy na szeroko rozumiana technologie 8K jeszcze ok. 5 lat do wprowadzenia jej z sukcesem na rynek komercyjny. Więc dzisiaj śmieszą mnie wpisy niektórych userów na forach wieszczących i promujących nowy standard.

    Pożyjemy, zobaczymy. Dzisiaj rynek telewizyjny jest kreowany przez producentów telewizorów, którym n ie zostało nic jak tylko tzw. ucieczka do przodu. Świadczą o tym wyniki sprzedaży na rynkach światowych. Chcieli by oni aby konsument wymieniał telwizor co rok. I oczywiście żeby miał ich co najmniej kilka w jednym gospodarstwie domowym. Wystarczy popatrzeć na polskie realia. Do tego zmiana konsumpcji telewizji z liniowej na nieliniową i ze stacjonarnej na mobilną powoduje, że módzi ludzie do 30-ki nie mają w domach ... telewizorów. Wystarczy im ekran telefony, tabletu czy co najwyżej notebooka.

    Taki mamy teraz świat. :) 

     

    Pozdro

  6. Witam.

    "mimo, że nie widzimy detali to podświadomie je „czujemy” 

    Bardzo to metafizyczno/teologiczne 🙂 

  7. Moim zdaniem to melodia przyszłości i to odległej. Co najmniej 5, jak nie 10 lat.

    Stacji telewizyjnych nadających w 1080p nie ma za wiele, a co dopiero 4 czy 8k (piszę o Polsce, bo tu żyję).

    Filmy w 4k również jak ktoś wyżej wspomniał można na palcach policzyć.

    Konsole do gier następnej generacji czyli ps5 i nowy Xbox również tego nie obsłużą.

    Na tą chwilę widzę to jako ciekawostkę dla gadżeciarzy.

  8. W ciagu ostatnich 5 lat mielismy  tutaj dyskusje na temat tego, czy oko ludzkie wychwyci roznice poniedzy UHD a FHD. 3 lata temu linkowalem badania wskazujace, ze granica percepcji ludzkiego oka, w zakresie detekcji fazy i kontrastu,  nie jest jedna minuta katowa, a raczej jest to wartosc zblizona do 15 sekund katowych. Czy aby nie jest to zbiezne z podlinkowanymi powyzej wykresami? :)

    Tekst oryginalny w watku : http://hdtvpolska.com/forum/topic/36336-m%C3%B3zg-woli-uhd-dowodz%C4%85-badania-brytyjskich-naukowc%C3%B3w/?do=findComment&comment=370309 Niestety opisujacy badania pdf, jest nie do odnaleziemia w tej chwili pod uprzednim linkiem. Mozna go znalezc tutaj http://jov.arvojournals.org/pdfaccess.ashx?url=/data/journals/jov/932835/jov-5-3-7.pdf

  9. Czy zgodnie z informacjami w artykułe kalkulator na stronie https://hdtvpolska.com/kalkulator-odleglosci/ został juz zaktualizowany?
  10. Wygląda, że to tak jak nagraniami muzyki na CD. Nie wystarczy, żeby częstotliwość próbkowania była na granicy górnej częstotliwości (20kHz) musi być co najmniej dwa razy większa. Tu mamy jakby proces odwrotny więc aby stworzyć w oku obraz bez przekłamań musimy dostarczyć dwa razy dokładniejszy wzór od takiego co go oko nie rozróżni aby wyeliminować przekłamania i tym sposobem powiększyć ten współczynnik realności. Nadal jednak uwzględniając te odkrycia wygląda na to,że kinowy SweetSpot wypada w miejscu gdzie jeszcze 4K wystarczy. Jedynie pierwsze rzędy w sali kinowej poczują różnicę. Niestety produkcje filmowe to nie prążki o wielkim kontraście i trudno będzie uzasadnić inwestycje w nowe projektory dla multiplexów.