從人眼的角度看解析度和螢幕尺寸

2021-03-04 01:31:30 字數 3366 閱讀 1269

在天文學中,定義剛剛能被望遠鏡分開的天球上兩個發光點之間的角距離,稱為角解析度(與攝影鏡頭的線解析度的概念不同)

人眼的理論分辨能力是20角秒,可是由於感光細胞的分布以及本身的缺陷,實際上對5000奈米黃綠光的分辨能力是1角分,寬度超過1角分的物體就和背景融在一起了。(摘自科教出版社《天文學簡明教程》)

那麼,現在讓我們計算一下人眼在1m處能夠看到的「點距極限」,你可以簡單地理解為在1m處,你的眼睛能夠看到的最小點徑(或最小的直線徑)(小於以上的大小,那麼它們將溶入背景),或者也可以理解為能夠把兩個小點(線徑)能夠分開的最小間距(小於以上的間距,那麼它們將溶為一點或者一條直線)。

弧度=弧長/半徑或  (弧長=弧度*半徑)

1度=2л/360弧度

1角分=1/60度=(2л/360)/60=0.000291弧度

所以,1m處能夠看到的最小點距(約等於弧長):

弧長=弧度*半徑=0.000291*1000mm=0.291mm

哈哈,有了以上的資料,我們就可以計算出不同解析度螢幕,不同距離處所需要的最小尺寸。為了方便計算和說明,以水平點距為標準來計算,並且允許垂直方向上進行壓縮和拉伸,從而得到相應長寬比例的全屏畫面。以下是本人所繪的關於如何計算螢幕尺寸的簡單圖例:

下面來實際計算,主要以16:9和4:3的螢幕來說明:

16:9之1920*1080:

1m距離:

螢幕寬度=1920*0.291=558.72mm=21.997英吋

螢幕對角線=21.997英吋 * 1.1473=25.237英吋

所以,2m=50英吋,3m=75英吋,4m=100英吋,5m=125英吋……

16:9之1280*720:

1m距離:

螢幕寬度=1280*0.291=372.48mm=14.66英吋

螢幕對角線=14.66英吋 * 1.1473=16.82英吋

所以,2m=33.64英吋,3m=50.46英吋,4m=67.28英吋,5m=84.1英吋……

4:3之640*480:

1m距離:

螢幕寬度=640*0.291=186.24mm=7.33英吋

螢幕對角線=7.33英吋 * 1.25=9.16英吋

所以,2m=18.32英吋,3m=27.48英吋,4m=36.64英吋,5m=45.8英吋……

4:3之800*600:

1m距離:

螢幕寬度=800*0.291=232.8mm=9.165英吋

螢幕對角線=9.165英吋 * 1.25=11.46英吋

所以,2m=22.92英吋,3m=34.38英吋,4m=45.84英吋,5m=57.3英吋……

4:3之1024*768:

1m距離:

螢幕寬度=1024*0.291=297.98mm=11.73英吋

螢幕對角線=11.73英吋 * 1.25=14.66英吋

所以,2m=29.32英吋,3m=43.98英吋,4m=58.64英吋,5m=73.3英吋……

請注意,以上所說的人眼的解析度1角分,是在十分理想的情況下--足夠明亮的晴天,同時無反光,對於白紙上的黑條測試(這種目標被成為extended object,人眼對於這種目標有很強的分辨能力),並且是眼睛特別好的人得到的。實際上,一般人的眼睛沒那麼好,而在70年代的《天文愛好者手冊》一書中,引用pickering的研究成果,實際上白紙上的黑條測試是一種極端情況(並且這是白天照明條件好的時候做的,想想如果在昏暗的燈光下做這個實驗結果會如何),人眼對這種圖案的靈敏度高,會3到5倍於黑背景上的白點。另外,其他研究表明,人們對於昏暗中的點光源(點光源的亮度如果一樣的話,比方說天文上的雙星觀測),解析度最好的人能到2角分,一般人在3角分算是很不錯的,通常更差,一般人眼這種情況下的解析度是3-5角分。

這可以理解為大多數人(包括我自己),在看vcd(352*288),用29英吋的彩電在3m處還可以忍受甚至津津有味的原因。請看以下分析:

vcd 4:3之352*288:

1m距離:

螢幕寬度=352*0.291=102.43mm=4.03英吋

螢幕對角線=4.03英吋 * 1.25=5.04英吋

所以,2m=10英吋,3m=15英吋,4m=20英吋,5m=25英吋……(人眼的解析度1角分)

2m=20英吋,3m=30英吋,4m=40英吋,5m=50英吋……(人眼的解析度2角分)

2m=30英吋,3m=45英吋,4m=60英吋,5m=75英吋……(人眼的解析度3角分)

看到沒有,3公尺處的尺寸居然需要30英吋!!!!

現在,我們再來看一下***:

*** 4:3之720*480:

1m距離:

螢幕寬度=720*0.291=209.52mm=8.25英吋

螢幕對角線=8.25英吋 * 1.25=10.31英吋

所以,2m=20.62英吋,3m=30.93英吋,4m=41.24英吋,5m=51.55英吋……(人眼的解析度1角分)

2m=41.24英吋,3m=61.86英吋,4m=82.48英吋,5m=103.1英吋 ……(人眼的解析度2角分)

2m=61.86英吋,3m=92.79英吋,4m=123.72英吋,5m=154.65英吋……(人眼的解析度3角分)

這同時也可以理解為,如果你的眼睛的解析度是3角分的話,在3m處的距離,你需要用92.79英吋(約100英吋)的投影,而此時,你不會感覺到螢幕的顆粒感,因為已經達到你的眼睛的解析度極限了,而如果你此時用一台50英吋的1920*1280高畫質的話,相信效果絕對不如用100英吋的投影放***來的震撼和真實。因為在3角分的情況下,1920*1280的高畫質在3m處需要75*3=225英吋的螢幕才適合你的眼睛的解析度。

呵呵,在3m處看50英吋的高畫質,浪費解析度啊!!!

再次宣告,以上的計算除非特別說明,是理想情況下人眼1角分解析度的情況下的:螢幕解析度、尺寸和**距離的關係,如果你的眼睛是2角分或3角分等其它的話,請相應的加倍或者減倍。

也就是,在以下3個引數固定2個引數的情況下,眼睛的解析度的「數值」(注:數值越大,說明你的眼睛解析度越低),和

螢幕解析度……反比

螢幕尺寸……正比

**距離……反比

以上就是本人從眼睛的角度出發,對於顯示解析度,畫面尺寸,**距離的關係的研究。我相信從眼睛的角度出發,具有比其它角度來說更具有現實的意義。

一般情況下,我們的**距離(一般是你的客廳的沙發和電視或者投影之間的距離)是不變的,所以就只要確定你要買的電視(投影)的尺寸,就可以確定你是要買高畫質還是標清或者其它解析度的顯示裝置了。

反過來,一旦你確定了你的解析度,也就可以確定你需要買多少大尺寸的顯示裝置。

在確定**距離和解析度的情況下,螢幕尺寸和眼睛的解析度的數值大小成「正比」,所以上面我計算出的是1角分下所需要的最小尺寸,也就是一般情況下,我們的尺寸需要更大,需要乘以2~5倍,因為一般人的眼睛的解析度大約是3-5角分!比1角分「大」得多!!!,這還沒有考慮**動態影象時的眼睛的解析度的損失!!!

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