Насколько телевизор 8K лучше, чем 4K, и способно ли наше зрение уверенно различать такие разрешения картинки? Рассуждений на эту тему немало. И вот, наконец, опубликовано вполне научное исследование этого вопроса.
Я уже давно утверждаю, что достоинство 8К-дисплеев — не в увеличенном количестве пикселей. У этого параметра существует предел, который человек может различать при просмотре на нормальном расстоянии — и выход за этот предел не дает никаких преимуществ.
Но где именно находится этот предел? А точнее, имеют ли 8К-дисплеи какие-либо преимущества с точки зрения воспринимаемой детализации по сравнению с 4К при нормальных условиях просмотра? Не так давно я задался этим вопросом.
Warner Bros. было проведено хорошо разработанное, двойное слепое исследование в сотрудничестве с Pixar, Amazon Prime Video, LG и Американским сообществом кинематографистов (ASC). Его цель — понять, могут ли люди видеть разницу между 4К и 8К, просматривая различный контент.
Для начала напомню: 4К — это разрешение 3840х2160, а 8К — это разрешение 7680х4320. Однако, как вам, вероятно, уже известно, эти определения слегка неверны, т.к. на самом деле 4К имеет разрешение 4096х2160, а 8К имеет разрешение 8192х4320. Но эти обозначения были созданы отраслью потребительской электроники для применения в соответствующих телевизионных решениях, так что я буду использовать именно их.
Подбор и подготовка контента
Всего было подготовлено семь некомпрессированных отрывков в исходном формате 8К длительностью приблизительно по 10 секунд. Два отрывка были взяты из фильма Warner Bros. «Дюнкерк» (Dunkirk): 8К-сканы 70-мм пленки, крупный план персонажа и широкий снимок пляжа.
Анимационные клипы из «Храброй сердцем» (Brave) и «Жизни жуков» (Bug's Life) компании Pixar были отрендерены для нашего исследования в 8К. Также были представлены два клипа из серии Amazon live-action «Тик» (The Tick): один снят в пещере, а второй — в космическом корабле на цифровую 8К-кинокамеру Red, как и отрывок с кадрами природы, снятый Стейси Спирс (Stacey Spears).
Все семь видеоотрывков изначально были сделаны в формате HDR, после чего закодированы в HDR10. Вот статистика HDR10 для каждого клипа.
Все семь клипов были закодированы в HDR10. Эта таблица показывает MaxFALL (максимальный средний уровень освещенности кадра) и Max CLL (максимальный уровень освещенности контента) каждого клипа. Как видите, на лицо широкий диапазон средних и максимальных уровней освещенности
Каждый из отрывков был сокращен до 4К с помощью стандартного ПО Nuke post-production. Затем 4К-видео было «увеличено» обратно до 8К с помощью кубического фильтра Nuke, который в основном дублирует каждый пиксель четыре раза с небольшим сглаживанием, так что конечное изображение — это 4К в «контейнере» 8К.
Зачем было увеличивать масштаб 4К обратно до 8К? Потому что обе версии будут воспроизведены на одном и том же 8К-дисплее случайным образом (с минимальными паузами). Чтобы воспроизводить 4К- и 8К-версии каждого клипа плавно, без сбоев HDMI или сбоев запуска дисплея, когда на мгновение показывается разрешение входного сигнала, оба они должны «выглядеть» для дисплея, как 8К.
Испытательное оборудование и сама процедура
Экран, на котором были показаны все отрывки — 88-дюймовый 8К OLED-TV LG 88Z9. Все видео были загружены на ПК с ОС Windows с 18-ядерным процессором Intel Core i9, накопителем SSD RAID и видеокартой Nvidia 1080TI.
Видеоинтерфейс BlackMagic 8K Pro выводил видео через четыре канала 12G SDI на четыре конвертера AJA Hi5-12G SDI-to HDMI, которые выдавали HDMI 2.0. Четыре конвертера отправляли HDMI 2.0 на Astrodesign SD-7075, который преобразовал их в единый битный поток HDMI 2.1 — затем он выводился на телевизор.
Система воспроизведения требовала некоторого оборудования для обработки несжатого материала 8K
Несжатые файлы воспроизводились в профессиональном формате DPX со скоростью 24 кадра в секунду. Они были закодированы с 10-битной точностью в BT.2100, который использует цветовую гамму BT.2020 и PQ EOTF (электрооптическую передаточную функцию) — это стандарт для HDR10. Эти файлы требуют постоянной скорости чтения файлов не менее 3 Гб/с (да, именно три гигабайта в секунду!) — именно поэтому была необходима такая серьезная аппаратная система.
Всего в исследовании, проводившимся в течение трех дней, приняли участие 139 человек. В каждой сессии длиной около 30 минут участвовало по пять человек. Двое участников сидели в первом ряду, примерно в 1,5 метрах от экрана, а трое в заднем — примерно в 2,5–3 метрах от экрана. Заметим, что 2,7 метра от экрана равны двум высотам экрана, и МСЭ (Международный союз электросвязи) определил, что это — среднее расстояние просмотра дома, независимо от размера экрана.
Во время каждого сеанса 4К- и 8К-версии каждого клипа воспроизводились в трех последовательностях. Для первых двух 4К- и 8К-версиям случайным образом присваивались метки «А» и «B» и они воспроизводились дважды поочередно — то есть A-B-A-B, после чего участники указывали, какая из них лучше выглядит на бланке подсчета очков.
В третьей последовательности 4К-версия проигрывалась четыре раза, хотя участники по-прежнему видели чередующиеся метки «А» и «B» и присваивали очки, как раньше. Это обеспечило контрольную группу для более надежных статистических данных.
Участники вводили оценку после просмотра каждой последовательности, указывая, был ли отрывок A или B немного лучше, лучше, намного лучше или таким же
Во время каждого сеанса участники видели одну последовательность из одного клипа, затем последовательность из другого клипа и так далее в случайном порядке, пока не были представлены все последовательности. Участники ни разу не видели двух последовательностей из одного и того же клипа, воспроизводимых одна за другой.
Оценка остроты зрения
Перед началом тестирования каждого участника проверяли на остроту зрения — в конце концов, исследование было бы бессмысленным, если бы они не могли воспринимать мелкие детали. Со всеми был проведен стандартный тест остроты зрения с использованием карты Снеллена, применяемой в кабинетах оптометрии.
Одним из способов количественной оценки остроты зрения является использование двух чисел, выраженных как «20/X», где 20/20 считается нормальным — то есть на расстоянии 20 футов (около 6 м) человек с остротой зрения 20/20 может различать тот же уровень детализации, что и человек с нормальной остротой на этом расстоянии.
Острота зрения 20/200 означает, что на расстоянии 20 футов вы можете различить тот же уровень детализации, что и человек с нормальной остротой зрения на расстоянии 200 (ок. 60 м) футов — это не очень хорошо!
И наоборот, острота зрения 20/10 означает, что на расстоянии 20 футов вы можете различать тот же уровень детализации, что и человек с нормальной остротой зрения может различать на расстоянии 10 футов — другими словами, лучше, чем обычно.
Большинство участников (61%) имели зрение 20/20 или лучше
Как я и надеялся в этом исследовании, большинство участников имели остроту зрения 20/20 или выше: 27% были лучше, чем 20/20, 34% оказались на уровне 20/20 и еще 39% были хуже, чем 20/20, хотя большинство из них показали результат 20/25 или 20/30.
Результаты тестирования
Результаты были сведены в таблицу несколькими способами. В среднем по всем результатам видео 8K было оценено «немного лучше», чем 4K. Среднее значение составило не более 0,252 — то есть четверть от значения «чуть лучше».
Также на рисунке видно, что средние результаты участников со зрением 20/20 оказались выше. В этом случае среднее значение для некоторых клипов немного больше склонялось к 8K, но немного меньше — в других отрывках.
В среднем по всем результатам (слева) версии 8K были оценены «немного лучше», чем версии 4K. В среднем по результатам участников с остротой зрения 20/20 или выше (справа) значения изменились незначительно
Теперь посмотрим на средние результаты участников с остротой зрения 20/10, сидящих в первом ряду. 8К-версии двух клипов — «Bug's Life» и кадров природы Стейси Спирс — набрали чуть больше, почти полное значение «немного лучше». Остальные отрывки были оценены с незначительными отклонениями.
Результаты этой группы участников были отмечены особо, потому что, согласно более точному определению пределов остроты зрения, они смогли полностью различить разрешение 8K на 88-дюймовом экране с такого расстояния.
Средние результаты для участников с остротой зрения 20/10, сидящих в первом ряду (в пяти футах от экрана), показывают, что отрывки из «A Bug's Life» и съемки природы Стейси Спирс были оценены выше, чем другие клипы, но все же только «немного лучше», чем 4K
При другой обработке результатов все ответы «немного лучше», «лучше» и «намного лучше» были объединены в единую оценку «лучше».
Майкл Зинк (Michael Zink), вице-президент по технологиям Warner Bros., один из авторов исследования объяснил: «Цель состояла в том, чтобы убрать нюансы из равенства. То, что может быть «немного лучше» для одного человека, потенциально может быть «намного лучше» для другого человека — с точки зрения различий в восприятии. По сути, мы хотели увидеть разницу между людьми, которые оценивают «то же самое» и «лучше». Эти результаты представлены на правой половине графика ниже.
Еще один интересный вид данных представлен в левой половине. График показывает распределение трех видов ответов (4K лучше, чем 8K; две версии одинаковы; 8K лучше, чем 4K). Интересно, что кадры природы Стейси Спирс имели иное распределение баллов, чем другие клипы, версия 8K которых оценивалась лучше, чем версия 4K.
График слева показывает распределение оценок, согласно которым версия 4K лучше, чем версия 8K (синий), обе версии оцениваются одинаково (оранжевый), а версия 8K лучше, чем версия 4K (зеленый ). График справа показывает результаты, когда три разные оценки «лучше» с каждой стороны были объединены в одну оценку «лучше»
Я был поражен, увидев, насколько больше баллов набрала 4K-версия, чем версия 8K. Когда я спросил Майкла Зинка об этом, он ответил: «Я считаю, что причина того, что большое количество людей, говорит: «4K лучше, чем 8K», — заключается в том, что они действительно не видят разницы и просто угадывают.
Более интересным моментом является тот факт, что для всех клипов, кроме клипа 7 — «видео природы» — большинство людей ответили: «4K — это то же самое, что и 8K». А «8K лучше, чем 4K» — это второй по количеству набранных баллов вариант. Для клипа 7 все по-другому, и большинство людей считает, что «8K лучше, чем 4K».
Выводы
Зинк и его коллеги сделали несколько выводов из этих результатов. Во-первых, увеличение пространственного разрешения с 4K до 8K в типичных условиях просмотра не приводит к значительному визуальному улучшению. Кроме того, разница в восприятии отчасти зависит от содержания; в частности, рейтинги отрывков видео природы Стейси Спирс немного больше склонялись к 8K, чем другие — возможно, потому, что в нем много мелких деталей.
Пожалуй, самый важный вывод: разница в восприятии зависит от остроты зрения и расстояния до экрана. Участники с остротой зрения 20/10 в первом ряду уверенно оценили 8K-версии «Жизни Жука» и «видео природы» выше, чем другие клипы. Дополнительный вывод заключался в том, что МСЭ, возможно, стоит пересмотреть свои рекомендации относительно расстояния просмотра, чтобы включить в них особенности зрителей с остротой зрения 20/10 или 20/15.
Одна вещь, которую исследование не рассматривало — это то, оказывает ли технология отображения какое-либо влияние на способность различать 8K. Будут ли результаты отличаться, если бы дисплей был 8К ЖК-телевизором, а не OLED? Я подозреваю, что нет, но для полной объективности потребуется новое исследование.
Наш эксперимент подтвердил, что 8K лишь незначительно лучше, чем 4K с точки зрения воспринимаемой детализации — и лишь при хорошей остроте зрения на относительно близком расстоянии от экрана. В противном случае 4K дает столько деталей, сколько может воспринять подавляющее большинство зрителей.
Тем не менее, я уверен, что производители телевизоров будут продолжать делать телевизоры 8K и переносить это разрешение в свои модели среднего диапазона — так же, как они делали, когда впервые появились телевизоры 4K. Впрочем, сомневаюсь, что студии создадут много контента для 8K в ближайшее время.
Итак, все сводится к тому, насколько хорошо 8K-телевизоры улучшают более низкие разрешения. Возможно, это станет предметом для нашего следующего исследования.
Перевод: stereo.ru
Comentarios