Сравнение телевизоров 8K vs 4K

Все зависит от остроты вашего зрения и от того, как далеко вы находитесь от экрана. Но даже при самых благоприятных условиях разница выглядит минимальной.

Автор давно утверждал, что основное предназначение 8K дисплеев не в увеличении количества пикселей. Разрешение, которое люди могут различить на видеоэкранах на обычных расстояниях для просмотра телевизоров, ограничено, и увеличение плотности пикселей за этим пределом не дает никаких преимуществ.

Но где именно этот предел? Точнее, дают ли дисплеи 8K какое-либо преимущество с точки зрения воспринимаемой детализации по сравнению с 4K при обычных условиях просмотра? В сотрудничестве с Pixar, Amazon Prime Video, LG и Американским обществом кинематографистов (ASC), компания Warner Bros недавно ответила на этот вопрос в ходе хорошо продуманного двойного слепого исследования, чтобы выяснить, могут ли люди различить разницу между 4K и 8K с разнообразным содержанием.

Для целей данной статьи «4K» относится к разрешению 3840 x 2160 пикселей, а «8K» относится к разрешению 7680 x 4320 пикселей. Как вы, возможно, уже знаете, эти определения являются не совсем верными. И чтобы быть технически точным, «4K» действительно означает 4096 x 2160, а «8K» означает 8192 x 4320. Но индустрия бытовой электроники использует эти термины для применения к соответствующим телевизионным разрешениям, поэтому они будут использованы в этой статье.

Отбор и подготовка контента

Всего для исследования было подготовлено семь видеороликов, каждый с разрешением 8K и длиной около 10 секунд без сжатия. Два видеоролика из фильма Warner Bros. Дюнкерк (отсканированная 70-мм пленка с разрешением 8К) включали в себя крупный план персонажа и общий план пляжа. Анимационные видеоролики от Pixar’s Brave (Храбрая сердцем) и A Bug’s Life (Приключения Флика) были также представлены в 8K для этого исследования. И два видеоролика из сериала Amazon The Tick – один в пещере, а другой – на космическом корабле – были сняты в 8K цифровой кинокамерой RED, как и кадры с натуры, снятые Стейси Спирс.

Все семь видеороликов были также изначально HDR и закодированы в HDR10. На рис. 1 приведена статистика HDR10 для каждого клипа.

Рис. 1: Все семь видеороликов были закодированы в HDR10. В этой таблице представлены MaxFALL (Максимальный средний уровень освещенности кадра) и Max CLL (Максимальный уровень освещенности содержимого) каждого видеоролика. Как вы можете видеть, видеоролики представляют широкий диапазон средних и максимальных уровней освещенности.

Каждый видеоролик также был уменьшен до 4K с использованием стандартного программного обеспечения Nuke для пост-продакшена. Затем видеоролики 4K были «масштабированы» обратно до 8K с использованием фильтра Nuke, который в основном дублирует каждый пиксель четыре раза с небольшим сглаживанием, так что конечное изображение реально составляет 4K, но в «8K-контейнере».

Зачем растягивать ролики в 4K до 8K? Потому что обе версии будут воспроизводиться на одном и том же 8K-дисплее случайным образом. Чтобы без проблем воспроизводить версии 4K и 8K каждого видеоролика, без переключения сигналов HDMI или пропадания изображения на мгновение при изменении разрешения входного сигнала, обе версии должны были «выглядеть» как 8K на дисплее.

Испытательное оборудование и методика

Дисплей, на котором были показаны все видеоролики, представлял собой LG 88Z9 88-дюймовый 8K OLED-телевизор. Все видеоролики были загружены на компьютер под управлением Windows с 18-ядерным процессором Intel i9, твердотельным RAID накопителем и графическим процессором Nvidia 1080Ti. Видеокарта BlackMagic 8K Pro отправляла видеосигналы через четыре канала 12G SDI на четыре преобразователя AJA Hi5-12G SDI-HDMI, которые на выходе имели интерфейс HDMI 2.0. Четыре преобразователя отправляли HDMI 2.0 на Astrodesign SD-7075, который преобразовал их в один битовый поток HDMI 2.1, который и отправлялся в телевизор.

Некомпрессированные файлы доставлялись в профессиональном формате DPX со скоростью 24 кадра в секунду (24 FPS). Они были закодированы с 10-битной точностью в BT.2100, который использует цветовую гамму BT.2020 и PQ EOTF (электрооптическая передаточная функция); это стандарт для HDR10. Этим файлам требуется постоянная скорость чтения файлов, по крайней мере, 3 ГБ/сек (да, это три гигабайта в секунду!), Поэтому и была необходима такая огромная аппаратная конфигурация.

В общей сложности в исследовании приняли участие 139 человек, которое проводилось в течение трех дней. В каждой сессии было по пять участников, продолжительностью около 30 минут. Два участника находились в первом ряду, примерно в полутора метрах от экрана, и трое были в заднем ряду, примерно в 3х метрах от экрана. Для контекста, два метра от экрана равны примерно двум высотам экрана, и МСЭ (Международный союз электросвязи) определил, что два метра — это среднее расстояние просмотра в доме, независимо от размера экрана.

В каждом сеансе версии 4K и 8K каждого видеоролика воспроизводились в трех последовательностях, хотя последовательности для каждого видеоролика не были воспроизводились одна сразу за другой. В двух последовательностях версиям 4K и 8K были произвольно присвоены метки «A» и «B», и они воспроизводились дважды поочередно, то есть ABAB, после чего участники указывали, какая из них выглядела лучше в форме оценки (см. рис. 3). В третьей последовательности 4K-версия воспроизводилась четыре раза, хотя участники по-прежнему видели чередующиеся метки «A» и «B» и забивали их, как и раньше. Это обеспечило контрольную группу для обеспечения более надежной статистики.

Во время каждого сеанса участники исследования видели одну последовательность из одного клипа, затем последовательность из другого клипа и т. д., в случайном порядке, пока не были просмотрены все 21 последовательность. Ни разу они не увидели две последовательности из одного и того же клипа, показанные одну сразу за другой.

Оценка остроты зрения

До начала тестирования, каждого участника оценивали на предмет его остроты зрения – в конце концов, исследование было бы довольно бессмысленным, если бы у человека не было способности воспринимать мелкие детали. Всем был проведен стандартный тест остроты зрения с использованием глазной карты Снеллена, взятой в кабинете оптометрии.

Один из способов количественной оценки остроты зрения – два числа, выраженные как «20 /X», где 20/20 считается нормальным; то есть на расстоянии 20 футов человек с остротой 20/20 может различать уровень детализации на том же уровне, что и человек с нормальной остротой на этом расстоянии. Острота 20/200 означает, что на расстоянии 20 футов вы можете различить тот же уровень детализации, что и человек с нормальной остротой на расстоянии 200 футов – не очень хорошо! И наоборот, острота 20/10 означает, что на расстоянии 20 футов вы можете различить тот же уровень детализации, что и человек с нормальной остротой, который можно различить на расстоянии 10 футов – другими словами, лучше, чем обычно.

Как и предполагалось, в этом исследовании большинство участников имели остроту 20/20 или выше (см. Рис. 4): 27% были лучше, чем 20/20, 34% были 20/20, и 39% были хуже, чем 20/20, хотя подавляющее большинство из них были 20/25 или 20/30.

Результаты теста

Результаты были сведены в таблицу несколькими способами. В среднем по всем результатам видеоролики 8K были оценены «немного лучше», чем видеоролики 4K (см. Рис. 5). Среднее значение было не более 0,252, что составляет четверть от значения «немного лучше». На рис. 5 также показаны средние результаты участников с зрением 20/20 или выше. В этом случае среднее значение для некоторых видеороликов немного больше склоняется к 8K, но немного меньше для других видеороликов.

Рис. 5: В среднем по всем результатам (слева), версии 8K были оценены «немного лучше», чем версии 4K. В среднем по результатам от участников с остротой 20/20 или выше (справа), средние значения изменились незначительно.

Если посмотреть на средние результаты участников с остротой 20/10, сидящих в первом ряду (см. Рис. 6), 8K-версия двух видеороликов – кадры «Жизнь жука» и «Стейси Спирс» – набрала немного больше, прямо вокруг полного значения «немного лучше». Другие видеоролики все еще составляли небольшую часть около того. Результаты этой группы участников были особенно выделены, потому что, согласно более техническому и точному выражению пределов остроты зрения, они смогли полностью воспринять разрешение 8K на 88-дюймовом экране на таком расстоянии.

Сокращение чисел по-другому, все ответы «немного лучше», «лучше» и «намного лучше» были объединены в один «лучший» результат. По словам Майкла Цинка, вице-президента по технологиям в Warner Bros. и одного из авторов исследования, «цель здесь состояла в том, чтобы убрать нюанс из уравнения. 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 видеть разницу между людьми, набравшими «одинаковое» и «лучшее» на любом уровне». Эти результаты изображены в правой половине рис. 7.

Другой интересный вид данных ответов изображен в левой половине рисунка 7. На графике показано распределение ответов, которое указывало, что 4K выглядело лучше, чем 8K, две версии выглядели одинаково, а 8K выглядело лучше, чем 4K. Интересно, что кадры Стейси Спирс с натуры имели распределение баллов, отличное от других клипов, с большим количеством откликов, оценивающих версию 8K лучше, чем версию 4K.

Это просто поразительно, во сколько больше баллов оценили версию 4K, чем версию 8K. Майкла Зинк, на это говорит: «Я считаю, что причина, по которой вы наблюдаете большое количество людей, оценивающих «4К лучше, чем 8К», заключается в том, что они действительно не видят разницы и просто догадываются. Более интересным моментом является тот факт, что для всех видеороликов, кроме ролика 7 [натурные кадры], большинство людей выбрали «4K, то же самое, что 8K». А «8K лучше, чем 4K» является вторым по популярности вариантом. Для видеоролика 7 все по-другому, и большинство людей набрали «8K лучше, чем 4K», что было весьма интересным занятием».

Выводы

Конечно, Цинк и его коллеги сделали несколько выводов из этих результатов. С одной стороны, увеличение пространственного разрешения с 4K до 8K в типичных условиях просмотра не приводит к значительному визуальному улучшению. Кроме того, разница в восприятии в некоторой степени зависит от содержания; в частности, оценки видеороликов из натурных съемок Стейси Спирс немного больше склоняются к 8К, чем другие, возможно, потому что в нем много мелких деталей.

Возможно, самое главное, разница в восприятии зависит от остроты зрения и расстояния просмотра. Участники с остротой 20/10 в первом ряду уверенно оценили 8К версии A Bug’s Life и кадры с натуры выше, чем другие видеоролики. Дополнительным выводом было то, что МСЭ, возможно, захочет пересмотреть свои рекомендации относительно расстояния просмотра, чтобы включить зрителей с остротой зрения 20/10 или 20/15.

Одна вещь, которую не затронуло исследование, заключается в том, влияет ли технология отображения на способность распознавать 8K. Изменились бы результаты, если бы 8K дисплей был LCD, а не OLED? Вероятно, что нет, но для объективного определения потребуется другое исследование.

Это исследование поддерживает идею о том, что 8K лишь незначительно лучше, чем 4K, с точки зрения воспринимаемой детализации и только у людей с хорошей остротой зрения на относительно близком расстоянии от экрана. В противном случае 4K предлагает столько деталей, сколько может увидеть подавляющее большинство потребителей. Несмотря на это, есть уверенность, что производители телевизоров будут продолжать выпускать 8K-телевизоры и переносить это разрешение на свои модели среднего класса, как они это делали, когда впервые появились 4K-телевизоры, хотя сомнительно, что студии будут создавать много 8K контента в ближайшее время. Таким образом, все сводится к тому, насколько хорошо 8K телевизоры превосходят более низкие разрешения. Возможно, это может быть предметом другого исследования.

Источник: TechHive