¿Cuál es la resolución del ojo humano?

Si usted tiene unos 20 años de contacto con la tecnología, entonces ha visto literalmente muchas cosas en relación con la calidad del vídeo, los monitores y las pantallas.

Primero no estaban los monitores y lo que la gente hacía era comprar la máquina (que ahora conocemos como CPU) y conectarla a un televisor que mostraba todo en tonos de gris; luego vinieron los primeros monitores reales, con la pantalla verde; el siguiente paso se dio en los años 90 con los famosos monitores de tubo de 15 pulgadas, que mucha gente tenía en casa. Luego crecieron, permanecieron 17 y 19 pulgadas, luego se sintonizaron y se convirtieron en LCD; mientras tanto la resolución fue aumentando y refinándose: 640 X 480; 800 x 600; 1024 x 768; 1366 x 768 y el querido Full HD: 1920 x 1080, donde la mayoría de los usuarios se encuentran hoy en día (por lo menos los usuarios de PC y notebook).

CONTENIDO

  • 1Qué son los píxeles
  • 2El límite de nuestro ojo
  • 3El límite tecnológico para nuestros ojos

Después están las resoluciones «premium», todavía poco comunes en Brasil: 4K (3840 x 2160), 8K (7680 x 4320) y hasta 10K (10240 x 4320 o 10328 x 7760, dependiendo del formato). Y estas son sólo algunas de las resoluciones de los monitores de PC, Notebook y TV. Si vamos a analizar las pantallas de los teléfonos inteligentes y las tabletas, la cosa llega lejos.

De acuerdo, ¿pero de qué sirve una resolución de 48K si nuestro ojo tiene un límite físico y biológico que nos impide ver todos los detalles? Sí, así como puede haber oído que el ojo de gato está «entrenado» para ver en la oscuridad, o que a su perro no le gusta ver la televisión porque para él las imágenes aparecen en cámara lenta a medida que sus ojos ven más cuadros que nosotros, el ojo humano tiene un límite de detalle que puede captar.

Pero, ¿cuál sería nuestro límite? ¿Estamos absorbiendo la máxima calidad que los lienzos de hoy pueden darnos? ¿O estamos invirtiendo en pantallas cada vez más caras donde la ganancia práctica entre una actualización y otra simplemente no existe?

Éstas y muchas otras cuestiones de ahora en adelante.

Qué son los píxeles

Lo fundamental para entender todo esto, como verás en el curso del texto, es saber qué son los píxeles y cómo funcionan, su conteo y su categorización. Inicialmente tenga en cuenta que la palabra pixel viene del inglés » picture element» que significa «elemento de imagen» y ya da una buena pista de su verdadera función.

Pixel es la parte más pequeña de una imagen, como si fueran las células del cuerpo humano o las piezas de un rompecabezas. Cuantos más, mejor y de mayor calidad es el resultado, es decir, una mejor imagen.

Clarificación 1 : ok, los píxeles no son los únicos responsables de la calidad de una imagen, después de todo una foto bien iluminada con 5 píxeles será mejor que una foto con 20 millones de píxeles tomada en total oscuridad. Además de la luz, otras cosas que interfieren con la calidad de la imagen son el tamaño del sensor de captura, el software de renderizado y procesamiento y otras tecnologías integradas. Pero para los propósitos de este artículo, seamos superficiales y pensemos sólo en los píxeles, ¿de acuerdo?

En términos prácticos, imagine, por ejemplo, un rompecabezas tridimensional de un globo terráqueo. Pondrás pieza por pieza hasta que al final termine con un globo terráqueo, igual que en las mismas aulas. Si tuvieras sólo 20 piezas grandes, tu globo sería medio cuadrado, después de todo, tendría muchos bordes sobresalientes y las esquinas no estarían «escondidas» en absoluto, ¿verdad? Ahora, si tuvieras 3.000 piezas para armar el mismo rompecabezas, todas muy pequeñas, las esquinas se diluirían en tu globo, dando la idea de un mejor resultado, con menos bordes y puntas. 

Para que las imágenes se muestren en la pantalla, deben seguirse las mismas reglas para el «apilamiento de piezas», o píxeles en este caso. Y es con este gancho que será posible explicar cómo los píxeles han mejorado las imágenes. Tomemos el ejemplo del globo de nuevo, después de todo, también son responsables de formar los círculos y son el mejor ejemplo de la evolución de la calidad de la imagen.

¿Cuál es la resolución del ojo humano? 1La cuadrícula de arriba después del zoom muestra cómo todas las imágenes están hechas de Píxeles.

Los píxeles son cuadrados pequeños, como puede ver en el GIF de arriba. Ahora imagina tener que hacer un círculo a partir de pequeños cuadrados; imagínatelo. Tome 100 cuadrados de 30 cm cada uno, en su imaginación, y colóquelos de tal manera que formen un círculo. ¿Puedes imaginarlo? Ahora haga el mismo círculo usando 1000 cuadrados de 3 cm cada uno. ¿Viste lo hermoso que se veía tu círculo? Por eso las imágenes de los antiguos monitores eran todas serradas.

Como habrás notado en las especificaciones de algún dispositivo que hayas comprado, hay un número vinculado a la calidad de imagen que puede ser de 1920 x 1080, como Full HD, o de 640 x 480 como los antiguos monitores CRT que usaremos como ejemplo, justo debajo. Pero primero, ¿qué significan estos números? Fácil: Representan el número de filas y columnas de la imagen. A una resolución Full HD tendrás 1920 píxeles horizontales, con 1080 píxeles verticales para componer el marco.

Pero por supuesto que hay muchos píxeles en estos días. Antiguamente había menos de ellos para componer cada cuadro y, en consecuencia, hacer los bordes. Y los bordes son un punto importante para una imagen.

Apilar cuadrados y hacer líneas y bordes rectos es fácil, pero trate de hacer bordes circulares con los miserables 480 píxeles de un monitor de 15 pulgadas para que usted los vea. Por eso son la mejor manera de dar fe de la calidad de una imagen digital.

Un buen ejemplo para ilustrar todo esto es la evolución de los videojuegos y por qué las imágenes de las antiguas consolas están llenas de cuadrados. Atari, por ejemplo, tenía 40 x 192 píxeles; Playstation 1 permitía hasta 640 x 480, mientras que Playstation 4 tenía hasta 4K dependiendo de la versión.

Clarificación 2 : Es cierto que no sólo los cuadrados no están hechos de píxeles, sino que como esta forma geométrica que tiene todos los lados iguales representa la inmensa mayoría de las tecnologías, la estamos usando como estándar aquí.

¿Cuál es la resolución del ojo humano? 2De izquierda a derecha: Atari; Game Boy; Super Nintendo; Playstation 1; Playstation 2; Playstation 4

Pero quizás el término Pixel tiene más sentido para usted cuando se trata del mundo de las cámaras digitales, donde su velocidad por fotograma se utiliza como un diferenciador tanto por los consumidores como por los fabricantes y vendedores.

Una fotografía tomada con el primer teléfono con cámara (ver que ni siquiera usé el término smartphone) tenía menos de 1 megapíxel debido a su cámara VGA, mientras que hoy en día es normal que los smartphones sean de hasta 20 megapíxeles o más. He aquí una explicación: el prefijo mega es equivalente a 1 millón, es decir, la fotografía VGA tenía menos de 1 millón de píxeles, mientras que los actuales tienen hasta 20 millones de píxeles por imagen o más.

Y si te preguntas cómo llegar a ese número de millones de píxeles, es fácil: sólo tienes que multiplicar el valor de la anchura por el de la altura. ¿Sabes por qué la calidad de vídeo de la cinta VHS era tan mala? Porque lo máximo que podía manejar era 480 x 320. A fin de cuentas, veamos que las viejas cintas tenían una calidad de 153.000 píxeles por fotograma, o 0,1 megapíxeles, que es la forma en que estamos acostumbrados a medirla hoy en día.

Ahora piensa en lo mucho que tienes en tu cámara móvil hoy y mira cómo hemos evolucionado en este poco tiempo. Algunas otras tecnologías y sus densidades de píxeles:

  • Cd : 570 x 480: 273.600 píxeles o 0,2 MP
  • TV analógica : 640 x 480: 307.200 píxeles o 0,3 MP
  • DVD : 720 x 480: 345.600 píxeles o 0,3 MP
  • Blu-Ray : 1280 x 720: 921.600 píxeles o 0,9 MP
  • TV digital y Formato Full HD : 1920 x 1080: 2.073.600 píxeles o 0,9 MP

Por esta razón, cuanto mayor sea la resolución, mayor será la necesidad de que su televisor sea notado y menor será la distancia a la que se sitúe de la imagen (siéntese lejos de la pantalla). Esto se debe a que no tiene sentido aumentar el número de píxeles (y el refinamiento de los bordes, por ejemplo) si se aplastan en una pantalla de minúsculas. El resultado podría ser incluso una deformación en las imágenes.

Y lo que es más importante, en este momento, es esto: Ese televisor de 10k tiene más de 80 MP! Pero, ¿está nuestro ojo preparado para tantos detalles y calidad?

El límite de nuestro ojo

Sí, la calidad percibida por nuestros ojos es finita. Y sin enrollar, ahí va el número de píxeles que se necesitarían para representar todo nuestro ángulo de visión: 576 MP, según Roger Clark, quien, entre otras cosas, está involucrado en los proyectos de la NASA para fotografiar el espacio. Sí, más de 500 millones de píxeles, pero antes de que salgas pensando que es demasiado tarde para que la tecnología toque el borde de nuestra vista, llega una triste explicación.

Como sabes, tu ojo no es una cámara que graba lo que ves en un solo cuadro estático; por el contrario, es más bien como un vídeo constante. Para que esto suceda, nuestros ojos se mueven rápidamente en pequeños espacios angulares a medida que el cerebro actualiza continuamente la imagen y refina los detalles. Los ángulos, por cierto, son muy importantes para nosotros. Como habrás notado, un humano estándar en buenas condiciones tiene dos ojos, cada uno de los cuales captura un objeto diferente – debido a su posición ligeramente alterada entre una órbita y la otra de nuestro cráneo. Sin este «truco» no tendríamos visión espacial, por ejemplo. ¿Cuál es la resolución del ojo humano? 3Cómo los ojos forman la visión espacial

Después de capturar las imágenes en milisegundos, es el cerebro el que combinará las imágenes para aumentar la resolución y crear una imagen con enfoque, profundidad, etc. que reunirá todo en una sola instantánea. El proceso fue tan bien pensado por la evolución que, además de todo lo demás, nosotros, instintiva y automáticamente, también movemos nuestros ojos alrededor de una escena para recolectar la mayor cantidad de información posible.

Vale, el proceso ya lo sabes, pero ¿cómo puede Clark atestiguar que nuestro ojo ve a un ritmo de 576 MP?

Bueno, en realidad, si relees el primer párrafo de este subtítulo, verás que no dije que nuestro ojo «ve hasta 576 MP», sino que requeriría 576 MP para representar todo nuestro ángulo de visión . El cálculo que atestigua este valor es el siguiente:

Considere cualquier paisaje frente a usted donde sus ojos puedan ver una abertura de 120 grados cada uno (y el número usado aquí es modesto, ya que el campo de visión de un humano es cercano a 180 grados). En este caso el número de píxeles sería 120 grados por 60 minutos-arco/grado dividido por 0.3; todo esto multiplicado por dos, después de todo son dos ojos. La respuesta es 576 millones de píxeles. Puedes ponerlo en la calculadora.

P.D. Además de calcular los MPs del ojo, Roger Clark calculó la ISO de nuestro ojo, la distancia focal y otros aspectos comparables a una cámara digital. El resultado fue muy bueno y se puede ver aquí.

Pero como he dicho, ese valor es lo que necesitaríamos en términos de capacidad para capturar todos los detalles que nuestras cámaras montadas en la cabeza pueden enmarcar. La percepción real del ojo humano es mucho menor, e incluso hay un culpable: la fovea.

La fovea es una parte pequeña y central de nuestro ojo, justo en la espalda, compuesta de 6 millones de conos (las células responsables de los colores en nuestra visión), y responsable de la visión del potro. Esta visión es esencial para sus actividades diarias, especialmente para aquellos donde los detalles visuales son extremadamente importantes.

Agradezca a la visión cuando esté leyendo un libro o cuando tome el auto y conduzca. Pero tampoco me lo agradezcas demasiado, ya que también es un poco culpable que nuestra visión no sea tan HD como nos gustaría que fuera. También llamada la visión central, Fóvea es la única encargada de asegurar una alta calidad en sólo 2 grados de la apertura de 180 que cubren nuestros ojos. Mientras tanto, el resto de los grados (el que está alrededor de la vista central o del foveal) se llenarán con un miserable millón de píxeles, o 1 MP.

¿Cuál es la resolución del ojo humano? 4Ángulo de visión medio de una persona

Ahora establece la puntuación con el número de grados que vemos en HD y los píxeles en nuestra visión y alcanzarás un triste valor: 7 MP. Sí, la cantidad que compone la imagen enfocada por la visión del potro es de sólo 7 millones de píxeles.

El siguiente video muestra cómo es la visión humana. Observe que el círculo central, completamente claro, es la visión de la fovea.

Pero puedes poner otro culpable en esta historia: el número de fotorreceptores presentes en nuestra retina. No son suficientes para extraer la máxima calidad que sería posible, incluso si la fovea capturara un ángulo mayor con precisión.  

Pero, ¿qué pasa con la razón por la que nuestro ojo es «limitado»? Sí, evolución. Piénsalo, hemos llegado hasta aquí, tenemos ordenadores y cohetes sin necesidad de 576 MP a nuestros ojos. Nuestros cuerpos han evolucionado a lo que es necesario, así como los gatos han evolucionado a una mejor visión en la oscuridad (para que puedan cazar para siempre). Y es muy probable que nuestro ojo ya estuviera mejor cuando también cazábamos o no teníamos luz. 

De hecho, es seguro que si alguien vuelve a estudiar la investigación con la visión de Fóvea dentro de mil años, llegará a la conclusión de que ya no tenemos 7 PM en la parte central y 1 PM en el resto, sino quizás 8 y 3 PM, respectivamente, o 5 y 1 PM. Es imposible especificar los valores, pero es cierto que no será el mismo resultado. 

¿Pero qué hay de nuestros humildes ojos y sus siete diputados en relación con la tecnología?

El límite tecnológico para nuestros ojos

Pero volvemos a una de las preguntas iniciales: ¿Cuál es el límite tecnológico ante nuestros ojos?

En primer lugar, malas noticias para los entusiastas que pagan más por televisores o teléfonos inteligentes con más píxeles y resolución: los expertos dicen que la diferencia ya no es perceptible para nosotros, en la mayoría de los casos y situaciones.

Desde 2010, cuando el primer iPhone con tecnología Retina fue presentado en su pantalla, Steve Jobs le dio al hombre muerto: desde allí el ojo ya no podía distinguir entre píxeles individuales en la pantalla cuando se veía desde una distancia normal. La promesa no era sólo una pantalla clara, sino una pantalla tan clara que los refinamientos adicionales serían imperceptibles.

Pero entonces puedes preguntarme esto: El iPhone 4 presentado por Jobs – el primero con Retina – tenía 330 ppi (píxeles por pulgada) mientras que el iPhone X actual tiene 458 ppi. Las pantallas han mejorado, o al menos aumentado la densidad de píxeles. ¿Cómo es esto posible? ¿Quién tiene razón? La respuesta es que la física no prohíbe que haya más píxeles por pulgada en la pantalla, pero no hay ningún malentendido en el recuento o en la declaración de Steve Jobs, pero teniendo en cuenta la distancia entre nuestros ojos y la pantalla del smartphone, estos píxeles adicionales están ahí para nada.

«Habrá cierta densidad más allá de la cual no se puede hacer nada mejor debido a los límites del ojo», dijo Don Hood, profesor de oftalmología de la Universidad de Columbia. Tan simple como eso. Esa es la opinión de varios expertos, por cierto, y Hood todavía era educado, tenía algunos que, cuando se les consultaba, no se quedaban con la clase.

¿Cuál es la resolución del ojo humano? 5Superzoom aplicado en iPhone con y sin retina

Esa pregunta se puede entender mejor con los televisores. Para que se noten los cambios en la actualización de un HDTV a 4K, o de 4K a 8K, es necesario no sólo que el televisor aumente de tamaño (no me diga que usted cayó en la estafa del televisor de 32 pulgadas 4K), sino que también cambie toda su habitación.

Para ilustrar esto, compruebe la idea de Lechner’s Distance que indica las distancias ideales para ver las pantallas, de modo que el ojo humano pueda procesar mejor los detalles de acuerdo con una determinada resolución. Por ejemplo, la distancia de visión ideal para un televisor Full HD de 42 pulgadas es de 1 metro y 70 cm.

Ahora, si tiene un televisor Full HD de 80 pulgadas, deberá colocar su sofá a unos 4,5 metros de la pantalla. Si usted actualiza a un 4K del mismo tamaño, tendría que remodelar la habitación, ya que la distancia recomendada es de 2,5 metros. Pero eso no es todo: si quieres la máxima calidad 4K, tendrás que sentarte a una distancia de 1 a 2 metros del televisor.

Esto sucede por la siguiente razón: estire el brazo hacia adelante e imagine que la uña de su dedo índice representa uno de los 180 grados de visión de nuestro ojo. Siga mirando su uña e imagínese que está cubierta con 120 rayas alternas de blanco y negro. Según la teoría , distinguir estas líneas es el límite para nosotros. En reality , sin embargo, casi nadie tiene una vista tan buena. De hecho, la mayoría de la gente no sería capaz de discernir píxeles o líneas aunque fueran el doble de grandes.

Ahora imagine una pantalla de 4K. Como vimos antes, cuanta más calidad, más píxeles, más pronto, más líneas en la pantalla (o en la uña para seguir el ejemplo práctico y áspero de arriba). Por eso, cuanto más alta es la calidad, más cerca hay que sentarse para poder «sentir», ver o diferenciar la calidad.

Ahora imagina una resolución de 10K. Si quieres la máxima calidad tendrás que posicionarte tan cerca de la pantalla que ya no podrás ver lo que se muestra en los bordes (no olvides que cuanto más alta sea la resolución, más alta será la pantalla).

¿Cuál es la resolución del ojo humano? 6Relación entre algunos tamaños de pantalla y distancia. Distancia medida en pies (30.5 cm)

Pero si entonces la acumulación de más píxeles en la pantalla no es la próxima revolución de las pantallas, ¿cuál sería? La buena noticia es que aún no hemos alcanzado la máxima calidad que podemos ver en un televisor, ya que se pueden trabajar otros puntos, como la tecnología quantum dot, por ejemplo, o la cada vez más popular tecnología OLED. Incluso si la cantidad de píxeles ya no nos garantiza mejoras en la imagen, la fidelidad del color, por ejemplo, puede evolucionar. 

Pero la idea aquí no es acabar con la felicidad de los que están a punto de comprar un monitor o un televisor nuevo. Si ese es tu caso y ahora estás preocupado por malgastar dinero en algo que no te dará ninguna ganancia real en tu experiencia,

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