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从人眼的角度看分辨率和屏幕尺寸(ZT)

本帖最后由 hjdd 于 2010-3-11 20:10 编辑

    看到这篇文章,感觉对选择什么样的投影分辨率很有参考价值。特此转发过来。
    通过文章的理论计算,可以得出结论:正常视力情况下,1080p的高清在3米处观看,需要225英寸的屏幕,才能感觉到真正全高清的效果;而对于720p的高清在3米处观看,最小是152英寸的投影屏,哈哈!我的投影差不多正好。所以DIY投影机选择12.1寸足够了!
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◆小叶出品◆-从人眼的角度看分辨率和屏幕尺寸
(选择你的显示设备)

(若转载本文-请注明出处)

  在天文学中,定义刚刚能被望远镜分开的天球上两个发光点之间的角距离,称为角分辨率(与摄影镜头的线分辨率的概念不同)

  人眼的理论分辨能力是20角秒,可是由于感光细胞的分布以及本身的缺陷,实际上对5000纳米黄绿光的分辨能力是1角分,宽度超过1角分的物体就和背景融在一起了。(摘自科教出版社《天文学简明教程》)

  那么,现在让我们计算一下人眼在1m处能够看到的“点距极限”,你可以简单地理解为在1m处,你的眼睛能够看到的最小点径(或最小的直线径)(小于以上的大小,那么它们将溶入背景),或者也可以理解为能够把两个小点(线径)能够分开的最小间距(小于以上的间距,那么它们将溶为一点或者一条直线)。

  弧度=弧长/半径  或  (弧长=弧度*半径)
  1度=2Л/360弧度
  1角分=1/60度=(2Л/360)/60=0.000291弧度

所以,1m处能够看到的最小点距(约等于弧长):

  弧长=弧度*半径=0.000291*1000mm=0.291mm

  哈哈,有了以上的数据,我们就可以计算出不同分辨率屏幕,不同距离处所需要的最小尺寸。为了方便计算和说明,以水平点距为标准来计算,并且允许垂直方向上进行压缩和拉伸,从而得到相应长宽比例的全屏画面。以下是本人所绘的关于如何计算屏幕尺寸的简单图例:

下载 (77.29 KB)
2008-12-17 08:42









下面来实际计算,主要以16:9和4:3的屏幕来说明:

16:9之1920*1080:
1M距离:
屏幕  宽度=1920*0.291=558.72mm=21.997英寸
屏幕对角线=21.997英寸 *  1.1473=25.237英寸

所以,2M=50英寸,3M=75英寸,4M=100英寸,5M=125英寸……

16:9之1280*720:
1M距离:
屏幕  宽度=1280*0.291=372.48mm=14.66英寸
屏幕对角线=14.66英寸 *   1.1473=16.82英寸


所以,2M=33.64英寸,3M=50.46英寸,4M=67.28英寸,5M=84.1英寸……

4:3之640*480:
1M距离:
屏幕  宽度=640*0.291=186.24mm=7.33英寸
屏幕对角线=7.33英寸   *   1.25=9.16英寸


所以,2M=18.32英寸,3M=27.48英寸,4M=36.64英寸,5M=45.8英寸……

4:3之800*600:
1M距离:
屏幕  宽度=800*0.291=232.8mm=9.165英寸
屏幕对角线=9.165英寸  *  1.25=11.46英寸


所以,2M=22.92英寸,3M=34.38英寸,4M=45.84英寸,5M=57.3英寸……

4:3之1024*768:
1M距离:
屏幕  宽度=1024*0.291=297.98mm=11.73英寸
屏幕对角线=11.73英寸   *   1.25=14.66英寸


所以,2M=29.32英寸,3M=43.98英寸,4M=58.64英寸,5M=73.3英寸……

  请注意,以上所说的人眼的分辨率1角分,是在十分理想的情况下--足够明亮的晴天,同时无反光,对于白纸上的黑条测试(这种目标被成为extended object,人眼对于这种目标有很强的分辨能力),并且是眼睛特别好的人得到的。实际上,一般人的眼睛没那么好,而在70年代的《天文爱好者手册》一书中,引用Pickering的研究成果,实际上白纸上的黑条测试是一种极端情况(并且这是白天照明条件好的时候做的,想想如果在昏暗的灯光下做这个实验结果会如何),人眼对这种图案的灵敏度高,会3到5倍于黑背景上的白点。另外,其他研究表明,人们对于昏暗中的点光源(点光源的亮度如果一样的话,比方说天文上的双星观测),分辨率最好的人能到2角分,一般人在3角分算是很不错的,通常更差,一般人眼这种情况下的分辨率是3-5角分。这可以理解为大多数人(包括我自己),在看VCD(352*288),用29英寸的彩电在3M处还可以忍受甚至津津有味的原因。请看以下分析:

VCD 4:3之352*288:
1M距离:
屏幕  宽度=352*0.291=102.43mm=4.03英寸
屏幕对角线=4.03英寸   *   1.25=5.04英寸
所以,2M=10英寸,3M=15英寸,4M=20英寸,5M=25英寸……(人眼的分辨率1角分)
2M=20英寸,3M=30英寸,4M=40英寸,5M=50英寸……(人眼的分辨率2角分)
2M=30英寸,3M=45英寸,4M=60英寸,5M=75英寸……(人眼的分辨率3角分)
看到没有,3米处的尺寸居然需要30英寸!!!!

现在,我们再来看一下DVD:
DVD 4:3之720*480:
1M距离:
屏幕  宽度=720*0.291=209.52mm=8.25英寸
屏幕对角线=8.25英寸   *   1.25=10.31英寸
所以,2M=20.62英寸,3M=30.93英寸,4M=41.24英寸,5M=51.55英寸……(人眼的分辨率1角分)
2M=41.24英寸,3M=61.86英寸,4M=82.48英寸,5M=103.1英寸   ……(人眼的分辨率2角分)
2M=61.86英寸,3M=92.79英寸,4M=123.72英寸,5M=154.65英寸……(人眼的分辨率3角分)

  这同时也可以理解为,如果你的眼睛的分辨率是3角分的话,在3M处的距离,你需要用92.79英寸(约100英寸)的投影,而此时,你不会感觉到屏幕的颗粒感,因为已经达到你的眼睛的分辨率极限了,而如果你此时用一台50英寸的1920*1280高清的话,相信效果绝对不如用100英寸的投影放DVD来的震撼和真实。因为在3角分的情况下,1920*1280的高清在3M处需要75*3=225英寸的屏幕才适合你的眼睛的分辨率。呵呵,在3M处看50英寸的高清,浪费分辨率啊!!!

  再次声明,以上的计算除非特别说明,是理想情况下人眼1角分分辨率的情况下的:屏幕分辨率、尺寸和观看距离的关系,如果你的眼睛是2角分或3角分等其它的话,请相应的加倍或者减倍。

  也就是,在以下3个参数固定2个参数的情况下,眼睛的分辨率的“数值”(注:数值越大,说明你的眼睛分辨率越低),和
屏幕分辨率……反比
屏幕  尺寸……正比
观看  距离……反比


  以上就是本人从眼睛的角度出发,对于显示分辨率,画面尺寸,观看距离的关系的研究。我相信从眼睛的角度出发,具有比其它角度来说更具有现实的意义。

  一般情况下,我们的观看距离(一般是你的客厅的沙发和电视或者投影之间的距离)是不变的,所以就只要确定你要买的电视(投影)的尺寸,就可以确定你是要买高清还是标清或者其它分辨率的显示设备了。
  反过来,一旦你确定了你的分辨率,也就可以确定你需要买多少大尺寸的显示设备。

  在确定观看距离和分辨率的情况下,屏幕尺寸和眼睛的分辨率的数值大小成“正比”,所以上面我计算出的是1角分下所需要的最小尺寸,也就是一般情况下,我们的尺寸需要更大,需要乘以2~5倍,因为一般人的眼睛的分辨率大约是3-5角分!比1角分“大”得多!!!,这还没有考虑观看动态图像时的眼睛的分辨率的损失!!!

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所以,最后的结论就是:正常视力情况下,1080p的高清在3米处需要225英寸的屏幕,才能感觉到真正全高清的效果;而对于720p的高清在3米处则是152英寸德投影屏,哈哈我的投影差不多正好。所以DIY投影机选择12.1寸看来是足够了!
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我的推理是这样的,
3米看720p  眼睛已经看不到晶格了,你已经分辨不了最小颗粒,720 还是1080 分辩率不了,
所以说,在一定的观看距离下,满足一定的分辩率即可,没有必要上更高的分辩率。(如果价钱一样,性能更好,当然选择更高分辩率的)
3m距离,超过720p,眼睛已经很难分辨出来了,也就没有多大的意义了。
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对,是这个意思。3M的距离看150寸以下的720p投影,晶格间的距离,从观看者的位置计算,已经小于3角秒了,也就是一般来说人眼已经分辨不出晶格了,这时候720p和1080p的分辨率对大多数人眼来说根本就没有什么区别了。当然具有极端视力的个别人除外,呵呵!
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你这分析的也太专业了。
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很有意义,看来我的选择是对的啊。
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学习了,,
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这分析的确实专业,学习了。
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分析的较为专业
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嗯!
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