IT之家 11 月 2 日消息，隨著顯示器分辨率不斷提升，何時(shí)再進(jìn)一步刷新數(shù)值實(shí)際上已難以被人眼察覺(jué)？

劍橋大學(xué)與 Meta 聯(lián)合開(kāi)展了一項(xiàng)研究，測(cè)定了人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)在中心（中心凹）與不同視偏角（10°、20°）條件下，對(duì)黑白（無(wú)色）與雙色調(diào)（紅-綠、黃-紫）圖案所能辨識(shí)的極限。相關(guān)成果已于 10 月 27 日發(fā)表于《自然-通訊》。

過(guò)去，顯示器和視覺(jué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域普遍假設(shè)人眼識(shí)別細(xì)節(jié)的“視網(wǎng)膜分辨率”大致為每度視角約 60 像素（ppd，pixels per degree，指人眼在 1° 視場(chǎng)內(nèi)能分辨的像素?cái)?shù)）左右。隨著手機(jī)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備分辨率日益提升，了解人眼的實(shí)際極限就顯得尤為關(guān)鍵。

主要研究方法

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種機(jī)械裝置，將一臺(tái) 27 英寸 4K 顯示器安裝在可移動(dòng)軌道上，通過(guò)調(diào)整顯示器與觀察者的距離，來(lái)精確控制刺激的分辨率。

這臺(tái) 4K 顯示器可在 1.6 米軌道上沿前后移動(dòng)，以改變觀察者距屏幕的距離，同時(shí)保持影像大小一定。

其實(shí)驗(yàn)在暗室（亮度為 100 cd / m2）中進(jìn)行，雙目觀看。參與者包括 18 位視力正?；虺C正正常、色覺(jué)正常的觀察者（13–46 歲 6 女 12 男，平均年齡 25.5 歲）參與格柵圖案刺激測(cè)試；另有 12 位參與文字辨識(shí)測(cè)試。每個(gè)參與者需完成 30 至 50 次試驗(yàn)，使用 Quest 自適應(yīng)程序調(diào)整分辨率閾值，停止標(biāo)準(zhǔn)為閾值標(biāo)準(zhǔn)差達(dá) 0.07。

刺激分為三類(lèi)：無(wú)色（即黑白）、紅-綠色調(diào)、黃-紫色調(diào)，在三個(gè)不同視網(wǎng)膜偏離角度（0°、10°、20°）下測(cè)量其能被可靠識(shí)別的 ppd 像素閾值。

關(guān)鍵結(jié)果

在中心視角（即偏離 0° 處），黑白格柵的分辨率極限達(dá) 94 ppd，紅-綠格柵約 89 ppd，黃-紫格柵約 53 ppd。

在非中心視角（如偏離 10°、20°）處，分辨率下降明顯。就黑白格柵而言，從中心至 10° 偏離，下降約 2.3 倍；而紅-綠下降約 4.9 倍、黃-紫下降約 4.8 倍。

研究還通過(guò)模型擬合與群體分布推算：例如，在 20° 偏離處，中位觀察者可見(jiàn)約 22 ppd，而樣本中 95 百分位可達(dá)約 35 ppd。

結(jié)合顯示器規(guī)格與視距進(jìn)行分析，研究指出按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（如 ITU?R BT.2100?2）推薦的視距與分辨率的相關(guān)建議，“過(guò)于保守”：在某些視距下，即使用戶(hù)坐得比建議遠(yuǎn)，8K 顯示器提升也幾乎察覺(jué)不到。

應(yīng)用意義及展望

本研究為顯示器制造、AR／VR／XR 設(shè)備、視頻壓縮編碼等技術(shù)領(lǐng)域提供了更貼近人眼實(shí)際能力的“視覺(jué)分辨率”基準(zhǔn)。

例如，若開(kāi)發(fā)者了解在特定視距與視角下人眼已無(wú)法再識(shí)別更高像素密度，那么在設(shè)計(jì)中就可降低硬件成本或渲染成本、優(yōu)化功耗等。研究指出：一些技術(shù)如“中心注視渲染”（foveated rendering）或“中心注視流（foveated streaming）”通常主要考慮黑白（無(wú)色）視覺(jué)，但本研究顯示對(duì)于色彩通道（尤其紅-綠通道）衰減也必須考慮。

另外，研究團(tuán)隊(duì)還提供了一個(gè)在線(xiàn)工具用于計(jì)算顯示器規(guī)格與人眼可視分辨率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

總而言之，這項(xiàng)研究表明，人眼在理想條件下的可分辨像素密度可能遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)假定的 60 ppd，且隨著視角偏離，衰減幅度與色彩通道有關(guān)。對(duì)顯示器以及未來(lái)沉浸式視覺(jué)設(shè)備而言，這是一個(gè)重要的校準(zhǔn)尺度，有助于在“看不出差別”之前停止無(wú)謂的硬件升級(jí)，從而更聰明地做設(shè)計(jì)與配置取舍。

IT之家附論文地址：
https://doi.org/10.1038/s41467-025-64679-2