Votre téléviseur ultra haute définition en vaut-il vraiment la peine ? Avez-vous besoin d’un écran 4K ou 8K pour bénéficier de la meilleure expérience visuelle à la maison ?
Selon des chercheurs de l’Université de Cambridge et de Meta Reality Labs, l’œil humain a une limite de résolution : en d’autres termes, il n’y a qu’un nombre limité de pixels que l’œil peut voir. Au-delà de cette limite, un écran donne à nos yeux plus d’informations qu’ils ne peuvent en détecter.
Pour calculer la limite de résolution, les chercheurs ont mené une étude qui mesurait la capacité des participants à détecter des caractéristiques spécifiques dans les images en couleur et en niveaux de gris sur un écran, qu'ils regardent les images directement ou à travers leur vision périphérique, et lorsque l'écran était proche ou plus éloigné d'eux.
La limite précise de résolution dépend d'un certain nombre de variables, notamment la taille de l'écran, l'obscurité de la pièce et la distance entre le spectateur et l'écran. Cependant, pour un salon britannique de taille moyenne, avec 2,5 mètres entre le téléviseur et le canapé, un téléviseur 4K ou 8K de 44 pouces n'offrirait aucun avantage supplémentaire par rapport à un téléviseur Quad HD (QHD) de résolution inférieure de la même taille.
Les chercheurs ont également développé un calculateur en ligne gratuit dans lequel les utilisateurs peuvent saisir la taille de leur pièce ainsi que les dimensions et la résolution de leur téléviseur afin de déterminer l'écran le plus adapté à leur maison. Leurs résultats sont rapportés dans la revue Communications naturelles.
Tout consommateur qui achète un nouveau téléviseur est bombardé d'informations techniques provenant des fabricants, tous essayant de le persuader que la résolution d'affichage de leurs écrans – qu'elle soit Full HD, 4K ou 8K – lui offre la meilleure expérience visuelle.
Et la résolution d'affichage est considérée comme tout aussi importante pour les nombreux autres écrans que nous utilisons, sur nos téléphones ou sur nos ordinateurs, que nous les utilisions pour prendre des photos, regarder des films ou jouer à des jeux vidéo, y compris des jeux en réalité virtuelle ou augmentée. Même les constructeurs automobiles proposent des résolutions de plus en plus élevées pour les affichages d’informations embarqués et les écrans de navigation par satellite.
Alors que d'importants efforts d'ingénierie visent à améliorer la résolution des écrans mobiles, AR et VR, il est important de connaître la résolution maximale à laquelle de nouvelles améliorations n'apportent aucun avantage notable. Mais aucune étude n’a réellement mesuré ce que l’œil humain peut voir et quelles sont les limites de sa perception. »
Dr Maliha Ashraf, premier auteur du Département d'informatique et de technologie de Cambridge
« Si votre écran a plus de pixels, il est moins efficace, coûte plus cher et nécessite plus de puissance de traitement pour le piloter », a déclaré le co-auteur, le professeur Rafał Mantiuk, également du département d'informatique et de technologie de Cambridge. « Nous voulions donc savoir à quel point cela n'avait plus de sens d'améliorer davantage la résolution de l'écran. »
Les chercheurs ont créé un dispositif expérimental doté d’un écran coulissant qui leur a permis de mesurer exactement ce que l’œil humain peut voir lorsqu’il regarde des motifs sur un écran. Au lieu de mesurer les spécifications d'un écran particulier, ils ont mesuré les pixels par degré (PPD) : une mesure du nombre de pixels individuels pouvant tenir dans une tranche d'un degré de votre champ de vision. Mesurer le PPD permet de répondre à une question plus utile que « quelle est la résolution de cet écran ? » Au lieu de cela, il répond à la question « à quoi ressemble cet écran depuis l'endroit où je suis assis ? »
La norme de vision largement acceptée 20/20, basée sur la carte de Snellen qui sera familière à toute personne ayant déjà fait vérifier sa vision, suggère que l'œil humain peut résoudre les détails à 60 pixels par degré.
« Cette mesure a été largement acceptée, mais personne ne s'était réellement assis et ne l'avait mesurée pour les affichages modernes, plutôt qu'un tableau mural de lettres qui a été développé pour la première fois au 19ème siècle », a déclaré Achraf.
Les participants à l'étude ont examiné des motifs avec des dégradés très fins, en nuances de gris et en couleurs, et il leur a été demandé s'ils étaient capables de voir les lignes dans l'image. L'écran a été rapproché et éloigné du spectateur pour mesurer la PPD à différentes distances. La PPD a également été mesurée pour la vision centrale et périphérique.
Les chercheurs ont découvert que la limite de résolution de l’œil est plus élevée qu’on ne le pensait auparavant, mais qu’il existe des différences importantes dans les limites de résolution entre la couleur et le noir et blanc. Pour les images en niveaux de gris vues directement, la moyenne était de 94 PPD. Pour les motifs rouges et verts, le nombre était de 89 PPD, et pour le jaune et le violet, de 53 PPD.
« Notre cerveau n'a pas réellement la capacité de percevoir très bien les détails des couleurs, c'est pourquoi nous avons constaté une forte baisse des images couleur, en particulier lorsqu'elles sont vues en vision périphérique », a déclaré Mantiuk. « Nos yeux sont essentiellement des capteurs qui ne sont pas très performants, mais notre cerveau traite ces données pour obtenir ce qu'il pense que nous devrions voir. »
Les chercheurs ont modélisé leurs résultats pour calculer la façon dont la limite de résolution varie au sein de la population, ce qui aidera les fabricants à prendre des décisions pertinentes pour la majorité de la population : par exemple, concevoir un écran ayant une résolution rétinienne pour 95 % des personnes plutôt que pour un observateur moyen.
Sur la base de cette modélisation, les chercheurs ont développé leur calculateur en ligne, qui permet aux utilisateurs de tester leurs propres écrans ou de contribuer à éclairer de futures décisions d'achat.
« Nos résultats constituent l'étoile polaire du développement d'écrans, avec des implications pour les futures technologies d'imagerie, de rendu et de codage vidéo », a déclaré le co-auteur, le Dr Alex Chapiro de Meta Reality Labs.
