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從人眼的角度看分辨率和屏幕尺寸

  在天文學(xué)中,定義剛剛能被望遠(yuǎn)鏡分開的天球上兩個(gè)發(fā)光點(diǎn)之間的角距離,稱為角分辨率(與攝影鏡頭的線分辨率的概念不同)

人眼的理論分辨能力是20角秒,可是由于感光細(xì)胞的分布以及本身的缺陷,實(shí)際上對(duì)5000納米黃綠光的分辨能力是1角分,寬度超過1角分的物體就和背景融在一起了。(摘自科教出版社《天文學(xué)簡(jiǎn)明教程》)

那么,現(xiàn)在讓我們計(jì)算一下人眼在1m處能夠看到的“點(diǎn)距極限”,你可以簡(jiǎn)單地理解為在1m處,你的眼睛能夠看到的最小點(diǎn)徑(或最小的直線徑)(小于以上的大小,那么它們將溶入背景),或者也可以理解為能夠把兩個(gè)小點(diǎn)(線徑)能夠分開的最小間距(小于以上的間距,那么它們將溶為一點(diǎn)或者一條直線)。

  弧度=弧長(zhǎng)/半徑  或  (弧長(zhǎng)=弧度*半徑)
1度=2Л/360弧度
1角分=1/60度=(2Л/360)/60=0.000291弧度

所以,1m處能夠看到的最小點(diǎn)距(約等于弧長(zhǎng)):

  弧長(zhǎng)=弧度*半徑=0.000291*1000mm=0.291mm

下面來實(shí)際計(jì)算,主要以16:9和4:3的屏幕來說明:

16:9之1920*1080:
1M距離:
屏幕  寬度=1920*0.291=558.72mm=21.997英寸
屏幕對(duì)角線=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距離:
屏幕  寬度=1280*0.291=372.48mm=14.66英寸
屏幕對(duì)角線=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距離:
屏幕  寬度=640*0.291=186.24mm=7.33英寸
屏幕對(duì)角線=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距離:
屏幕  寬度=800*0.291=232.8mm=9.165英寸
屏幕對(duì)角線=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距離:
屏幕  寬度=1024*0.291=297.98mm=11.73英寸
屏幕對(duì)角線=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……

請(qǐng)注意,以上所說的人眼的分辨率1角分,是在十分理想的情況下--足夠明亮的晴天,同時(shí)無反光,對(duì)于白紙上的黑條測(cè)試(這種目標(biāo)被成為extendedobject,人眼對(duì)于這種目標(biāo)有很強(qiáng)的分辨能力),并且是眼睛特別好的人得到的。實(shí)際上,一般人的眼睛沒那么好,而在70年代的《天文愛好者手冊(cè)》一書中,引用Pickering的研究成果,實(shí)際上白紙上的黑條測(cè)試是一種極端情況(并且這是白天照明條件好的時(shí)候做的,想想如果在昏暗的燈光下做這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)如何),人眼對(duì)這種圖案的靈敏度高,會(huì)3到5倍于黑背景上的白點(diǎn)。另外,其他研究表明,人們對(duì)于昏暗中的點(diǎn)光源(點(diǎn)光源的亮度如果一樣的話,比方說天文上的雙星觀測(cè)),分辨率最好的人能到2角分,一般人在3角分算是很不錯(cuò)的,通常更差,一般人眼這種情況下的分辨率是3-5角分。這可以理解為大多數(shù)人(包括我自己),在看VCD(352*288),用29英寸的彩電在3M處還可以忍受甚至津津有味的原因。請(qǐng)看以下分析:

VCD 4:3之352*288:
1M距離:
屏幕  寬度=352*0.291=102.43mm=4.03英寸
屏幕對(duì)角線=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?jīng)]有,3米處的尺寸居然需要30英寸!?。?!

現(xiàn)在,我們?cè)賮砜匆幌翫VD:
DVD 4:3之720*480:
1M距離:
屏幕  寬度=720*0.291=209.52mm=8.25英寸
屏幕對(duì)角線=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)

這同時(shí)也可以理解為,如果你的眼睛的分辨率是3角分的話,在3M處的距離,你需要用92.79英寸(約100英寸)的投影,而此時(shí),你不會(huì)感覺到屏幕的顆粒感,因?yàn)橐呀?jīng)達(dá)到你的眼睛的分辨率極限了,而如果你此時(shí)用一臺(tái)50英寸的1920*1280高清的話,相信效果絕對(duì)不如用100英寸的投影放DVD來的震撼和真實(shí)。因?yàn)樵?角分的情況下,1920*1280的高清在3M處需要75*3=225英寸的屏幕才適合你的眼睛的分辨率。呵呵,在3M處看50英寸的高清,浪費(fèi)分辨率啊?。?!

再次聲明,以上的計(jì)算除非特別說明,是理想情況下人眼1角分分辨率的情況下的:屏幕分辨率、尺寸和觀看距離的關(guān)系,如果你的眼睛是2角分或3角分等其它的話,請(qǐng)相應(yīng)的加倍或者減倍。

  也就是,在以下3個(gè)參數(shù)固定2個(gè)參數(shù)的情況下,眼睛的分辨率的“數(shù)值”(注:數(shù)值越大,說明你的眼睛分辨率越低),和
屏幕分辨率……反比
屏幕  尺寸……正比
觀看  距離……反比


以上就是本人從眼睛的角度出發(fā),對(duì)于顯示分辨率,畫面尺寸,觀看距離的關(guān)系的研究。我相信從眼睛的角度出發(fā),具有比其它角度來說更具有現(xiàn)實(shí)的意義。

一般情況下,我們的觀看距離(一般是你的客廳的沙發(fā)和電視或者投影之間的距離)是不變的,所以就只要確定你要買的電視(投影)的尺寸,就可以確定你是要買高清還是標(biāo)清或者其它分辨率的顯示設(shè)備了。
反過來,一旦你確定了你的分辨率,也就可以確定你需要買多少大尺寸的顯示設(shè)備。

在確定觀看距離和分辨率的情況下,屏幕尺寸和眼睛的分辨率的數(shù)值大小成“正比”,所以上面我計(jì)算出的是1角分下所需要的最小尺寸,也就是一般情況下,我們的尺寸需要更大,需要乘以2~5倍,因?yàn)橐话闳说难劬Φ姆直媛蚀蠹s是3-5角分!比1角分“大”得多?。?!,這還沒有考慮觀看動(dòng)態(tài)圖像時(shí)的眼睛的分辨率的損失?。?!


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