Wyniki badań: czy widać różnicę 8K a 4K?

Wyniki badań: czy widać różnicę 8K a 4K?

Wyniki badań: czy widać różnicę 8K a 4K? 1280 718 Cinematic

8K vs 4K: Najnowsze badania w oparciu o metodę „ślepych testów” ujawniają, że większość konsumentów nie zauważy różnicy.

Spora część specjalistów z branży AV nie związana z konkretnymi producentami utrzymuje, że wartość wyświetlaczy 8K nie leży w zwiększonej liczbie pikseli. Istnieje granica rozdzielczości, którą ludzie mogą dostrzec na ekranach wideo przy normalnej odległości siedzenia, a zwiększenie gęstości pikseli poza ten limit nie daje żadnej korzyści.

Ale gdzie dokładnie jest ta granica? Mówiąc dokładniej, czy wyświetlacze 8K oferują jakiekolwiek korzyści pod względem postrzegania szczegółów w porównaniu z 4K w normalnych warunkach oglądania?

Badanie Pixar, Amazon, LG oraz ASC

W celu przeprowadzenia rzetelnych badań współpracę podjęły wytwórnia Pixar, Amazon Prime Video, LG i Amerykańskie Stowarzyszenie Autorów Zdjęć Filmowych (ASC) oraz  wytwórnia Warner Bros. W dobrze zaprojektowanym, podwójnie ślepym badaniu, próbowano znaleźć odpowiedź – czy ludzie są w stanie dostrzec różnicę między 4K i 8K z różnorodną treścią.

Na potrzeby tego artykułu „4K” odnosi się do rozdzielczości 3840 x 2160, a „8K” odnosi się do rozdzielczości 7680 x 4320. Jak powszechnie wiadomo – definicje te są mylące; aby być technicznie dokładnym, „4K” tak naprawdę oznacza 4096 x 2160, a „8K” oznacza 8192 x 4320. Ale te terminy zostały zaadoptowane przez przemysł elektroniki użytkowej i mają zastosowanie do odpowiednich rozdzielczości telewizyjnych, więc tak będziemy je używali w niniejszym artykule.

Wybór i przygotowanie treści do badania

Przygotowano w sumie siedem klipów, każdy w natywnym 8K i około 10 sekund bez kompresji. Dwa klipy z filmu Warner Bros. „Dunkierka” (8K skanów filmu 70 mm) zawierały zbliżenie postaci i szerokie ujęcie plaży. Na potrzeby tego badania animowane klipy z filmów Pixar  „Brave” („Merida Waleczna”) oraz „A Bug’s Life” („Dawno temu w trawie”) zostały wyrenderowane w 8K. Dwa klipy z amazońskiej serii The Tick („Kleszcz”) – jeden w jaskini, a drugi w statku kosmicznym – zostały nakręcone w 8K kamerą cyfrową Red, podobnie jak klip z naturą nakręcony przez Stacey Spears.

Wszystkie siedem klipów było również natywnie HDR i zakodowane w HDR10.
Rys. 1 przedstawia statystyki HDR10 dla każdego klipu.

8K czy 4K?Rys. 1: Wszystkie siedem klipów zostało zakodowanych w HDR10. Ta tabela pokazuje MaxFALL (maksymalny średni poziom światła w klatce) i Max CLL (maksymalny poziom światła w treści) każdego klipu. Jak widać, klipy reprezentują szeroki zakres średnich i maksymalnych poziomów światła.

Każdy klip został również przeskalowany do 4K przy użyciu standardowego oprogramowania do postprodukcji Nuke. Następnie klipy 4K zostały „przeskalowane” z powrotem do 8K za pomocą filtra sześciennego Nuke, który zasadniczo powiela każdy piksel czterokrotnie z odrobiną wygładzenia, dzięki czemu końcowy obraz ma efektywną rozdzielczość 4K w „kontenerze” 8K.

Po co skalować wersje 4K z powrotem do 8K? Bo obie wersje byłyby odtwarzane na tym samym wyświetlaczu 8K w sposób losowy (więcej za chwilę). Aby bezproblemowo odtwarzać wersje 4K i 8K każdego klipu bez zakłóceń HDMI lub wyzwolenia wyświetlacza, aby chwilowo pokazywał rozdzielczość sygnału wejściowego, oba musiały „wyglądać” na 8K na wyświetlaczu.

Sprzęt testowy i procedura

Wyświetlaczem, na którym pokazywane były wszystkie klipy, był 88-calowy telewizor OLED 8K LG 88Z9. Wszystkie klipy zostały załadowane na komputer z systemem Windows z 18-rdzeniowym procesorem Intel i9, pamięcią masową SSD RAID i procesorem graficznym Nvidia 1080Ti. Interfejs wideo BlackMagic 8K Pro wysłał wideo za pośrednictwem czterech łączy 12G SDI do czterech konwerterów AJA Hi5-12G SDI-to-HDMI, które wysyłają sygnał HDMI 2.0. Cztery konwertery wysłały HDMI 2.0 do Astrodesign SD-7075, który przekształcił je w pojedynczy strumień bitów HDMI 2.1, który został wysłany do telewizora.

odtwarzacz 8kRys. 2: System odtwarzania wymagał mocnego sprzętu do obsługi nieskompresowanego materiału 8K.

Nieskompresowane pliki zostały dostarczone w profesjonalnym formacie DPX przy 24 klatkach na sekundę progresywnie (24p). Zostały one zakodowane z 10-bitową precyzją w BT.2100, który wykorzystuje gamę kolorów BT.2020 i PQ EOTF (funkcja transferu elektrooptycznego); jest to standard dla HDR10.

W badaniu, które trwało trzy dni, wzięło udział 139 osób. W każdej sesji, która trwała około 30 minut, brało udział pięciu uczestników. Dwóch uczestników siedziało w pierwszym rzędzie, około 150cm od ekranu, a trzech w tylnym, około 270cm od ekranu. Dla zrozumienia warunków testowych – 215cm od ekranu odpowiada dwóm wysokościom ekranu, a ITU („Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny” – organizacja zajmująca się standaryzowaniem oraz regulowaniem rynku telekomunikacyjnego i radiokomunikacyjnego) ustaliła, że 215 cm to średnia odległość oglądania w domu, niezależnie od rozmiaru ekranu.

Ślepe testy

W każdej sesji wersje 4K i 8K każdego klipu były odtwarzane w trzech sekwencjach, chociaż sekwencje dla każdego klipu nie były prezentowane jedna po drugiej. W dwóch sekwencjach wersje 4K i 8K otrzymały losowo etykiety „A” i „B” i były odtwarzane dwa razy naprzemiennie – czyli ABAB – po czym uczestnicy wskazywali, która z nich wyglądała lepiej w formularzu punktacji ( patrz rys. 3). W trzeciej sekwencji wersja 4K była odtwarzana cztery razy, chociaż uczestnicy nadal widzieli naprzemiennie etykiety „A” i „B” i punktowali je jak poprzednio. Zapewniło to grupę kontrolną, która zapewniła bardziej solidne i rzetelne statystyki.

testy 8kRys.3: Uczestnicy wprowadzali wynik po obejrzeniu każdej sekwencji, wskazując, czy A lub B były nieco lepsze, lepsze, znacznie lepsze, czy takie same.

Podczas każdej sesji uczestnicy oglądali jedną sekwencję z jednego klipu, następnie sekwencję z innego klipu i tak dalej, w losowej kolejności, aż do zaprezentowania wszystkich 21 sekwencji. W żadnym momencie nie widzieli dwóch sekwencji z tego samego klipu odtwarzanych jedna po drugiej.

Ocena ostrości wzroku

Przed rozpoczęciem testów każdy uczestnik był oceniany pod kątem ostrości wzroku – w końcu badanie byłoby pozbawione sensu, gdyby widzowie nie mieli zdolności dostrzegania drobnych szczegółów. Wszyscy otrzymali standardowy test ostrości wzroku przy użyciu karty oka Snellena, którą można znaleźć w gabinetach optometrycznych.

Jednym ze sposobów „ilościowego” określenia ostrości wzroku są dwie liczby wyrażone jako „20/X”, gdzie 20/20 jest uważane za normalne; oznacza to, że w odległości 20 stóp osoba o ostrości 20/20 może dostrzec ten sam poziom szczegółowości, co osoba o normalnej ostrości z tej odległości. Ostrość 20/200 oznacza, że ​​z odległości 20 stóp (6m) możesz dostrzec ten sam poziom szczegółowości, co osoba z normalną ostrością z odległości 200 stóp (60m) — to nie jest dobre! I odwrotnie, ostrość 20/10 oznacza, że ​​z odległości 20 stóp (6m) możesz dostrzec ten sam poziom szczegółowości, co osoba o normalnej ostrości z odległości 10 stóp (3m) – innymi słowy, lepiej niż normalnie.

Jak się okazało, w tym badaniu większość uczestników miała ostrość wzroku 20/20 lub lepszą (patrz Rys. 4): 27 procent było lepszych niż 20/20, 34 procent było 20/20, a 39 procent było gorszych niż 20/20, choć zdecydowana większość z nich to 20/25 lub 20/30.

rozdzielczość 8KRys.4: Większość uczestników badania miała ostrość widzenia 20/20 lub lepszą

Wyniki badań

Wyniki zostały zestawione na kilka sposobów. W średniej ze wszystkich wyników klipy 8K zostały ocenione „nieznacznie nieco lepiej” niż klipy 4K (patrz rys. 5). Średnia wartość nie przekroczyła 0,252, co stanowi jedną czwartą wartości „nieco lepiej”. Na rys. 5 widoczne są również średnie wyniki uczestników z widzeniem 20/20 lub lepszym. W tym przypadku średnia wartość dla niektórych klipów skłaniała się nieco bardziej w kierunku 8K, ale nieco mniej w przypadku innych klipów.

Test 8K ocenaRys.5: W średniej ze wszystkich wyników (po lewej) wersje 8K zostały ocenione „marginalnie nieco lepiej” niż wersje 4K. W średniej wyników uczestników z ostrością wzroku 20/20 lub lepszą (po prawej) średnie wartości zmieniły się nieznacznie, ale nie znacząco.

Patrząc na średnie wyniki uczestników z ostrością wzroku 20/10 siedzących w pierwszym rzędzie (patrz rys. 6), wersja 8K dwóch klipów — „A Bug’s Life” („Dawno temu w trawie”) i Stacey Spears — wypadła nieco lepiej, tuż obok pełnej wartość „nieco lepiej”. Pozostałe klipy wciąż stanowiły niewielką część tego. Wyniki z tej grupy uczestników zostały szczególnie podkreślone, ponieważ, zgodnie z bardziej technicznym i precyzyjnym wyrażeniem ograniczeń ostrości, byli oni w stanie w pełni rozdzielić rozdzielczość 8K na 88-calowym ekranie z tej odległości. Innymi słowy oglądali materiał z odległości pozwalającej docenić różnice pomiędzy 8K a 4K.

test rozdzielczości 8KRys. 6: Średnie wyniki dla uczestników z ostrością wzroku 20/10 siedzących w pierwszym rzędzie (150cm od ekranu) pokazują, że klipy z materiału „A Bug’s Life” i Stacey Spears zostały ocenione wyżej niż inne klipy, ale nadal tylko „nieco lepszy” niż 4K.

Wyniki badań – lepsze i nieco lepsze?

Analizując liczby w inny sposób, wszystkie odpowiedzi „nieco lepsze”, „lepsze” i „znacznie lepsze” zostały połączone w jeden „lepszy” wynik. Według Michaela Zinka, wiceprezesa ds. technologii w Warner Bros. i jednego z autorów badania: „Celem było usunięcie niuansów z równania. To, co może być „nieco lepsze” dla jednej osoby, potencjalnie może być „znacznie lepsze” dla innej osoby pod względem percepcyjnej różnicy. Zasadniczo chcieliśmy zobaczyć różnicę między ludźmi, którzy zdobywają „taki sam” i „lepszy” wynik na dowolnym poziomie”. Wyniki te przedstawiono w prawej połowie rys. 7.

Inny interesujący widok danych odpowiedzi przedstawiono w lewej połowie rys. 7. Wykres pokazuje rozkład odpowiedzi, które wskazywały, że 4K wyglądało lepiej niż 8K, obie wersje wyglądały tak samo, a 8K wyglądało lepiej niż 4K. Co ciekawe, materiał przyrodniczy Stacey Spears miał inny rozkład wyników niż inne klipy, z większą liczbą odpowiedzi oceniających wersję 8K lepiej niż wersję 4K.

wyniki badania 8KRys.7: Wykres po lewej pokazuje rozkład ocen, które oceniły wersję 4K lepiej niż wersję 8K (niebieski), oceniły obie wersje tak samo (pomarańczowy) i oceniły wersję 8K lepiej niż wersję 4K (zielona). Wykres po prawej pokazuje wyniki, gdy trzy różne stopnie „lepszego” z każdej strony zostały połączone w jeden „lepszy” wynik.

Zaskakujące jest, jak wiele osób oceniło wersję 4K lepiej niż wersję 8K. Zapytany o to autor badania Michaela Zink, odpowiedział: „Wierzę, że powodem, dla którego widzisz dużą liczbę osób oceniających „4K lepiej niż 8K”, jest to, że tak naprawdę nie widzą różnicy i po prostu zgadują. Bardziej interesującym punktem jest fakt, że we wszystkich klipach z wyjątkiem klipu 7 [nagranie przyrodnicze] większość ludzi oceniła „4K to samo co 8K”. A „8K lepsze niż 4K” jest drugą najczęściej ocenianą opcją. W przypadku klipu 7 jest inaczej, a większość ludzi uzyskała „8K lepiej niż 4K”, co było interesującym wnioskiem”.

Wnioski

Oczywiście Zink i jego koledzy wyciągnęli z tych wyników kilka wniosków. Po pierwsze, zwiększenie rozdzielczości przestrzennej z 4K do 8K w typowych warunkach oglądania nie powoduje znaczącej poprawy wizualnej. Również różnica percepcyjna jest w pewnym stopniu zależna od treści; w szczególności oceny klipów z materiału przyrodniczego Stacey Spears skłaniały się nieco bardziej w kierunku 8K niż inne, prawdopodobnie dlatego, że zawiera wiele szczegółów o wysokiej częstotliwości.

Być może najważniejsze, różnica percepcyjna zależy od ostrości wzroku i odległości siedzenia. Uczestnicy z ostrością 20/10 w pierwszym rzędzie pewnie ocenili wersje 8K „A Bug’s Life” i materiał przyrodniczy wyżej niż inne klipy. Dodatkowym wnioskiem było to, że ITU może chcieć zmienić swoje zalecenia dotyczące odległości oglądania, aby uwzględnić widzów z ostrością wzroku 20/10 lub 20/15.

Jedną z rzeczy, których nie dotyczyło badanie, jest to, czy technologia wyświetlania ma jakikolwiek wpływ na zdolność rozpoznawania 8K. Czy wyniki byłyby inne, gdyby wyświetlacz był telewizorem LCD 8K, a nie OLED? Prawdopodobnie nie, ale obiektywne ustalenie wymagałoby innego badania.

To badanie potwierdza pogląd, że 8K jest tylko nieznacznie lepszy niż 4K pod względem postrzeganych szczegółów – i tylko z dobrą ostrością wzroku przy stosunkowo niewielkiej odległości od ekranu. W przeciwnym razie 4K oferuje tyle szczegółów, ile może dostrzec większość konsumentów.

Pomimo tego badania możemy być pewni, że producenci telewizorów będą nadal produkować telewizory 8K i przenosić tę rozdzielczość do swoich modeli klasy średniej, tak jak to zrobili, gdy pojawiły się po raz pierwszy telewizory 4K. Wątpliwe jest jednak, że studia filmowe będą tworzyć dużo treści w natywnym 8K w najbliższym czasie. Wszystko sprowadza się więc do tego, jak dobrze telewizory 8K skalują niższe rozdzielczości. Być może to mogłoby być przedmiotem innego badania…

Źródła: TechHive, FlatpanelsHD

CINEMATIC