TV e Monitor in HD e 4K: La risoluzione

Risoluzione dello schermo

La risoluzione è il numero di pixel orizzontali e verticali presenti su un pannello. Il Full HD, ad esempio, è composto da 1920×1080 pixel, cioè 1920 pixel orizzontali e 1080 pixel verticali. Moltiplicando i due valori si ottengono i pixel totali presenti sullo schermo, che in questo caso sono più di due milioni. Una risoluzione maggiore corrisponde a un’immagine più dettagliata.

La parola Pixel è la contrazione di Picture Element. Questi piccoli punti colorati che compongono qualsiasi tipo di immagine digitale, sono composti ognuno da sub-pixel che contengono i colori RGB (red-green-blue), i quali accostati fra loro e illuminati con una certa intensità, vanno a formare tutte le combinazioni specifiche della tavolozza dei colori a disposizione.

Il parametro che misura il rapporto tra la risoluzione (quantità dei pixel) e la dimensione del display (diagonale in pollici) viene detta densità e viene indicata utilizzando le sigle DPI (Dots Per Inch, cioè punti per pollice) o PPI (Pixel Per Inch, cioè pixel per pollice). Ad esempio uno schermo da 24 pollici che mostra un’immagine in Full HD (1920×1080), ha una densità pari a 91,79 PPI. Lo stesso schermo a risoluzione 4k (Ultra HD, cioè 3840×2160), ha una densità pari a 183.58 PPI.

√(1920² + 1080²) = 2203 / 24 pollici = 91,79 PPI
√(3840² + 2160²) = 4406 / 24 pollici = 183.58 PPI

Risoluzione dell’occhio umano

Gli organi umani della percezione hanno dei limiti fisici invalicabili. Un orecchio umano in salute percepisce le frequenze da 20Hz a 20kHz. Mescolare suoni di frequenza inferiore o superiore a questo range, non produrrebbe risultati percepibili. Qualcosa di simile accade coi nostri occhi^[1].

Un occhio in salute può percepire dettagli fino a 1 minuto d’arco (1/60 di grado). Oltre questa distanza gli oggetti si mescolano fra di loro e risultano sfuocati. Questo accade perché, come in tutti i sistemi ottici, gli occhi hanno una angolo di risoluzione^[2] minimo sotto il quale non sono in grado di percepire i dettagli.

In condizioni normali di contrasto e alla distanza minima di messa a fuoco, si possono distinguere tra i 250 e i 290 DPI. Ma la risoluzione spaziale diminuisce drasticamente con l’aumentare della distanza (a 1 metro già siamo sotto ai 75 DPI) e addirittura precipita in situazioni di scarso contrasto.

Per rendere la questione meno tecnica, possiamo fare un semplice esperimento. Prendiamo due immagini di una X nera su sfondo rosso; entrambe le immagini hanno la stessa dimensione fisica, ma sono renderizzate a risoluzioni differenti, rispettivamente 8×8 e 16×16.

Guardando l’animazione, possiamo notare come i pixel dell’immagine a destra si mescolano più velocemente di quelli dell’immagine a sinistra. Essendo la densità dei pixel maggiore, la distanza tra i pixel (che si misura in pixel pitch) diminuisce, permettendo ai nostri occhi di fonderli in un’oggetto unico, dandoci l’illusione di guardare un’immagine uniforme invece di una serie di quadratini.

Per contro, se poniamo di fronte a noi due schermi di pari dimensioni ma con risoluzione differente e ci avviciniamo gradualmente, lo schermo con risoluzione minore perderà qualità molto più velocemente di quello con risoluzione maggiore. Questo significa che:

Maggiore è la risoluzione, minore può essere la distanza dallo schermo prima che l’immagine collassi in pixel. Minore è la risoluzione, maggiore deve essere la distanza affinché i pixel compongano oggetti uniformi.

Ma non è finita quì, perché la risoluzione spaziale degli occhi non è uniforme. In prossimità della regione centrale della retina^[3], l’acutezza visiva è molto elevata e degrada velocemente man mano che ci si allontana da essa. Questo significa che la nostra visione periferica è molto meno dettagliata (sfocata) rispetto a quella centrale. Se ci avviciamo troppo all’immagine, il campo visivo (field of view) è troppo ampio e non ci consente di vedere i dettagli periferici. D’altro canto se ci allontaniamo troppo, la risoluzione spaziale diminuise drasticamente inficiando l’immagine nella sua interezza.

Nella prossima puntata vedremo come ottenere il massimo dai pannelli ad alta e altissima definizione, tenendo in considerazione la corretta distanza di visione.

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