Come l’occhio umano elabora pixel

A quattro volte la risoluzione orizzontale e verticale di 1080p e sedici volte i pixel complessivi, le immagini 8K-chiamate per il numero approssimativo di pixel lungo l’asse orizzontale — sono probabilmente le immagini digitali più chiare che l’occhio umano vedrà mai. E quando si tratta di TV e narrazione visiva, la risoluzione è sicuramente importante., Che tu sia ipnotizzato da una splendida ripresa aerea di una mandria di elefanti selvatici o sbavando su un primo piano di un piatto placcato, un’immagine digitale davvero vivida ha un modo di saltare fuori dallo schermo e incorporarsi nella mente dello spettatore.

Ma alcuni hanno sollevato domande sull’utilità di una risoluzione così alta per gli spettatori che, dopo tutto, hanno solo occhi di una certa dimensione. Se 8K ha alcun significato per l’elaborazione visiva umana dipende da un sistema che coinvolge alcune delle strutture più complesse e misteriose del corpo umano., Le funzioni combinate di queste strutture producono un’esperienza mentale che gli scienziati stanno ancora lottando per mappare, ma ogni esperimento ci avvicina all’affascinante verità.

Dal pixel all’immagine: come i nostri occhi trasformano la luce in immagini

La luce — concentrata in pixel o non filtrata come una marea di minuscoli fotoni dal mondo fisico 3D — arriva all’occhio in un disordine diffuso e illeggibile., Prima che il cervello possa iniziare a ordinare attraverso le informazioni, la luce viene catturata e rifratta dalle strutture interne dell’occhio, in particolare la lente cristallina naturale e una serie di “umori.”Nessuna battuta qui, però-sono le sostanze liquide che proteggono la lente con un cuscino acquoso e danno all’occhio la sua forma sferica, secondo il Dr. Lynn Huang, un oculista e chirurgo retinico.

Se le strutture visibili dell’occhio sono come un obiettivo della fotocamera, allora “la retina è come il film all’interno della fotocamera”, afferma il dott., Questo organo sottile e delicato — con una consistenza “come la carta igienica bagnata” – contiene tre strati di neuroni specializzati che eseguono il primo ciclo di elaborazione sulle informazioni visive. Le cellule sensibili alla luce nella retina chiamate fotorecettori assorbono i fotoni mentre sono focalizzati sulla parte posteriore dell’occhio.

I fotorecettori di ogni occhio includono circa 120 milioni di bastoncelli, che reagiscono all’intensità della luce e da 6 a 7 milioni di coni sensibili al colore. I bastoncelli occupano la maggior parte degli immobili retinici, ma il centro è una piccola popolazione di coni altamente concentrata chiamata fovea, spiega il dott. Essendo le uniche cellule fotosensibili nel corpo umano, i bastoncelli e i coni sono essenziali per la conversione dei dati visivi in segnali elettrochimici.,

I neuroni nella retina possono quindi iniziare ad analizzare il campo visivo registrando i contrasti nei dati del fotorecettore. I contrasti — o “bordi”-sono le unità di base di tutta l’elaborazione visiva, secondo Susana Martinez-Conde e Steven Macknick, professori di oftalmologia e neurologia e coautori del libro Champions of Illusion: la scienza dietro le immagini da capogiro e gli enigmi del cervello mistificanti. ” Un bordo è una differenza tra due punti nello spazio di qualche tipo, colore o luce”, spiega il dottor Macknick., Una volta che i loro segnali arrivano nel cervello, questi bordi formeranno linee di contorno intorno alle forme degli oggetti nel campo visivo.

Come una fotocamera, l’occhio deve essere puntato direttamente su qualcosa per vederlo con la massima chiarezza possibile; anche gli obiettivi più potenti non possono catturare dettagli con la massima risoluzione su un’intera immagine. I tuoi occhi possono vedere solo nella risoluzione più nitida, o nell’acuità del 100%, nella fovea, una frazione molto piccola del tuo campo visivo. “Circa lo 0,1 per cento del tuo campo visivo, in un dato momento, è l’unico posto in cui hai mai avuto una visione 20/20”, dice il dott., Macknick; il resto del campo è ” solo spazzatura visiva.”

Il fatto che non si noti il resto del mondo che si trasforma in un sogno sfocato ogni volta che si guarda l’orologio è una testimonianza della sublime ingegneria nella corteccia visiva. Come si prende in vista di una stanza, il tuo cervello vede non solo l’immagine di fronte a voi, ma anche le immagini dai vostri più recenti involontari, contrazioni staccato chiamati saccades. Queste immagini, insieme alla tua memoria visiva, formano un modello mentale dello spazio intorno a te che viene aggiornato ad ogni sguardo., Quindi, anche se solo una piccola frazione del campo visivo è a fuoco in un dato momento, l’intero panorama sembra altrettanto nitido, indipendentemente da dove stai guardando.

Questo atto di acrobazie neurali si basa sulla capacità dell’occhio di reindirizzare il suo potere di messa a fuoco in qualsiasi direzione. Gli occhi con un’acuità meno che perfetta richiedono l’assistenza di lenti esterne., I contatti, come un fotografo point-and-shoot, si muovono con il centro dell’occhio per mantenere l’ideale potere di flessione della luce dove avrà il maggiore impatto, mentre gli occhiali più statici coprono la maggior parte del campo visivo con lo stesso ingrandimento per fornire chiarezza ad ogni angolo.

Possiamo davvero vedere in 8K?

L’acuità visiva-ciò che il tuo optometrista sta misurando quando ti dà la tua prescrizione-è la versione della risoluzione dell’occhio. L’aggiunta di occhiali o contatti alla potenza di messa a fuoco dell’occhio è simile all’aggiornamento a uno schermo ad alta risoluzione., Risoluzione più alta significa non solo più pixel – cioè, più bit di dati di luce – ma pixel più piccoli, perché la risoluzione è una misura di dati sparsi in una determinata area. Con un numero consistente di pixel, un campo visivo maggiore, ovvero uno schermo più grande, si tradurrebbe in una risoluzione peggiore man mano che i dati vengono diluiti su un’area maggiore. Poiché il limite superiore di ciò che l’occhio umano può percepire è controllato dalla distanza dei pixel, non dal numero di pixel, non c’è motivo di supporre che gli schermi 8K vadano oltre ciò che gli spettatori possono apprezzare.,

Ma i vantaggi di 8K hanno molto più da fare che espandere le dimensioni dello schermo. I revisori tecnologici hanno sostenuto che l’aumento della risoluzione degli schermi 8K ha la capacità di rendere le immagini con bordi più morbidi e realistici, il che è fondamentale per la percezione della profondità dello spettatore — o in altre parole, per quel realismo che salta fuori dallo schermo che gli spettatori bramano dai contenuti nativi. Alcuni hanno anche notato che ” le immagini sono così nitide che sembrano fotografie stampate in movimento; non c’è assolutamente alcuna prova di pixel anche se il tuo viso è a un pollice dal set.,”

Poi c’è la strana questione dell’iperacuità, una delle domande più mistificanti sull’elaborazione visiva umana. ” La nostra acuità visiva è in realtà significativamente più alta di quella che ci si aspetterebbe, in base sia all’ottica che al circuito dell’occhio”, afferma il dott. In altre parole, come un detective su una polizia TV procedurale che fa l’assurda richiesta che qualche povero tecnico “migliorare” il filmato di sicurezza sfocata di una scena del crimine, la corteccia visiva utilizza mezzi sconosciuti per creare informazioni visive dal nulla., Dan Sasaki, VP of Optical Engineering di Panavision, ha discusso in una presentazione 2017 che i sub-pixel maggiori nell’immagine “forniscono allo spettatore molte più informazioni da cui rendere le immagini nel loro cervello, e questo fornisce un senso di maggiore profondità e più realismo.”

Quindi il limite teorico su quanti dettagli l’occhio umano può effettivamente elaborare potrebbe essere più una linea guida che una regola. Dr. Martinez-Conde sottolinea che l’enigma comprende tutti i tipi di percezione. ” Fondamentalmente”, aggiunge, “” non capiamo la base neurale dell’esperienza.,”Una cosa è chiara, tuttavia: i 33 milioni di pixel che i televisori 8K sono in grado di visualizzare stanno cambiando il modo in cui guardiamo la televisione e lo rendono un’esperienza visiva davvero coinvolgente.