¿Cuál es el límite del ojo humano para apreciar la resolución de los televisores?

¿Tiene sentido poner más píxeles en un dispositivo que vamos instalar a varios metros de distancia?

El ojo humano cuenta con entre seis y siete millones de conos, unas células que, en esencia, son las responsables de que apreciemos los colores. Además, posee alrededor de 120 millones de bastones, unos fotorreceptores muy sensibles a la luz que se ocupan de que podamos ver cuando la luminosidad es reducida. Si pensamos en nuestros órganos visuales en los mismos términos que hacemos con las cámaras digitales y asumimos que cada una de esas células se corresponde con un píxel, encontraríamos que la visión humana tiene una resolución aproximada de 105 megapíxeles. No está nada mal. Pero la realidad es bastante más enrevesada. Los citados conos y bastones no se distribuyen por igual ni presentan una disposición uniforme en la retina. Por ejemplo, tenemos más de los primeros destinados a capturar las longitudes de onda del rojo y el verde que la del azul. Además, nuestros ojos se mueven constantemente para proporcionarnos la mayor información posible del entorno. Es más, nuestro encéfalo no capta una imagen fija, sino una en constante evolución, construida a partir de los impulsos nerviosos que disparan estos fotorreceptores y que siempre está actualizándose. Por si fuera poco, existen puntos muertos en el campo de visión y otras áreas en las que somos capaces de percibir un mayor detalle. El cálculo, por tanto, se complica.

Un estudio impulsado por el científico planetario Roger Clark mostró que, a efectos prácticos, la resolución del ojo humano se aproxima a los 576 millones de píxeles. No obstante, ese “a efectos prácticos” supone todo un problema cuando nos referimos a la agudeza visual. En realidad, esta se suele medir en minutos y segundos de arco, no en píxeles o puntos, pues, al final, de los que se trata es de determinar el tamaño mínimo que debe tener un objeto para que podamos distinguirlo a una determinada distancia. La realidad no es plana, como la pantalla del móvil, sino tridimensional; y no es lo mismo contemplar una canica a un metro que a diez.

La capacidad teórica del ojo humano, basada en el número de receptores distribuidos en su superficie, es de unos 48 segundos de arco. Algo que sea más pequeño que esa medida no se puede detectar. De hecho, dado que la forma de nuestro órgano visual no es perfecta y se producen todo tipo de aberraciones, lo habitual es que la agudeza visual sea de un minuto o minuto y medio de arco en el ángulo de visión, que suele ser de 180 grados en el plano horizontal y 130 en el vertical. Es de aquí de donde se obtiene esa cifra de 576 millones de píxeles. No es exacta –cada uno presentamos nuestras propias peculiaridades–, pero es un buen promedio.

Llegados a este punto es posible que te estés preguntando a qué vienen todos estos cálculos y si tienen interés fuera de la consulta del oftalmólogo, pero en la industria de la electrónica de consumo el funcionamiento de la visión es un asunto de la mayor importancia, más aún si se tiene en cuenta el continuo aumento de las resoluciones de las pantallas. La cuestión es: ¿hasta qué punto somos capaces de ver? Dicho de otro modo: ¿tiene sentido poner más píxeles en un dispositivo que vamos instalar a varios metros de distancia?

En las grandes superficies y comercios especializados ya se pueden ver algunos de los primeros televisores 8K del mercado. Tal número hace referencia al tamaño horizontal de la imagen y significa que sus pantallas cuentan con 33 millones de píxeles. En la relación de aspecto 16:9, la que presenta la mayoría de las teles, ello se traduce en una resolución de 7.680 x 4.320 píxeles, dieciséis veces más de la que tiene un ingenio Full HD y ocho veces más que la de uno 4K. Muchos se preguntan si hacerse con uno de estos aparatos merece la pena; sobre todo si consideramos que apenas hay contenidos creados específicamente para sus capacidades y que estos televisores, por lo general, se limitan a adecuar las imágenes Full HD o 4K hasta su máxima resolución. Pues bien, la respuesta se encuentra precisamente en la citada relación entre la distancia a la que está un objeto y la capacidad de distinguirlo.

Conforme los precios de las pantallas planas han ido descendiendo, algo especialmente acusado en la última década, muchos consumidores han optado por apuntarse a lo de “caballo grande, ande o no ande” y han ido adquiriendo aparatos de mayor tamaño para sus hogares. Hace diez años, la mayoría de las pantallas que se podían encontrar en las casas eran de 38 o 42 pulgadas. Hoy, muchas ya son de 55. Una pantalla más grande situada a la misma distancia implica una mayor facilidad para distinguir los puntos que conforman la imagen. A 10 metros, da igual que un televisor sea Full HD o 4K. Nuestros ojos no son capaces de percibir la diferencia, pero si estamos a unos 2 metros de una pantalla de 55 pulgadas, el salto de Full HD a 4K empieza a ser perceptible para buena parte de la población. La imagen es claramente más nítida.

¿Qué pasará cuando las pantallas de 75 o 85 pulgadas empiecen a ser lo suficientemente baratas como para que se cuelen en los hogares? Entonces, incluso la resolución 4K se quedará corta. El estándar 8K será el preferido. El paso de uno a otro es inevitable, pero los primeros televisores con esa mayor resolución solo estarán disponibles en pantallas de gran tamaño. Hay quien piensa que es un poco excesivo, pero ello no ha impedido que algunos de los gigantes del sector, como son los casos de Samsung, LG y Sony, trabajen en tecnologías que en un futuro cercano permitirán transformar toda una pared en un gran panel. Sony, por ejemplo, ya ha empezado a considerar el estándar 16K, una resolución que empleará más de 130 millones de píxeles. Esta obsesión con la resolución y el tamaño también ha llegado a nuestros bolsillos, en parte por culpa de Apple y su tecnología Retina. En 2011, esta firma lanzó al mercado el iPhone 4S, un teléfono que destacaba por su pantalla de 960 x 640 píxeles, cuatro veces más que la de su antecesor. Según los responsables de esta empresa, dada la distancia a la que solemos mantener nuestro móvil, unos 30 centímetros de los ojos, esa resolución era lo suficientemente alta como para que cada píxel fuera indistinguible a simple vista en la pantalla de este dispositivo, de 3,5 pulgadas. Era como si en ella se mostraran imágenes impresas.

El caso es que las matemáticas les daban la razón. En cada grado del arco de visión a esa distancia entran 57 píxeles, lo que se aproxima mucho a ese minuto de arco que, como decíamos antes, es lo que suele considerarse como habitual para la agudeza visual media de un ser humano. Con el tiempo, los competidores de la firma de la manzana mordida comenzaron también a aumentar la resolución y las dimensiones de sus pantallas, y, en la actualidad, no es raro que los teléfonos móviles superen la mencionada barrera de agudeza visual, aunque tal indicador sea bastante arbitrario. Es más, hoy también existen móviles con pantallas 4K. En 2017, Sony presentó el Xperia XZ Premium, que ya lucía una de ellas. Esta multinacional japonesa ha mostrado este año el Xperia 1, el primero de esa misma resolución que está equipado con un panel de diodos orgánicos (OLED) en vez del típico LCD.

¿Merece la pena dar ese salto de calidad?

Una vez más, ¿tiene sentido incluir tantos píxeles en estos aparatos? Las pantallas con más resolución tienden a consumir más batería, y para que funcionen adecuadamente es preciso dotar a estos ingenios de chips gráficos más potentes. En Sony, sin embargo, piensan que muchos usuarios ya utilizan sus teléfonos como sus dispositivos multimedia principales y que se aproximan a la pantalla lo suficiente cuando están viendo una película como para que merezca la pena dar ese salto de calidad. Pero hay una razón adicional para que los fabricantes apuesten Por estas pequeñas pantallas de altísima resolución que no tiene nada que ver con la telefonía móvil. Si queremos construir cascos de realidad virtual (RV) que sean capaces de transmitirnos la sensación de que a través de ellos estamos viendo un mundo alternativo, la resolución de sus pantallas va a tener que mejorar mucho. Estos dispositivos ofrecen a cada ojo una imagen ligeramente distinta, con lo que generan el efecto estereoscópico o tridimensional que construye en nuestro cerebro esa ilusión de que estamos inmersos en otro entorno. No obstante, tienen una limitación importante: las pantallas se encuentran muy cerca de los ojos y, por tanto, es fácil distinguir los puntos que componen la imagen, incluso con paneles de resoluciones relativamente altas. Algunos equipos, como el Oculus Quest, uno de los sistemas más modernos de RV, cuentan con una pantalla de solo 1.440 × 1.600 píxeles dedicados a cada ojo. En total, es una resolución mayor de la que nos encontramos en la mayoría de nuestros teléfonos móviles, pero los paneles de este tipo de dispositivos se encuentran tan próximos a nuestros ojos que es inevitable distinguir esos píxeles de forma individual.

Si quisiéramos fabricar el sistema de RV perfecto, uno que realmente engañase a nuestro cerebro, sería necesario desarrollar un visor capaz de ofrecer a cada ojo imágenes de 7.560 x 8.400 píxeles, distribuidos mediante lentes muy precisas en un campo de visión similar al que tienen nuestros ojos de forma natural. Pero conseguir tal cosa no es nada fácil, y, conforme aumentan las resoluciones, el diseño de estos equipos se complica. “Más allá de una resolución de 5K, el aliasing –un efecto que hace que los bordes de las texturas que aparecen en pantalla presenten un aspecto parecido a unos dientes de sierra– empieza a ser un problema serio”, explica John Carmack, conocido por ser el creador de la saga de juegos Doom, pero también la mente detrás de los cascos de realidad virtual Oculus, ahora propiedad de Facebook. Carmack ha anunciado recientemente que quiere desvincularse un tanto de este proyecto para centrarse en el desarrollo de programas de inteligencia artificial (IA), pero su advertencia sobre el aliasing ha inspirado a otros investigadores, que valoran usar pantallas con densidades variables de píxeles. Como comentábamos antes, no todas las zonas del ojo son capaces de garantizarnos la misma definición. De hecho, únicamente la fóvea, una depresión situada en la parte central de nuestra retina, en la que se enfocan los haces de luz, tiene una resolución elevada. Es justo allí donde se concentran la mayoría de los citados conos.

El truco que utilizamos los humanos para percibirlo todo correctamente es variar de forma rápida el enfoque y dejar que el encéfalo haga una composición de la escena con el suficiente nivel de detalle. “Generamos el equivalente a unos 74 GB de datos visuales por segundo, pero nuestro cerebro solo computa 125 MB de toda esa información”, explica Tim Meese, profesor de Ciencias de la Visión en la Universidad de Aston (Reino Unido). Una pantalla de densidad variable aprovecharía este hecho para ofrecer solo una alta definición en la parte central de la escena, donde el cerebro es capaz de distinguirla, y dejaría una realidad más borrosa en la periferia. Con esta técnica, se podría crear un sistema de RV de menor resolución, pero que, pese a ello, nos ofreciese una sensación inmersiva y, en muchos casos, indistinguible de la realidad.

Con información de Muy interesante