Hvor god er øjets opløsning i forhold til en fladskærm? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Hvor god er øjets oplø...

06. november 2011

Hvor god er øjets opløsning i forhold til en fladskærm?

Hej Malte Olsen
Jeg kan se, at du tidligere har svaret på spørgsmål om det menneskelige øje. Jeg har to andre spørgsmål angående øjet, som jeg har haft problemer med at finde.

[1] Hvor mange fps /Hz / billeder i sekundet, kan det menneskelige øje se? (det er sikkert højere i stressede situationer kunne jeg forestille mig)

[2] og Hvor mange PIXELS / hvor høj opløsning kan det se? (fladskærme i dag har 1920x1080 p, og nye film bliver filmet i 5K (5325x2008 p) jeg går ud fra at disse opløsninger er en sølle erstatning, for det menneskelige øje 

Håber du kan hjælpe - på forhånd tak
en videbegærlig sjæl (N B)

Dette er bestemt ikke fysik kernestof, det er vel nærmere lægestof eller biologi. Lidt mener jeg dog at jeg kan sige om det, men det er naturligvis præget af, at det ikke er vores fagområde, og det må derfor tages men fornuftigt forbehold.

Vores øje dvs. din pixeltæthed + den tilhørende optik (øjenlegemet, linse, hornhinde) og blænder, iris, kan opløse vinkler på ca. 1 bueminut, måske noget mindre. Det betyder, at man i en afstand af 20 cm kan se punkter i afstanden 0,06 mm. Det afhænger imidlertid af lysstyrken, idet pupillen i stærkt lys bliver mindre, og det kan tredoble opløsningsevnen.

Stor iris og lille iris

Billedet vendes jo på hovedet og formindskes. For et normalt øje er billedet en person på 1,8 m på 17 m afstand af størrelsen 1,8 mm inde på øjets bagvæg. Der er skrevet mange interessante ting om hvordan billederne overføres fra øjet til hjernen, og hvordan de måske lagres der. I alle tilfælde kan vi mange år efter forrygende hurtigt genkende et sted vi har været, eller et ansigt ud fra et foto, så der er et fantastisk kartotekssystem i hjernen.

Øjets bagvæg

Øjets "pixeltæthed" er 50 000 gange større end fladskærmen

Det skarpe syn, farvesynet ca. 400 - 700 nm, skyldes tappene som stort set sidder i et lille område af øjebagvæggen, som kaldes den gule plet. Vi kan se ca. 10 000 000 farvetoner. Udenom i resten af bagvæggen sidder stavene, som giver sort/hvid billeder og mindre skarpt syn, men til gengæld kan arbejde i små lysstyrker og reagerer hurtigt.

Det samlede dynamiske kontrastforhold for øjet er på ca. 1 000 000:1. Optællinger siger, at der er ca. 4,5 000 000 tappe og omkring 90 000 000 stave i et øje. I det bedst opløsende område er der ca. 50 tappe pr. 100 μm eller 2,5*1011 tappe pr. m2.

En 42" fladskærm har et areal på 0,44 m2 og med den nævnte opløsning i dag 2 073 600 pixel eller 4 712 000 pixel pr. m2. Øjets "pixeltæthed" er altså lige nu 50 000 gange større end fladskærmens pixeltæthed, der er i den henseende lidt vej endnu. Pointen er imidlertid, at vi skal have skærmen i en sådan afstand, at vi ikke opfatter de enkelte pixels, men lige akkurat udnytter øjets opløsningsevne, så vi ser skarpest muligt billede.

Mere interessant er det derfor, at sammenligne med pixeltætheden i digitalkameraer, hvor ccd-en ligger omkring 5*1011 pixel pr m2 for de bedre typer. Størrelsen af CCD-en kommer ind, idet større CCD-er normalt har større lysfølsomme enheder, og hver af dem rammes så af flere fotoner og det giver altså større lysfølsomhed (bedre DIN værdi).

CCD sensor

TV'et og øjets opdateringshastighed 

Hvor mange billeder pr. sek. vi kan opfatte, har jeg ikke kunne finde. Det påstås, at man kan se indholdet af et ikke for kompliceret billede i et blink på 1/30 sek. Det skulle være undersøgt ved træning til flykending i England under 2. verdenskrig. I alle tilfælde laves spillefilm i dag med 24 billeder pr. sek. og på grund af øjets træghed, opfattes det ikke som blinkende. Da man startede filmproduktionen for mere end 100 år siden prøvede man sig frem. Før talefilmen arbejdede man med 18 billeder pr. sek. og det virker blinkende på iagttageren.

Vi kan altså opfatte 24 billeder pr. sek. men opfatter dem så ikke som enkeltbilleder, men som naturlig bevægelse. Det er kendt, at en række TV skærme anvender højere billedfrekvenser, det skal helst være 100 Hz for med sikkerhed ikke at virke som blinkende billeder, som vi altså heller ikke opfatter som enkeltbilleder. Bruger man randsynet imod TV-et, kan mange opfatte blinket.

Reklamer med indbyggede billeder, som ses i blink på omkring 25 millisek., ses ofte ikke direkte i en billedsekvens, men opfattes af hjernen ifølge en lang række forsøg, her blev vist såvel truende billeder, som billeder af f.eks. mad og drikke, (og man blev nervøse, sultne og tørsdige).  

Med venlig hilsen
Malte Olsen