La distancia de visualización HDTV óptima es la distancia que proporciona al espectador la experiencia visual inmersiva óptima de HDTV.
La televisión de alta definición (HDTV) está diseñada para proporcionar una experiencia más realista que el sistema de televisión que pretende reemplazar. [1] El "realismo emocionante" [2] que la HDTV intenta ofrecer surge de una mayor resolución (detalle) y de los tamaños de pantalla típicamente grandes. Una pantalla más grande aumenta el ángulo visual en el que se ve el contenido , lo que contribuye a una mayor sensación de presencia . [3] [4] Por lo tanto, la distancia de visualización correcta es fundamental para disfrutar de la HDTV tal como está prevista. Mientras ayudaba a definir el estándar de HDTV, el ingeniero de RCA y miembro de la delegación estadounidense en el Sector de Radiocomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones ( UIT-R ), Bernard J. Lechner , realizó un análisis temprano de la distancia de visualización, derivando la llamada distancia de Lechner . Este enfoque, basado en los límites del ojo humano, se puede utilizar para todas las resoluciones (incluidas las resoluciones futuras). Esta es la " distancia de visualización óptima" que se encuentra en la UIT-R. [5]
El concepto de presencia se ha descrito como la sensación de "realidad", de "estar allí" y como "una ilusión de no mediación". [3] El concepto de presencia se originó y se estudió en relación con la realidad virtual (RV) y otros entornos 3D . Más tarde se estableció que los espectadores de televisión también podían experimentar una sensación de presencia. [3] La presencia está influenciada por una serie de factores, incluidas las técnicas de cámara de video , la fidelidad de audio, la dimensionalidad visual y auditiva y, lo más relevante para este tema, el tamaño de la imagen (ángulo visual) y la calidad ( resolución angular ). [6] [7]
La distancia de visualización óptima se ve afectada por el ángulo horizontal de la cámara que captura la imagen. Un concepto de distancia de visualización ideal coloca al espectador en un lugar en el que el ángulo horizontal que forma la pantalla es el mismo que el ángulo horizontal capturado por la cámara. Si este es el caso, las relaciones angulares percibidas por el espectador serían idénticas a las registradas por la cámara. Un desajuste en este sentido se suele ignorar, pero algunos movimientos giratorios pueden hacer que estas distorsiones sean muy notorias como un efecto de cojín. Esto es probable en los videojuegos en 3D, por lo que es probable que los jugadores adopten posiciones de visualización cercanas que coincidan con el campo de visión fijo de un juego.
Si el ángulo de la cámara fuese siempre el mismo, se podría calcular fácilmente una distancia de visión ideal. Sin embargo, el ángulo horizontal de la cámara varía a medida que cambia la longitud focal de su lente. Si el sensor de la cámara tiene dimensiones fijas, una lente de longitud focal más corta (gran angular) captura un ángulo de visión más amplio, lo que requiere que el espectador se siente más cerca de la pantalla. Por el contrario, una lente de longitud focal más larga (telefoto) captura un ángulo de visión más estrecho, lo que exige una posición del espectador más distante.
Distancias de visión tan opuestas no sólo serían poco prácticas, sino que anularían los propósitos mismos de las tomas con teleobjetivo (por ejemplo, para ver un objeto distante con más detalle o minimizar la distorsión en las imágenes faciales) y las tomas con gran angular (haciendo que el espectador se siente demasiado cerca de la pantalla, donde serían visibles artefactos de imagen no deseados).
Una solución intermedia supone que la lente es "estándar" (una distancia focal de 50 mm para un formato estándar de 35 mm). Una lente "estándar" conserva las mismas relaciones espaciales percibidas por un espectador en la posición de la cámara. Para una imagen con lente "estándar", la distancia de visualización debe ser igual a la longitud diagonal de la pantalla.
Se ha demostrado que ver una pantalla que ocupa un ángulo visual mayor (también conocido como campo de visión ) aumenta la sensación de presencia. [6] Más importante aún, cuanto más amplio sea el ángulo visual (hasta una meseta de aproximadamente 80 grados), mayor será la sensación de presencia. [8] [9]
En el caso de los gráficos impresos , la resolución se refiere al número de píxeles (normalmente denominados "puntos") en una medida lineal fija. [10] En el caso de la televisión de alta definición, la resolución se mide en términos del número de píxeles de la pantalla física. [8] Cuando se aumenta la resolución de una imagen impresa, la imagen es más limpia, nítida y detallada. [10] Sin embargo, la calidad de la imagen no mejora si el aumento de la resolución supera las capacidades visuales del observador. Para que la imagen de una televisión de alta definición mejore notablemente, su resolución por grado de arco (o resolución angular) debe aumentar, así como el número de píxeles de la pantalla. [8]
Para maximizar la sensación de presencia y, por lo tanto, proporcionar una mejor experiencia de visualización, el espectador debería estar situado en el lugar teórico donde el HDTV ocupa el ángulo de visión más amplio para ese espectador [ dudoso – discutir ] . También es importante que la resolución de la pantalla por grado de arco se mantenga en un nivel de alta calidad. [11] Las opiniones sobre dónde se encuentra la posición ideal son numerosas y variadas.
Las recomendaciones sobre las distancias de visualización de la televisión de alta definición se dividen en dos categorías generales: una distancia fija basada en el tamaño de la pantalla de la televisión de alta definición o un rango de distancias basado en el tamaño de la pantalla. A continuación se presentan las recomendaciones más comunes de fuentes razonablemente confiables.
Las recomendaciones de distancia fija son las más comunes de los dos tipos. En su mayor parte, la mayoría de las recomendaciones de distancia fija se emitieron antes de finales de 2007, cuando se podría decir que las pantallas HDTV todavía estaban en la fase inicial de adopción . [12] [13] El concepto de distancia de visualización óptima , [5] que se basa en la física y la fisiología, se ha vuelto esencial con el advenimiento de la tecnología UHD (Ultra High Definition). Esta nueva tecnología permite distancias de visualización mucho más cortas, lo que requiere una mayor precisión.
La "distancia de visión óptima " [5] se basa en los límites del ojo humano, es decir, su ángulo de resolución . Esta es su capacidad para distinguir entre dos píxeles. Para una agudeza visual normal (visión 6/6), este ángulo es de 1 arcmin . Para obtener una distancia fija para una resolución dada , debe expresarse en alturas de imagen (H). [5] Si una pantalla tiene 50 cm de alto y está a una distancia de 250 cm, entonces en alturas de imagen, su distancia es 5 H (250/50 ). Matemáticamente, esto da las distancias que se muestran en la siguiente tabla:
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Esta tabla se puede utilizar de varias maneras:
¡Atención! La distancia de visualización óptima no es adecuada para diseñar una interfaz de usuario ; se debe utilizar la distancia que se observa realmente en los hogares. Es mucho mayor que la distancia de visualización óptima y muy variable. [15]
Una de las recomendaciones más populares sobre la distancia adecuada para ver un televisor de alta definición es multiplicar la diagonal de la pantalla por 2,5. Esta recomendación la citan fabricantes de televisores, [16] minoristas, [17] publicaciones respetadas [18] [19] y sitios web [20] , aunque el popular sitio web de reseñas de productos electrónicos CNET sugiere que el contenido de alta resolución se puede ver a una distancia más cercana: 1,5 veces la diagonal de la pantalla (que corresponde a un ángulo de visión de 32 grados). [21]
La visualización de una televisión de alta definición desde una posición en la que la pantalla ocupa un campo de visión de 30 grados se cita ampliamente como la recomendación SMPTE (o SMPTE 30) (equivalente a aproximadamente 1,6264 veces el tamaño de la pantalla en un televisor 16:9). Esta recomendación es muy popular entre la comunidad de entusiastas del cine en casa, [22] [23] aparece en libros sobre diseño de cine en casa, [24] y también está respaldada por un informe técnico producido por Fujitsu . [25] Aunque un artículo sobre la investigación para establecer la especificación para la próxima evolución de la televisión de alta definición, Ultra HDTV (o UHDTV), respalda la premisa de que la televisión de alta definición se optimizó para un ángulo de visión de 30 grados, [8] no parece haber una recomendación directa de SMPTE sobre el tema.
THX recomienda que la "mejor distancia entre el asiento y la pantalla" sea aquella en la que el ángulo de visión se aproxime a los 40 grados, [26] (el ángulo real es de 40,04 grados). [27] Su recomendación se presentó originalmente en la feria CES de 2006 y se afirmó que era el ángulo de visión horizontal máximo teórico, basado en la visión humana promedio. [28] En opinión de THX, la ubicación donde se ve la pantalla en un ángulo de visión de 40 grados proporciona la "experiencia cinematográfica más inmersiva", [26] en igualdad de condiciones. Para la aplicación de sus recomendaciones por parte de los consumidores , THX recomienda dividir la medida diagonal de la pantalla por 0,84 para calcular la distancia de visualización óptima, para una resolución de 1080p . Esto equivale a multiplicar la medida diagonal por aproximadamente 1,2. [26]
La indicación de la distancia de visualización óptima como un rango en lugar de una distancia fija está en aumento; posiblemente debido a los cambios en el perfil del comprador típico de HDTV. Los primeros en adoptar HDTV eran típicamente videófilos , [29] los técnicamente aventureros [30] y los entusiastas de los deportes [31] que buscaban tener la mejor experiencia de visualización. Hoy, los objetivos del consumidor típico de HDTV pueden ser un poco más modestos; la inmersión total pasa a un segundo plano frente a la integración en la habitación. [32] [33] Las principales cadenas minoristas como Best Buy , que alguna vez indicaron su recomendación como una distancia fija, [17] están comenzando a proporcionar recomendaciones de rango. [34] Los fabricantes también han comenzado a proporcionar recomendaciones de rango, actualizando sus sitios web con pequeñas aplicaciones que denotan la distancia de visualización óptima como un rango de distancias. [35] [36] [37] THX en marzo de 2009 agregó recomendaciones de rango a su sitio web. [26] El mínimo del rango tiende a ser la recomendación de distancia óptima fija del proponente.
Las recomendaciones de rango de los fabricantes son las más modestas de las agrupaciones. Para la distancia de visualización mínima (o más cercana), recomiendan un ángulo de visión de aproximadamente 31 grados; y para la máxima, un ángulo de visión de tan solo 10 grados. [35] [36] Un ángulo de visión de 10 grados es aproximadamente el ángulo desde el que se veía normalmente la televisión NTSC . [38]
Las recomendaciones publicadas actualmente en los sitios web de los minoristas Best Buy y Crutchfield adoptan una postura más intermedia. Ambos minoristas publican una distancia mínima de visualización que permite un ángulo de visión de poco más de 32 grados en promedio. [34] [40] Esta distancia de visualización se aproxima al ángulo de visión necesario para poder ver detalles a nivel de píxel. La distancia máxima de visualización proporcionará un ángulo de visión de aproximadamente 16 grados con la recomendación de Best Buy y aproximadamente 20 grados con la de Crutchfield. La distancia máxima de visualización (ángulo de visión mínimo) proporcionada por Best Buy se alinea con la teoría de la visión sobre las frecuencias espaciales más altas perceptibles por el sistema visual humano . [41] La distancia máxima de visualización de Crutchfield se alinea con los límites inferiores donde los espectadores generalmente comienzan a encontrar la HDTV inmersiva. [8]
Si bien THX sigue sosteniendo que la distancia de visualización óptima es una posición en la que la pantalla ocupa un ángulo de visión de 40 grados para el espectador, también proporciona una recomendación de alcance. La distancia de visualización mínima está configurada para aproximarse a un ángulo de visión de 40 grados, y la distancia de visualización máxima está configurada para aproximarse a 28 grados. [26]
También se debe tener en cuenta la altura a la que se coloca la pantalla. Una sugerencia común es que los ojos del espectador estén a nivel horizontal con la parte inferior o media de la pantalla, de modo que la pantalla no domine al espectador. THX recomienda que el espectador no tenga que mirar hacia arriba más de 15 grados. [42]
Cada recomendación sirve al objetivo subyacente de la organización que la propone. A los fabricantes les resultará más fácil vender sus televisores de alta definición si apoyan una postura que no obligue a los consumidores a comprar un televisor tan grande como el que exigen las recomendaciones de THX. En ausencia de influencias económicas, calcular la mejor relación entre el tamaño de la pantalla y la distancia que produzca la máxima sensación de presencia no es nada sencillo.
Hay una serie de factores que pueden afectar el cálculo, incluidas las limitaciones del sistema visual humano [8] , las limitaciones tecnológicas de las pantallas de HDTV [11] , consideraciones fisiológicas humanas [8] , el contenido que se verá [6] y la interpretación de los datos empíricos de las pruebas formales. También está el hecho de que la imagen de la pantalla está en un plano y no curvado. Tal vez la mayor de ellas sean las incertidumbres en torno a los límites del sistema visual humano y cómo se aplican esas limitaciones a lo que vemos y percibimos. Otra consideración, más práctica, es la del tamaño de la habitación, incluida la posición de los altavoces, los asientos y otros muebles en la habitación.
El sistema visual humano tiene una capacidad fija para detectar detalles a distancia. Nuestra comprensión de las limitaciones con respecto al reconocimiento e identificación de detalles visuales a distancia se basa principalmente en el trabajo del Dr. Hermann Snellen . El Dr. Snellen desarrolló la tabla de examen ocular que lleva su nombre ( tabla de Snellen ). A partir de sus hallazgos y del trabajo de otros durante los últimos cien años, un minuto de arco se considera el umbral más allá del cual un detalle crítico no puede ser identificado [43] por una persona con visión normal. [44] [45] [46] Un minuto de arco es una medida angular, que es igual a 1/60 de un grado de un círculo.
La visión normal se conoce como visión 20/20 o 6/6 en América del Norte y Europa respectivamente. [46] [47] El umbral de agudeza visual se ha identificado como un factor limitante en las recomendaciones sobre la distancia de visualización óptima para HDTV, [38] y también en la investigación formal que comenta el tema de la televisión y la resolución angular. [11] [48] [49] [50] Suponiendo que la pantalla es plana, con 1 minuto de arco como restricción para ver detalles críticos, para no perder ningún detalle, un espectador necesitaría estar situado en una posición donde su ángulo de visión hacia un HDTV de 1080p sea aproximadamente 31,2 grados o más (32 grados para pantalla esférica), para HDTV de 2160p aproximadamente 58,37 grados o más (64 grados para pantalla esférica) y para HDTV de 4320p aproximadamente 96,33 grados o más (128 grados para pantalla esférica). [11] [27] Sin embargo, no siempre hay acuerdo en que el límite de Snellen debería ser el factor restrictivo.
Para calcular la distancia de visualización, en función del tamaño de la pantalla y la resolución del contenido, se puede utilizar la siguiente fórmula:
Sentarse más allá de estas distancias provocará una pérdida de detalles.
Un artículo de Sun Microsystems de 1998 sobre los límites de la visión humana y los sistemas de visualización de vídeo utiliza un valor de restricción diferente de aproximadamente 1 ⁄ 2 minuto de arco (o 30 segundos de arco), al estimar el punto de saturación del sistema visual humano. [41] Con 30 segundos de arco como restricción, el ángulo de visión necesario para ver todos los detalles proporcionados por un televisor de alta definición con una resolución de 1080p se reduce a aproximadamente 16,1 grados. Además, varios artículos académicos han cuestionado la noción de que 1 minuto de arco de resolución es el poder de resolución típico del ojo humano, sugiriendo que, en promedio, podemos resolver detalles más pequeños que eso. [47] [51]
Además, está la cuestión de la agudeza vernier , que es la capacidad del ojo para detectar un desfase entre 2 líneas y la agudeza estereoscópica , que es la capacidad de discriminar la profundidad mediante el uso de ambos ojos. Se dice que la agudeza vernier y la agudeza estereoscópica se detectan con solo un grado de separación de 2 a 4 segundos de arco. [52] En última instancia, todos los diversos tipos de agudeza juegan un papel en cómo vemos las cosas y, lo que es más importante, cómo percibimos lo que estamos presenciando. Las complejidades del sistema visual humano y la relación entre los diferentes tipos de agudeza aún no se comprenden por completo. [52] Por lo tanto, dependiendo de las restricciones del sistema visual humano que se apliquen, los cálculos de los ángulos de visión variarán en algún grado, especialmente cuando se tienen en cuenta las restricciones tecnológicas.
Aunque ver una pantalla de HDTV desde una distancia más corta puede producir una mayor sensación de presencia, las limitaciones de la tecnología pueden tener un efecto adverso si el espectador está demasiado cerca de la pantalla. Si examina una pantalla de HDTV LCD o plasma cuando está apagada, puede ver la construcción de la cuadrícula de píxeles. Encender la pantalla no oculta esto por completo. Si está demasiado cerca de la pantalla cuando está encendida, puede parecer que la está viendo a través de una puerta de malla. [49] [53] Incluso con diferentes tecnologías de pantalla HDTV, como proyección frontal o trasera DLP , LCoS o TV láser , la forma en que se representan las imágenes HDTV limita la distancia que puede estar un espectador antes de que la naturaleza segmentada de la imagen se haga evidente.
Las pantallas HDTV producen imágenes de la misma manera que se producen los mapas de bits de computadora (también conocidos como gráficos rasterizados ), utilizando un mosaico de píxeles de cuatro lados coloreados. Al igual que los monitores de computadora, cada pantalla HDTV tiene una resolución de video que consiste en filas y columnas de un número específico de píxeles. Desde una distancia suficiente, el ojo humano percibe los píxeles iluminados como una imagen suave. [10] A medida que uno se acerca, llega un punto en el que se hace evidente la apariencia en bloques de los píxeles individuales. [11] Entonces la imagen pierde su suavidad, su calidad percibida disminuye y la ventaja de una visualización más cercana se convierte en una desventaja.
Calcular el punto en el que el ojo humano puede detectar píxeles no es sencillo. Obviamente, la agudeza visual de las personas varía mucho, pero la geometría de los píxeles también varía en forma y espaciado (conocido como espacio entre píxeles [38] ), dependiendo de la tecnología y el diseño de la pantalla.
Las investigaciones realizadas sobre la presencia con HDTV y otros formatos de mayor resolución que utilizan una pantalla de campo amplio han revelado que, en ocasiones, la sensación de presencia puede ser demasiado real y producir un efecto fisiológico que puede resultar indeseable para algunos espectadores. Los sujetos han informado de que han experimentado un aumento de los síntomas que son comunes al mareo por movimiento al ver estímulos visuales intensos en pantallas grandes. [8] Un estudio realizado utilizando una simulación de realidad virtual como parte del experimento descubrió que los sujetos con menor agudeza visual experimentaban significativamente más síntomas asociados al mareo por movimiento.
Además, el estudio también encontró que los síntomas de mareo por movimiento aumentaron cuando los sujetos observaron los estímulos visuales sin la ayuda de sus anteojos o lentes de contacto. [54] En consecuencia, las recomendaciones de distancia de visualización óptima basadas únicamente en el sistema visual humano y las limitaciones tecnológicas pueden no siempre producir la mejor experiencia de visualización. Los espectadores con menor agudeza visual, que prefieren ver televisión de alta definición sin sus lentes correctivos, pueden querer sentarse más cerca para ver detalles críticos y correr el riesgo de sufrir efectos secundarios indeseables.
Aunque los estudios muestran que la sensación de presencia y el tamaño de la imagen están directamente correlacionados, calcular la relación entre el tamaño y la distancia de visualización puede no ser un ejercicio necesario para todos los consumidores. Un estudio de 1997, que planteó la hipótesis de que los aumentos en el tamaño de la pantalla darían lugar a mayores sensaciones de presencia, encontró que el contenido era más importante que el tamaño de la pantalla. Los hallazgos fueron que para los anuncios comerciales , la acción y la aventura y la programación de realidad, un aumento en la sensación de presencia se correlacionó con un aumento del tamaño. El investigador atribuyó estos hallazgos al hecho de que el contenido mencionado contenía escenas que se filmaron con una cámara de punto de vista, escenas con movimientos repentinos y tomas más cortas. Por el contrario, para la programación que consiste en programas de entrevistas y programas dramáticos, cambiar el tamaño de la pantalla no tuvo ningún efecto sobre la sensación de presencia. [55]