Rezoluția maximă a ochiului uman: noul prag al tehnologiei ecranelor digitale

Un studiu publicat în Nature Communications în anul 2025, realizat la Universitatea din Cambridge, a determinat cu precizie limita de rezoluție a sistemului vizual uman, stabilind un nou reper pentru industria display-urilor moderne. Pe măsură ce tehnologia ecranelor mobile avansează, rezoluția maximă perceptibilă de ochiul uman devine noul standard de referință. Odată ce acest prag este atins, creșterea densității de pixeli nu mai îmbunătățește experiența vizuală.

Context

Conceptul de „rezoluție retiniană” se referă la capacitatea maximă a ochiului de a distinge detalii fine. Această limită este determinată de factori optici și neuronali, precum:

• Calitatea opticii oculare (aberatii, difracția luminii prin pupilă);

• Distribuția fotoreceptorilor – densitatea mare de conuri în fovee asigură vederea cea mai clară, în timp ce spre periferie claritatea scade;

• Acomodarea – modificarea curburii cristalinului pentru focalizare la diverse distanțe;

• Culoarea și luminozitatea stimulului vizual.

Studiile anterioare au analizat izolat aceste componente (acuitatea vizuală, aberrațiile optice, mișcarea obiectelor sau discriminarea formelor), însă nu au oferit o imagine completă asupra limitelor reale de rezoluție în condiții naturale de vizualizare.

Prin contrast, cercetarea actuală integrează toate aceste elemente, analizând cum variază rezoluția în funcție de poziția pe retină și de culoarea stimulului, pentru a determina un prag realist al percepției umane aplicabil în designul ecranelor.

Despre studiul actual

Pentru a depăși limitările experimentelor anterioare, autorii au conceput un sistem motorizat inovator: un ecran capabil să alunece pe șine către sau departe de observator, permițând un control continuu al rezoluției vizuale fără modificarea frecvenței stimulului.

Designul experimental a inclus:

• Măsurarea binoculară a acuității (cu ambii ochi), pentru a reflecta mai fidel condițiile reale de vizualizare;

• Compararea între imagini alb-negru (acromatice) și imagini colorate (roșu-verde și galben-violet);

• Evaluarea rezoluției la fovee (0°) și la 10° și 20° de excentricitate față de fovee;

• Exprimarea rezultatelor în pixeli per grad (ppd) de excentricitate.

Metodologia psihofizică utilizată a permis identificarea pragurilor comportamentale de percepție a detaliilor vizuale, iar datele au fost ulterior modelate statistic pentru a determina distribuțiile probabilistice ale rezoluției în populație.

Rezultate

Rezoluția foveală

Rezultatele au arătat că acuitatea vizuală medie a participanților pentru imagini alb-negru a fost de 94 pixeli per grad (ppd), cu valori individuale ce au atins 120 ppd, depășind astfel standardul de 60 ppd asociat cu acuitatea vizuală de 20/20.

Prin comparație, dispozitive moderne precum Apple iPad Pro (generația a 7-a) oferă o densitate de doar 65 ppd la o distanță minimă de vizualizare de 35 cm – semnificativ sub capacitatea reală a ochiului uman.

Rezoluția cromatică

Pentru vederea colorată:

• Modelul roșu-verde a atins o rezoluție medie de 89 ppd;

• Modelul galben-violet a avut o limită de 53 ppd.

Astfel, sensibilitatea la detalii fine este mult mai mare pentru contrastele roșu-verde, confirmând predominanța acestei căi cromatice în percepția clarității vizuale la luminozitate constantă.

Rezoluția a scăzut semnificativ la distanțele de 10° și 20° de fovee, în special pentru imaginile colorate, ceea ce subliniază importanța zonei centrale retiniene pentru percepția detaliilor fine.

Variabilitatea populațională

Modelarea statistică a evidențiat o variabilitate individuală semnificativă, mai ales în vederea periferică. Autorii au propus un model probabilistic ce permite proiectarea de ecrane „la rezoluție retiniană” pentru o proporție determinată din populație (ex. 95% dintre utilizatori), nu doar pentru valorile medii.

Implicații practice și aplicații

Rezultatele au multiple aplicații în domeniul tehnologic și ergonomic:

• Dezvoltarea ecranelor viitoare: atingerea pragului de 94–120 ppd reprezintă limita practică a percepției umane. Creșterea rezoluției peste acest nivel nu aduce beneficii vizuale suplimentare pentru majoritatea utilizatorilor.

• Compresia video și foveated rendering: reducerea rezoluției cromatice (în special a canalului galben-violet) fără a afecta rezoluția acromatică poate economisi lățime de bandă și spațiu de stocare fără pierderea calității percepute.

• Designul ergonomic al ecranelor: datele pot fi folosite pentru actualizarea ghidurilor privind distanțele optime de vizualizare – de exemplu, o imagine 8K nu oferă avantaje față de 4K dacă este privită de la o distanță mai mare de 1,3 înălțimi de ecran, deoarece ochiul nu mai poate distinge pixelii individuali.

Concluzii

Acest studiu definește pentru prima dată, cu precizie psihofizică și modelare statistică, rezoluția maximă detectabilă de sistemul vizual uman.

Principalele concluzii sunt:

• Limita medie de 94 ppd (acromatic) și până la 120 ppd la indivizi tineri cu vedere superioară;

• Sensibilitate colorată ridicată pentru calea roșu-verde, dar mult redusă pentru galben-violet;

• Scădere accentuată a rezoluției în vederea periferică;

• Variabilitate populațională ce permite personalizarea designului vizual.

Autorii concluzionează că „rezoluția retiniană” poate deveni noul standard pentru dezvoltarea tehnologică a ecranelor, a algoritmilor de compresie video și a sistemelor de redare vizuală, oferind un cadru științific solid pentru proiectarea dispozitivelor viitorului.