Humans giving back to humanity

¿Tienen sentido las pantallas 4K? Un enfoque analítico

1. Introducción

En los últimos años se han popularizado las pantallas 4K, pero, ¿pueden nuestros ojos captar todos los detalles?, ¿tienen estas pantallas sentido, o son simplemente puro marketing encaminado a captar clientes y obligarnos a cambiar nuestros dispositivos?
En este articulo trataremos de desmenuzar de un modo sencillo y práctico la ciencia que hay detrás de esta tecnología.
Analizaremos nuestro órgano de visión, el ojo, para conocer sus límites y así, de un modo deductivo, tú mismo puedas entender y valorar si vale la pena o no en cada caso.
Pero si no te interesa toda la explicación y quieres ir a lo práctico, aquí tienes un comparador de pantallas – capacidad visual a modo de resumen.

2. La visión en los humanos: Los ojos

Seguramente habrás oído la expresión de que “una imagen vale más que mil palabras”, y es que los seres humanos somos muy visuales.
Recibimos gran cantidad de imágenes por los ojos y dependemos en gran medida de la información que ellas nos proporcionan para nuestro normal funcionamiento. Tal es el peso de la visión, que hasta el 40% de nuestra actividad cerebral esta dedicada a procesos visuales.
De hecho, gran parte de los autenticadores que utilizan la webs para verificar que están siendo utilizadas por humanos se basa en poner a prueba esta faceta, que debido a su alta sofisticación, es difícilmente imitable por el software informático.
¿Te acuerdas de los grupos de imágenes en que te solicitan señalar aquellas que contienen un objeto concreto?

Siendo precisos, tenemos una visión binocular tricromática tremendamente compleja, pero no te preocupes, nos centraremos únicamente en aquellos aspectos esenciales para responder a nuestra pregunta.


Dentro del ojo, la retina es la parte sensorial encargada de captar las imágenes que se proyecta en ella para posteriormente transmitirlas al cerebro en forma de impulso nervioso (electro-químico) a través del nervio óptico.
Dependiendo de la nitidez con la que se proyecte la imagen a la retina, que variará en función de las condiciones lumínicas, de las distintas lentes oculares (Cornea y cristalino) por las que ha de pasar la imagen, y de las características fisiológicas de esa retina, dependerá nuestra capacidad para percibir imágenes con nitidez y para ser capaces de distinguir los distintos detalles presentes en ellas.

3. Nuestra capacidad para discriminar: La agudeza visual

La agudeza visual es la variable que mide nuestra capacidad para distinguir dos objetos cercanos como distintos entre si, y esta, es máxima en la región foveal de la retina, una región muy rica en los fotoreceptores conocidos como conos. Esta región, que apenas ocupa los 3 grados centrales de nuestra visión, es la que vamos a evaluar.

Si representamos en un gráfico la agudeza visual en función del ángulo al que se visualiza el objeto, vemos como a medida que nos alejamos de la región foveal, nuestra capacidad visual disminuye rápidamente.

Vanessa Ezekowitz / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

La medición de la agudeza visual desde el punto de vista clínico se realiza mediante la lectura de optotipos, que son paneles que contienen letras, números o figuras. Se realiza una lectura de los objetos de mayor a menor tamaño y hasta llegar al objeto más pequeño que somo capaces de reconocer correctamente.

Mediante este método obtendremos una puntuación numérica con expresión racional, en donde el numerador es la distancia a la que vemos el objeto mientras que en el denominador se sitúa la distancia máxima a la que una persona con una visión normal lo vería.

Las mediciones suelen realizares a 20 pies, en donde 20/20 sería la normalidad, o a 6 metros, en donde 6/6 sería la normalidad. Dado que 20 pies son unos 6 metros, ambas técnicas son equivalentes. Simplemente se utilizan unas u otras unidades de referencia dependiendo de en la región geográfica concreta que estemos considerando.

Como resultado, al dividir el numerador por el denominador, obtenemos el valor decimal que representa el tanto por uno de nuestra agudeza visual respecto al patrón de normalidad.

– Una puntuación de 1 sería una agudeza visual igual a la normal
– Una puntuación de 1,2 sería una agudeza visual de un 120% respecto a la normal, y por lo tanto, un 20% mejor a la normal
– Una puntuación de 0,4 sería una agudeza visual de un 40% respecto a la normal, y por lo tanto, un 60% peor que la normal.

La distancia a la que se observa un objeto deja de tener relevancia (Siempre y cuando se observe desde bastante lejos) si lo que consideramos es el ángulo de visión que ocupa en nuestra retina. La capacidad del ojo humano normal llega hasta poder distinguir dos objetos separados por un ángulo de 1/60 grados. Es decir, que nuestra resolución angular normal, el ángulo más pequeño que puede haber entre dos puntos que percibimos como distintos es de un minuto de grado o 1/60 de grado.
Cierto que nuestra resolución angular depende de la longitud de onda del color observado, pero por cuestiones prácticas, asumimos un valor promedio, a fin de cuentas, las imágenes que vemos suelen tener una combinación de los colores Rojo, verde y azul (RGB)

Por lo tanto, aplicando lo dicho anteriormente, para una distancia de 6 metros y aplicando trigonometría básica nos sale una distancia mínima entre objetos para poder diferenciarlos de 1,75mm

Latex formula

Vemos que existe una relación lineal entre la distancia a la que se observan dos objetos y la distancia mínima que debe existir entre ambos para ser percibidos como distintos. Concretamente 0,29mm por cada metro que nos alejamos de los objetos para una persona con una agudeza visual normal.

4. ¿Qué entendemos por normal?

La agudeza visual varía enormemente con la edad, siendo muy pobre al nacimiento, pero mejorando rápidamente hasta alcanzar la cuasi normalidad al cumplir el primer año de vida. Sin embargo, la completa madurez del sistema visual , mucho más complejo en su conjunto, no se alcanzará hasta los 9 años de edad. Después, existe una relativa estabilidad en la agudeza visual hasta que a partir de los 40-50 años se experimenta una paulatina disminución.

Además, Como muchas variables biológicas, la agudeza visual sigue una distribución más o menos gaussiana (normal). En el caso de la visión, se calcula que en torno al 1% de la población posee una agudeza visual de 20/10 e incluso existen reportes de personas con 20/5 (Extremadamente raro).

5. Características de las pantallas: Conceptos básicos

5.1 Píxeles:

Los píxeles son las divisiones más pequeñas de la pantalla que pueden ser iluminadas de manera individual de un color concreto. Mediante la iluminación ordenada y precisa de todos los píxeles que forman una pantalla podremos ver las distintas imágenes en pantalla

5.2 Resolución de la pantalla:

Indica el número de píxeles que hay en cada uno de sus ejes, es decir, los píxeles que hay a lo ancho y los píxeles que hay a lo alto. La cantidad total de píxeles en la pantalla se obtiene al multiplicar las dos cifras anteriores

Una pantalla Full HD con una resolución 1920 x 1080 tiene 1920 píxeles a lo ancho por 1080 píxeles a lo alto y por lo tanto un total de 1920 · 1080 = 2073600 píxeles en total.

Las principales resoluciones de pantalla actualmente aparecen representadas, proporcionalmente a su número de píxels y junto a las siglas de su nombre común, en el siguiente gráfico:

5.3 Relación de aspecto:

La relación de aspecto nos indica la relación que existe entre en ancho y el alto de la pantalla (que se obtiene de dividir los valores de la resolución de pantalla por su máximo común denominador)

La relación de aspecto más común actualmente es la de 16:9 si bien coexisten otras como las de 4:3 (pantallas antiguas) o las de 21:9 (pantallas más anchas). Y si, se dicen de 21:9 y no de 7:3 como sería lo lógico. Supongo que porque proviene tecnológicamente de las de 16:9 y porque ademé,s 7:3 podría recordar a las antiguas 4:3.

Para una pantalla con una resolución 1920 x 1080 píxeles, su máximo común divisor es 120, por lo que su relación de aspecto es 16:9

5.4 Tamaño de la pantalla:

El tamaño de pantalla se mide mediante la longitud de su diagonal principal en pulgadas (in o “).

1 pulgada son 2,54cm

Este modo de medir, hace que solo podamos realizar comparaciones sencillas entre pantallas con la misma relación de aspecto, ya que a igualdad de tamaño de pantalla medido por longitud de diagonal principal, será mayor, y por lo tanto tendrá un área de pantalla mayor, aquella pantalla más cuadrada. Quizás lo suyo sería dar el dato de la superficie, lo cual resulta tremendamente sencillo de calcular, pero sin embargo, no es un dato que se maneje habitualmente.

Una pantalla es más cuadrada cuanto menor sea la diferencia relativa entre los dos números de su relación de aspecto, es decir, dadas dos pantallas de 27″ , una con relación de aspecto de 16:9 y la otra de 21:9, tendrá mayor superficie y por tanto será de mayor tamaño la de 16:9.

5.5 Densidad de píxeles: Píxeles por pulgada (PPP)

Vemos que para dos pantallas con la misma forma y tamaño, aquella pantalla con mayor resolución podrá mostrar las imágenes con mayor definición.

Pero ¿qué pasa si todos los parámetros son distintos? ¿cómo podemos aunar en un solo valor todos los valores para saber la definición que tendrá la imagen en cada pantalla?
La respuesta es la densidad de píxeles, que expresamos normalmente como los píxeles por pulgada (PPP). En esta variable medimos cuantos píxeles hay por cada pulgada (recorrida en vertical o en horizontal).
Este parámetro nos permite resumir todas las características anteriormente mencionadas y definir de un modo preciso la definición de imagen que puede mostrar cada pantalla.

A través de este enlace puedes acceder a nuestra calculadora de píxeles por pulgada y calcular los píxeles por pulgada de cualquier monitor sabiendo su resolución y tamaño.

6. El contexto adecuado: Comparación entre pantalla y capacidad visual

A pesar de conocer los PPP no podemos saber a priori si la pantalla tendrá una buena definición o no, ya que dependerá de los puntos por pulgada máximos que podamos diferenciar, y esto dependerá de la distancia de visualización de la pantalla en concreto.
Nuestro objetivo será tener una pantalla con una densidad de píxeles por pulgada mayor que la cantidad máxima de píxeles por pulgada que seamos capaces de diferenciar.

Las pantallas de los móviles son visualizadas a mucha menor distancia que los televisores, por lo que necesitaremos mucha mayor densidad de píxeles por pulgada si queremos ver las imágenes lo más nítidas posible.

Así pues, vamos a calcular cuantos píxeles por pulgada somos capaces de diferenciar. Para ello dividimos la longitud de una pulgada en el Sistema internacional (25,4mm) entre la distancia mínima a la que podemos diferenciar dos puntos para una longitud concreta, con lo que obtenemos el número máximo de puntos distintos en la longitud de un píxel que somos capaces de diferenciar, en adelante, puntos por pulgada diferenciables (PPPD).
Además consideraremos tanto a aquellas personas con una agudeza visual normal, como a las que la tienen excepcionalmente desarrollada, ese 1% de la población que mencinamos anteriormente, el percentil 100 en agudeza visual. Tendremos:
PPPDn : Puntos por pulgada distinguibles en personas con agudeza visual normal
PPPD100 : Puntos por pulgada distinguibles en personas con agudeza visual en el percentil 100

Desafortunadamente, al igual que existen personas con una agudeza visual excepcional, existen personas, que ya sea por una patología concreta o por causas fisiológicas, como el envejecimiento, no gozan de la agudeza visual que consideramos normal. Estas personas, hasta poder subsanar la causa subyacente en caso de eser esto posible, se benefician poco del uso de pantallas con alta definición.

Veamos a continuación una tabla con algunos valores de puntos por pulgada distinguibles para algunas distancias representativas:

Distancia (cm)PPPDn PPPD100
20438878
30292584
50175350
10088175
2004488
3002958
5001835

Ahora que sabemos los puntos que podemos diferenciar por cada pulgada a una distancia concreta, podemos compararlos con los PPP de una pantalla que vaya a ser visualizada a esa distancia y valorar si es óptima para nuestra capacidad visual a dicha distancia o no:

Si los PPPD son > que los PPP: Podremos diferenciar los pixels individualmente y la imagen no tendrá toda la definición posible que somos capaces de apreciar
Si los PPP son ligeramente superiores a los PPPD: Es el punto óptimo, la pantalla tiene más pixeles de los que nuestra visión puede diferenciar, por lo que estos serán imperceptibles.Las imagenes mostradas podrán ser de la máxima definición que es capaz de apreciar nuestra retina
Si los PPP son mucho mayores a los PPPD: No notaremos mejoría respecto al escenario previo, puesto que hemos llegado a la máxima capacidad de nuestro sensor: Los ojos.

Entonces, ¿Tener más píxeles por pulgadas solo puede tener beneficios o ser neutro?
No, a más PPP se encarecerá el dispositivo, además aumentará el consumo de energía del dispositivo, a fin de cuentas, hay que generar imágenes con más píxeles, y por lo tanto, más complejas.

Así que, con todo lo que sabemos ya, ¿tienen sentido las pantallas con resolución 4k?.
La respuesta es obvia con la exposición realizada previamente. Depende.

Podemos extraer algunas recomendaciones generales fruto de los datos mostrados anteriormente que te pueden servir en algunos escenarios:
– Para aquellos con una visión excepcional situada en el percentil 100: No pienses mucho, ve a por lo mejor, generalmente salvo casos extremos, notarás la diferencia
– Para televisores pequeños de unas 32″ vistos a una distancia de 2-3 metros: Con una pantalla FHD será suficiente. En cambio, en grandes televisores muy grandes, con más de 75″ y a una distancia similar, notarás mejoría en la calidad de imagen con un panel 4k
– Para monitores de PC de más de 24 pulgadas generalmente notaremos mejoría al ir a paneles con QHD o UHD (4K)
– En dispositivos móviles de unas 5-5.5 pulgadas o menos y formato 16:9, que vayan a ser visualizados a 25cm o más, generalmente la respuesta será que no vale la pena ir más allá del FHD.

En el resto de casos, quizá menos claros, habrá que estudiarlo con detenimiento. En el siguiente apartado tienes a tu disposición una calculadora para realizar una comparación automática entre una pantalla y la capacidad visual normal o excepcional, según el caso, para una distancia determinada.
Pero sin duda, lo mejor, como es habitual, será encontrar aquella opción que más se ajuste a nuestras necesidades, buscando un equilibrio que nos permita obtener la mejor calidad de imagen con el menor desembolso económico posible.
Además tendremos que tener en cuenta las otras múltiples características de la pantalla que influyen en la calidad de imagen, como son el tipo de panel, el contraste y el brillo entre otros.

7. Comparador automático entre pantalla y capacidad visual

Usamos cookies en nuestro sitio web para brindarle la experiencia más relevante recordando sus preferencias y visitas. Al hacer clic en el botón Aceptar, consiente el uso de TODAS las cookies    Ver Política de cookies
Privacidad