In een vorig artikel hadden we het over de ideale kijkafstand voor HDTV. Maar hoe zit het met Ultra HD of 4K-tv? Die schermen leveren nog meer detail. De haarscherpe beelden zijn een lust voor het oog, neem dat gerust van ons aan. Maar is het ook zinvol in jouw woonkamer?

Heb je ons stuk over de ideale kijkafstand voor HDTV gemist? Lees het dan hier na, we verwijzen er af en toe naar.

De theorie

De theoretische achtergrond die we gebruikten voor Full HD is ook van toepassing op Ultra HD. Ook hier bestaat er dus geen ‘correcte’ kijkafstand, enkel richtlijnen. Uitgaande van cinema richtlijnen van de SMPTE (Society for Motion Picture and Television Engineers) en THX komen we dus opnieuw uit op aanbevolen kijkhoeken die variëren tussen 26° en 40°.

Als we ook rekening houden met het scherptezicht van het menselijk oog, krijgen we wel wat extra informatie. We weten dat mensen met een normaal scherptezicht (met een visus van 1, of 20/20-zicht) details zien ter grootte van 1 arcminuut (een 60e van een graad). Zij kunnen dus 60 pixels per graad zien. Vanaf een kijkhoek van 31,2° zien ze elke pixel van een Full HD-scherm. Om elke pixel van Ultra HD-scherm (3.840 x 2.160) te zien moet je al een kijkhoek hebben van 58,4°. Dat komt overeen met de voorste rijen van de cinemazaal, het is met andere woorden erg dicht bij het scherm.

,

Wat betekenen die kijkhoeken praktisch? We zetten ze om naar een verhouding tussen kijkafstand en schermdiagonaal zodat je makkelijk kan uitrekenen hoe ver je nu van een 50 inch scherm mag of moet zitten.

Wat blijkt? Uit ons onderzoek voor de kijkafstand op een HDTV weten we dat alle detail pas zichtbaar wordt vanaf 1,56x de schermdiagonaal. Het is met andere woorden pas wanneer we op die afstand of dichter zitten dat Ultra HD resolutie zinvol wordt. De dichtste afstand die je mag hanteren is 0,78x de schermdiagonaal. Vanop die afstand kan je normaal gezien elke UHD-pixel zien.

Laten we daar wat concrete voorbeelden bij halen. Een 65 inch Ultra HD-tv zou op basis van deze bevindingen maar zin hebben als je op 2,58 m of dichter zit. Een 55 inch versie is maar zinvol vanaf 2,18 m. Dat is behoorlijk dichtbij, zeker voor dergelijke grote schermen. Voor een 40 inch scherm wordt dat zelfs al 1,6 m.

De minimale afstanden worden zo klein, dat ze nog weinig zeggen. Op het 65 inch Ultra HD-scherm zie je elke pixel vanaf 1,29 m en voor de 55 inch versie mag je zelfs tot 1,09 m naderen. Het lijkt ons duidelijk dat er bijna niemand zo dicht bij zijn televisie zit, tenzij dan de kinderen.

We kunnen al die informatie ook samenvatten in een grafiek. Horizontaal vind je de schermmaat, verticaal de kijkafstand. Voor elke combinatie van die twee zie je dan in de grafiek welke resolutie theoretisch volstaat.

Op basis van deze redenering zou het niet onlogisch zijn om te concluderen dat het nut van Ultra HD eerder beperkt is. 1,56 tot 0,78 schermdiagonalen resulteert voor de meeste schermen in een onrealistisch kleine kijkafstand. Je moet al naar erg grote diagonalen gaan, lees minimaal 65 inch, om op redelijke kijkafstanden uit te komen. En dan komen we het langzaam op het domein van projectoren. Maar er is ook onderzoek dat erop wijst dat Ultra HD wel zinvol is op grotere afstanden.

,

Neen, er zijn een aantal factoren die in een andere richting wijzen.

Om te beginnen is 20/20-zicht (of een visus van 1) een vrij willekeurige referentie die wordt beschouwd als ‘voldoende scherp’ zicht. Daarmee zie je 60 pixels per graad. Het is niet de ‘gemiddelde’ visus van de bevolking, noch de ‘beste’ visus. De scherpste menselijke ogen hebben een visus van iets meer dan 2. Zij zien DUBBEL zo veel detail als iemand met 20/20 zicht, namelijk 120 pixels per graad. De meeste mensen met gezonde ogen hebben iets beter dan 20/20 zicht, typisch ergens tussen 20/16 en 20/12. (75 tot 100 pixels per graad).

Als we de bovenstaande grafiek aanpassen voor iemand met 20/12,5 zicht merk je onmiddellijk dat Ultra HD veel sneller zinvol wordt. Wie op 2,7 m (de Lechner-afstand, weet je nog wel) zit, heeft vanaf een 42 inch toestel al baat bij Ultra HD.

Het NHK (Japan Broadcasting Corporation) heeft ook onderzoek gedaan naar hoeveel detail we bij UHD kunnen waarnemen. De resultaten toonden aan dat we veel meer detail konden zien dan verwacht. Bij het onderzoek vroeg men of de beelden ‘realistischer’ oogden en bleek dat de testers beelden konden onderscheiden die detail hadden tot 312 pixels per graad. Dat is meer dan 5x wat we als ‘normaal’ zicht beschouwen en nog steeds meer dan 2,5x wat de beste menselijke ogen zien. De verbetering in ‘echtheid’ liep steil op tot 100 pixels per graad, maar bleef daarna trager doorlopen tot 312 pixels per graad (het maximum getest).

Wetenschappelijk onderzoek (je kan het volledige overzicht hier lezen) uit 1897 komt uit op 200 pixels per graad, en dat wordt bevestigd door verdere studies in 1931 en 1967. Een studie uit 1946 komt uit op 170 pixels per graad, en een moderne studie uit 1990 komt uit op ongeveer 150 pixels per graad. Die resultaten liggen dus duidelijk boven wat we verwachten op basis van 20/20 zicht, en liggen meer in lijn met het NHK-onderzoek.

En dan zijn er de testresultaten van de EBU (European Broadcasting Union) van 2013 op een 56 inch toestel, vanop een kijkafstand van 2,7m (ongeveer 1,9x diagonaal) en 1,5x hoogte (ongeveer 0,74x diagonaal). De grafiek toont de verschillende resoluties op de x-as en een kwaliteitsschaal op de y-as. De verticale lijnen op de meetpunten zijn het betrouwbaarheidsinterval van 95%. Je kan duidelijk zien er tussen 720p, 1080i en 1080p geen conclusies te trekken zijn, vermits de intervals elkaar overlappen.  Zodra je echter naar 4K gaat (UHD-1) is er een zichtbare verbetering. Die verbetering is meer uitgesproken voor de kortere kijkafstand. Maar de impact is niet erg groot: voor de korte kijkafstand een half punt, voor de langer kijkafstand eerder een kwart punt. Dat is het verschil tussen een heel goed beeld en een echt heel goed beeld.

Gebaseerd op al deze informatie lijkt het duidelijk dat Ultra HD wel degelijk tot betere beeldkwaliteit kan leiden bij kleinere schermmaten, lees 60 inch en kleiner. Al moeten we er onmiddellijk bijzeggen dat de winst op dergelijke schermen niet fenomenaal is op typische kijkafstanden zoals de Lechner-afstand (2,7 m). 

,

Maar hoe formuleren we nu een richtlijn? In de eerste plaats kunnen we onze HDTV-richtlijn gewoon doorzetten. Die stelde dat je als minimale kijkafstand 1,5x de schermdiagonaal moet respecteren.  Vanaf die afstand en dichterbij is 4K dan ook een goede keuze.

Maar het andere onderzoek moeten we ook in rekening brengen. Er van uitgaand dat een visus van 20/12 toch vrij scherpe ogen zijn, maar dat het NHK-onderzoek aantoonde dat je tot 100 pixels per graad (wat overeenkomt met 20/12) een duidelijke verbetering zag, lijkt het ons logisch om dat even als uitgangspunt te nemen.

Laten we de benodigde resolutie even uitrekenen in functie van een verhouding tussen kijkafstand en beelddiagonaal en dat voor 20/20 en 20/12,5 zicht.

Links zie je het resultaat voor 20/20 zicht. Daarin herken je ook onze HDTV-richtlijn. Tussen 2,34 en 1,56x (afgerond naar 2,5 tot 1,5x) de diagonaal volstaat Full HD. Rechts zie je het resultaat voor 20/12,5 zicht. Daar blijkt nu dat Ultra HD al nuttig wordt bij kijkafstanden vanaf 2,5x de diagonaal. De blauwe blok rechts, overlapt volledig de groene blok links. Met andere woorden, al onze Full HD tv’s mogen eigenlijk Ultra HD tv’s zijn.

Wat nemen we nu als maximale afstand? 2,5x of 1,5x de schermdiagonaal? Misschien is een compromis wel een goede oplossing. Uit de EBU-studie weten we dat 4K wel degelijk de beeldkwaliteit verbetert, ook op een grotere kijkafstand (1,9x de diagonaal in hun geval). Maar de verbetering is klein. Uiteraard zal de verbetering op nog grotere kijkafstanden nog kleiner zijn. Daarom stellen we als bovengrens een kijkafstand van 2,0x de beelddiagonaal voor.

Een ondergrens vaststellen heeft hier wel minder zin, gewoon omdat de situatie zich niet snel zal voordoen. Vanaf 0,78x de diagonaal zie je zelfs met 20/20 zicht elke pixel. Maar op dat moment zit je al op 1,3 m voor een 65 inch scherm, of 80 cm van een 42 inch scherm en bedraagt je kijkhoek 58°. Dat lijkt ons helemaal geen alledaagse situatie.

Daarom stellen we voor om de TXH-richtlijn te nemen: bij een kijkhoek van 40° zit je op ongeveer 1,2x de schermdiagonaal, nog altijd erg dicht, maar zelfs voor scherpe ogen voldoende ver om geen pixeldetail te zien.

,

Aanbevolen minimale kijkafstand (uitgesproken filmervaring): 1,2x de schermdiagonaal (in cm).

Aanbevolen maximale kijkafstand (voor een meer ontspannen, maar nog steeds wijdse ervaring): 2,0x de schermdiagonaal (in cm).

Wie verder zit zal theoretisch nog steeds voordeel halen uit Ultra HD, maar dat voordeel wordt wel erg klein. Dat zal dus enkel zinvol zijn als de meerprijs voor een 4K-tv te verwaarlozen is. Wie gegarandeerd nut wil halen uit zijn 4K-tv moet iets strikter zijn en een kijkafstand van 1,5x de diagonaal als maximum nemen. Het is duidelijk dat Ultra HD vooral zinvol is op grote schermen, gecombineerd met kortere kijkafstanden.

In onderstaande tabel kan je de schermmaat opzoeken en vind je onmiddellijk de uiterste kijkafstanden terug.

Hou er rekening mee dat je de kijkafstand zelf aangenaam moet vinden, ongeacht wat onze aanbevelingen zeggen.

Ultra HD en projectoren

Wie voor de meeste intense filmbeleving wil gaan, moet een zo groot mogelijk scherm hebben. De eerste 4K-tv’s hadden een schermdiagonaal van 84 inch, en een bijhorend prijsetiket van vijf cijfers. Ook dit jaar worden er erg grote 4K-televisies gelanceerd. Panasonic zal in de AX900-reeks een 85 inch model hebben. Sony lanceert de 85 inch X95, en de 79 inch X9. Samsungs grootste nieuwkomer is de 78 inch HU8500, en LG brengt met de UB980V een 98, 87 en 79 inch versie. De prijskaartjes kennen we nog niet officieel, maar verwacht je nog steeds aan prijzen rond de 10.000 euro.

Voor die mensen is het advies dan ook al geruime tijd om een projector te overwegen. Die bieden de beste verhouding tussen schermoppervlak en prijs.

Voor projectoren geven als we als ideale kijkafstand al geruime tijd als richtlijn 1,5x de schermbreedte, gebaseerd op de THX richtlijnen. Dat komt overeen met 1,3x de schermdiagonaal en een kijkhoek van 37°.

Die kijkafstand valt, ongeacht welk onderzoek je het belangrijkst vindt duidelijk binnen het territorium van Ultra HD. Voor projectoren is Ultra HD dan ook een echt zinvolle verbetering. En vermits je met een projector toch typisch mikt op 90 à 110 inch diagonaal levert dat heel bruikbare kijkafstanden op. Bijvoorbeeld, voor een 100 inch scherm kom je uit op een ideale kijkafstand van 3,3 m.