[opendtv] Re: TV Technology: 4K for Broadcast: Is it Worth the Expense?

  • From: "Manfredi, Albert E" <albert.e.manfredi@xxxxxxxxxx>
  • To: "opendtv@xxxxxxxxxxxxx" <opendtv@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Thu, 6 Jul 2017 01:13:21 +0000

Craig Birkmaier wrote:

No, it becomes a question of economic interest. There are
significant costs related to supporting higher display resolutions;

Another déjà vu all over again. You made the same arguments with HDTV. For 
instance, you said the same things about why HD news would never happen. And 
yet, ...

So let's get beyond vague words. The only thing that matters is whether the 
improvement is usable, and I'll address the specifics below. I've never seen 
coherent and convincing discussions of this topic (not saying they don't exist, 
but I've not seen any). I've come to conclude that the factors that matter most 
are (a) the horizontal field of view (FOV) that is acceptable but not 
excessive, and (b) the perceptibility of individual pixels **implied by that 
viewing distance**.

The horizontal FOV matters because with movement on the screen, an excessive 
field of view creates nausea. The ears don't sense the motion that the eyes 
see. But keeping the field of view relatively small avoids this effect. What's 
small enough? I've looked this up and have found this problem is very real in 
gaming. It seems that games developed for consoles, where field of view is 
typically a little greater than what it is when watching TV (say, at most in 
the 40-50 degree range), create nausea when played on PCs, unless there's a FOV 
adjustment available in the game.

In the articles I read, they claimed that FOV for games played on a PC is very 
wide, like 60 degrees up to 100 degrees or so(!). And that (understandably) if 
console games are played on a PC, that close to the screen, you get seasick.

My tentative rule of thumb is therefore, for TV material, FOV should probably 
be less than 50 degrees, or maybe less than 45 degrees. With that in mind, NOW 
you can determine whether or not the extra pixels are needed. Until this point, 
you just cannot make any believable assertions on whether UHD is "needed." The 
trig is straightforward.

The expected result is that FOV (horizontal FOV, which matters most) should 
only be a function of viewing distance, expressed in screen heights, and aspect 
ratio. Here's why:

Tangent of an angle = opposite side dimension (aka screen width) / adjacent 
side dimension (aka viewing distance).

Therefore, angle = arctan(opposite / adjacent)

If sitting in the middle of screen width, a distance perpendicular to the 
screen, the angle described above is to the left and to the right, from 
mid-point of the screen. Therefore,

FOV = 2 * arctan(horizontal screen dimension/2 / viewing distance)

Now express those dimensions in terms of screen heights:

FOV = 2 * arctan((screen height * aspect ratio) / 2 / (screen height * n))

where n is the number of screen heights that equal viewing distance. Now you 
simplify, cancelling out the screen height

FOV = 2 * arctan(aspect ratio / (2 * n))

Simple, and as we expected, the actual viewing distance in feet, and actual 
size of the screen, don't matter.

*Now* you can play around with the numbers. What kind of FOV angles do various 
n values create? And you see that if you are 1.9 screen heights for viewing 
distance, then the FOV is 49.95 degrees. Assuming that <= 50 degrees of FOV is 
a valid limit, to avoid seasickness in TV material, we can then see whether 4K 
makes sense or not.

Using similar math to what I just described, the separation between pixels can 
be calculated. At 1.9 screen heights of distance, and 2160 vertical pixels, 
pixel separation is 0.84 arcmin. This is good. Same scenario, with 1080 
vertical pixels, would create 1.68 arcmin of angular separation between pixels, 
which is marginal. The rule of thumb here being that values greater than 1 
arcmin and less than 2 arcmin are marginal. Values greater than 2 arcmin create 
quite visible pixels. 

That's it. The only psycho-visual question being, what max FOV is reasonable? 
Is it really something on the order of <= 50 degrees? Less? More? If greater 
FOV is usable, then that's even more reason why 4K, if not 8K, makes sense.

The TV is in a corner, next to a fireplace.

Well, let's not belabor the obvious. If you have your TV crammed into a corner, 
you won't have room. But I very much doubt you can make the case that the 
average home has no walls that are at least 10 feet wide! Remember, there's no 
significant bulk away from the wall, with the rolled up screens I'm considering 
here.

Yup. Which is why viewing distance for home displays has not
changed appreciably.

No, as you can see, that's not it. What matters is FOV. And while absolute 
viewing DISTANCE might not have changed, FOV changed a lot. The previous limit, 
with analog, had nothing to do with motion sickness. It had to do with ugly 
grain, ghost, and general fuzziness you would perceive, closer up. In other 
words, resolution. With HD, you could make use of a greater FOV, which is why 
the HD screens are so much larger than analog screens. And FOV was still not 
the limiting factor for seasickness. You'd see individual pixels before ever 
getting seasick. Even with 1080p.

With UHD, I'm proposing that FOV is the limiting factor. You can now achieve 
FOV angular values that might create motion sickness, with general purpose TV 
or movie material. In my own case now, 42" screen at 9.5 feet viewing distance, 
my FOV is merely 18.2 degrees. So, plenty of room for improvement, without 
risking seasickness.

These are the considerations that I think make sense.

Bert


 
 
----------------------------------------------------------------------
You can UNSUBSCRIBE from the OpenDTV list in two ways:

- Using the UNSUBSCRIBE command in your user configuration settings at 
FreeLists.org 

- By sending a message to: opendtv-request@xxxxxxxxxxxxx with the word 
unsubscribe in the subject line.

Other related posts:

  1. Home
  2. opendtv
  3. Archive
  4. 07-2017