¿Qué investigación se puede hacer en televisores curvos relacionados con las matemáticas?

Las opiniones sobre los monitores curvos varían mucho: algunas personas afirman que es lo mejor de lo mejor, otras dicen que es solo una moda pasajera. Pero hasta ahora no he visto a nadie que realmente haya intentado verificar el reclamo principal de los monitores curvos. Los fabricantes afirman que la curvatura asegura que todos los píxeles en la pantalla estén a la misma distancia de sus ojos, lo que supuestamente evita la distorsión que a menudo se ve cerca de los bordes de las pantallas. Esta afirmación está mal. Si hace los cálculos, encontrará que una pantalla curva en realidad empeora la distorsión.

La breve explicación es que prácticamente todas las cámaras tienen sensores de imagen plana. De hecho, estos sensores distorsionan la imagen: los objetos cercanos a los bordes aparecerán estirados. La cuestión es que la distorsión causada por el sensor plano se cancela exactamente por la distorsión de la pantalla plana. Realmente no importa que los píxeles cerca de los bordes de la pantalla estén más lejos de sus ojos, siempre que la pantalla tenga la misma forma que el sensor de la cámara (y el mismo campo de visión). Si desea una explicación más completa y alguna prueba real, siga leyendo.

La imagen de prueba

Hice una imagen de prueba simple en Blender. Es una representación simple de una cuadrícula de esferas. Cada una de las esferas es perfectamente redonda, pero puede ver claramente que las esferas cercanas a los bordes aparecen estiradas. Estoy usando intencionalmente un campo de visión muy amplio (aproximadamente 90 grados) para hacer que el efecto sea más obvio. Puede descargar los archivos fuente originales al final de esta publicación.

Monitor plano

Veamos qué sucede cuando la imagen de prueba se muestra en un monitor plano ordinario. Este es un modelo de monitor básico 16: 9 (64 cm x 36 cm, aproximadamente 29 “):

Así es como se vería cuando esté sentado directamente frente a él:

Las esferas cercanas al centro se ven bien, pero las más cercanas a los bordes están estiradas. Pero mira lo que sucede cuando giras la cámara hacia una de las esquinas:

¡De alguna manera, las esferas en la esquina ahora se ven normales mientras que las esferas en el centro están estiradas! No, no me metí con esa imagen, no hay Photoshopping / composición / lo que sea que esté sucediendo aquí. Todo lo que hice fue rotar la cámara. ¿Cómo es esto posible? Simple: cuando la cámara mira hacia la esquina de la pantalla en lugar del centro, la pantalla se inclina en relación con la cámara. Esta inclinación compensa la distorsión que vimos anteriormente.

¿Esto también funciona en la vida real? ¡Por supuesto! Solo tiene que sentarse en el lugar correcto, para que su campo de visión coincida con el de la cámara. Como utilicé un campo de visión muy amplio para la imagen de prueba (90 grados), debe sentarse muy cerca para verla correctamente. Por ejemplo, si su pantalla tiene 50 cm de ancho, sus ojos deben estar a 25 cm de la pantalla para ver la imagen de prueba. Idealmente, sus ojos deben estar en el centro, pero obviamente no puede tener ambos ojos en el centro al mismo tiempo. Para obtener un resultado perfecto, debe cerrar un ojo y asegurarse de que el otro esté justo en el centro de la pantalla. Ahora abra la imagen de prueba en su navegador, hágalo a pantalla completa (presione F11, esto es importante) y mire. No deberías poder ver ninguna distorsión, sin importar dónde mires.

Monitor curvo

Ahora intentemos esto nuevamente con un monitor curvo. No pude encontrar ninguna especificación real con respecto a la cantidad de curvatura utilizada por los monitores reales, así que simplemente utilicé una captura de pantalla del video LG 34U97 de Linus para obtener algunos números. El 34U97 tiene 83 cm de ancho y, según el video de unboxing, parece que el centro está empotrado unos 2.5 cm en comparación con las esquinas (que es mucho menos de lo que sugieren las fotos en la página del producto, supongo que es un marketing típico). Esto corresponde a la curvatura de un círculo con un diámetro de 7 m, lo que significa que el “punto óptimo” se encuentra a 3,5 m del centro de la pantalla (tiene sentido para un televisor, pero bastante extraño para un monitor de computadora IMO). De todos modos, tomé el modelo que usé antes y le di la misma curvatura que el 34U97, y este es el resultado:

Puedes ver claramente la curvatura cuando estás sentado justo frente a ella, pero ¿realmente mejora la imagen? De ningún modo. Los bordes están más cerca de ti, lo que significa que las esferas cercanas a los bordes parecen aún más grandes de lo que ya eran. Ahora giremos la cámara nuevamente:

Todavía está más o menos bien, pero no es tan “perfecto” como con el monitor plano ordinario.

Monitor altamente curvo

Intentemos esto nuevamente con un monitor con una curvatura más alta, solo para ver qué sucederá. El ‘punto óptimo’ para este monitor está a solo 1 m del centro (en lugar de 3,5 m).

Simplemente empeora. Aquí hay una comparación de los tres casos. He superpuesto un círculo verde en la parte superior de las esferas para mostrarle la distorsión:

En el caso del monitor plano, la distorsión se cancela casi a la perfección, lo que resulta en un círculo casi perfecto. En los otros dos casos, no tanto.

Entonces, ¿por qué los cines usan pantallas curvas?
Porque los proyectores utilizados en las salas de cine contienen lentes, lo que agrega distorsión de la lente. La pantalla está curvada para cancelar la distorsión de la lente. Los monitores no usan lentes, por lo que no hay razón para hacerlos curvos.

¿Las cámaras no tienen lentes también?
Hay muchos tipos diferentes de lentes de cámara y todos tienen un patrón de distorsión único. Para empeorar las cosas, el patrón de distorsión también depende del zoom y el enfoque. No hay forma de compensar todos esos patrones de distorsión diferentes simplemente usando una pantalla ligeramente curvada. Solo el equipo de la cámara puede corregir correctamente la distorsión de la lente, ya que solo ellos saben qué lentes se usaron para capturar las imágenes.

¿Qué pasa con los ángulos de visión mejorados?
Por lo que puedo decir, esta afirmación es realmente correcta. Por ejemplo, los bordes del 34U97 están inclinados aproximadamente 7 grados en comparación con un monitor plano. Esto debería aumentar efectivamente el ángulo de visión máximo en 7 grados. Entonces, si está dispuesto a aceptar una pequeña cantidad de distorsión para obtener un mejor ángulo de visión máximo, un monitor curvo tiene sentido. Sin embargo, hay buenas noticias: como Linus señaló correctamente, la curvatura tiene poco efecto cuando estás sentado más lejos de la pantalla. Y obtienes el mejor ángulo de visión posible cuando estás sentado en el “punto ideal”, que está a 3,5 m de la pantalla. Por lo tanto, una pantalla curva podría tener sentido para un televisor, pero no para un monitor de computadora. Por supuesto, la distorsión aumenta una vez que te alejas del centro, pero aún obtienes la mayor parte del beneficio del ángulo de visión mejorado.

¿Qué piensas? ¿Seguiría comprando un monitor curvo para mejorar el ángulo de visión máximo, incluso si la imagen se distorsiona ligeramente?

Fuente: las matemáticas defectuosas detrás de los monitores curvos: pantallas