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多少像素才「夠看」?

說來有趣,當我們都市人的眼睛愈來愈容易近視而使得肉眼看不清楚真實的世界時,我們所做的應對卻是不斷提高造成近視的元兇的解析度,像是電視、電腦、手機、平板電腦等再現世界的工具…而正當大多數人還不清楚HD到底是怎樣的一個畫質時,QFHD或所謂的「4K」超高畫質就又開始進入市場,引領我們進入下一個設定好的解析度戰場。

此外,現在就連原本模糊的影像,也都有辦法將之清晰化。我們在某些刑事偵察影集才看得到的「影像去模糊技術」即將成為Photoshop內建功能,效果令人驚豔。

除此之外,也有另一套軟體「Topaz InFocus」聲稱可以做到更好,請見下圖演示:

然而愈來愈高的解析度其實也壓縮了我們的想像空間,這種無止境的競逐看似進步,卻讓我感到疲乏。Torralba A (2009)就問了一個簡單的問題:多少像素才能構成一幅影像?(How many pixels make an image?)

Torralba從影像資料庫中選出若干,然後調整其解析度,製作出不同解析度的版本,從4px*4px超低解析度到128px*128px。在第1部份的實驗中,他要求觀看者判別圖片是什麼,例如臥室、海灘、森林之類的。解析度最低,如4*4的時候,通常得用猜的,但是答對的機率頗高;16*16的時候,75%的觀看者都能猜出戶外景象的圖片,順帶一提,16*16也就是瀏覽器網址列上favicon的解析度,例如PanSci網站的favicon就是一個歪斜的藍框裡頭有著深藍色的PS字樣。

在判別室內景象的時候,要猜對通常需要更高的解析度,不過16*16有時候還是足夠,例如下圖:

你大概可以看出這是一個房間,有張藍色被單的大床,旁邊還有個門。當然,這不是原始尺寸,而是先將原本清晰的圖片下調至16*16,然後再透過插值(interpolation)的方式,放大成上圖的尺寸,避免馬賽克般有稜有角。下圖可能更難一些:

看出來了嗎?這是戶外街景,有輛車停在某大樓前面。之前說過,室內的景象需要更高的解析度才好判斷,主要是因為戶外,尤其是自然景象通常有明顯的色彩可供判斷,例如看見綠色就想到草原就是森林,藍色加上米色大概就是沙灘。戶外景色的物體面(surfaces)通常也不多。

如果16*16或32*32就足夠我們判斷圖片場景,那能否一併看出圖片中的物件呢?既然能夠看出場景,照理來說應該也能辨識出其中若干物件,即使這些物件必然比16*16更小。研究者在第2部份的實驗中便要求觀看者除了要判別場景,還要把場景中的物件一一指認出來。我們看看下面的例子:

在上圖中,觀看者從16*16(256px)的圖中辨別出6個物件:天花板、牆壁、地板、床、床頭板、窗戶。其中我覺得能看出床頭板真是厲害,不過這當然是因為有脈絡可循的關係,要是像下圖這樣的話:

這是啥?如果你直接看得出來,算你厲害;如果看不出來,脈絡可以替你解答:

是洗手台,研究中其中一位觀察者也成功指認出,儘管其大小頂多只有8*4 px。如果你早先知道這場景是在浴室裡頭,那麼要猜出來不難,但是如果不知道,那就很難了。研究者驚訝地發現,在32*32的情況下,觀看者平均能夠判斷出場景中80%的物件,也就是每5個物件中就能猜出4個,即使分開來看時根本無法辨識。

研究結論認為,如此低解析度的圖片能夠傳達的資訊竟能如此有效,可用來解釋人腦理解視覺場景的速度跟效率為何如此高。未來應該可以複製實驗,把更細緻的人口變項跟社會文化變項加入,或許會出現有趣的結果。

我認為,從有碼到無碼,從第四台黑白沙沙畫面到藍光,儘管我們有了愈來愈高的解析度,但真正讓我們從觀看獲得樂趣的關鍵還是人腦的想像力跟猜測能力啊。獅王3D眼鏡這種東西只是騙錢的!(自暴自棄)

資料來源:How many pixels make an object?Like, 30

引用論文:
Torralba A (2009). How many pixels make an image? Visual neuroscience, 26 (1), 123-31 PMID: 19216820

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關於作者

小時候是那種很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。關心台灣的傳播環境跟媒體品質,現在是PanSci 泛科學網的總編輯。如果你想成為PanSci的專欄作者或是志願編譯,也可以跟我聯絡。kuowei@panmedia.asia