Tính PPI để đo chất lượng màn hình: sai lầm căn bản!

Từ sau khi iPhone 4 ra mắt với màn hình “Retina”, mật độ điểm ảnh/inch (PPI) bỗng trở thành một thông số quan trọng khi đ.ánh giá màn hình của các thiết bị công nghệ.

Nhưng, trong một thị trường có quá nhiều kích cỡ màn hình như hiện nay, thông số này có còn hữu ích khi đ.ánh giá chất lượng màn hình smartphone và tablet?

Khi tính từng điểm ảnh (pixel), các thiết bị sẽ có chất lượng khác nhau. Nhưng chỉ thông số này là không đủ để đ.ánh giá.

Vào ngày lễ ra mắt iPhone 4, Steve Jobs đưa ra tuyên bố rằng mắt người, khi nhìn từ khoảng cách khoảng 30 cm, sẽ không thể phân biệt được các pixel riêng biệt nếu mật độ điểm ảnh/inch là 300 PPI. Kể từ thời điểm đó, thông số PPI bỗng trở nên “hot” và được đưa vào tất cả các bài đ.ánh giá sản phẩm, từ smartphone, tablet cho tới cả laptop và thậm chí là màn hình máy để bàn.

Trong năm 2013, sự trỗi dậy của phablet (smartphone lai tablet) và smartphone, tablet giá rẻ khiến thị trường bị phân mảnh trầm trọng về kích cỡ màn hình: bạn có thể mua được một thiết bị di động thông minh với kích cỡ màn hình từ 3 inch cho tới 10 inch. Với số lượng màn hình đa dạng như vậy, liệu PPI có còn là một thông số hữu ích?

Để tìm câu trả lời, trước hết hãy nhìn vào hệ mặt trời của chúng ta.

Góc nhìn từ hệ mặt trời

Mặt trời lớn hơn mặt trăng khoảng 400 lần, song khi nhìn từ Trái đất, cả 2 thực thể này đều có vẻ có đường kính góc bằng nhau. “Đường kính góc” là kích cỡ của một vật thể nằm trong mắt bạn khi nhìn từ một vị trí cố định, là “đường kính trực quan” của vật thể được đo bằng đơn vị góc. Trong khoa học thị giác, đường kính trực quan này được gọi là góc thị giác.

Một ví dụ khác là Pluto ( sao Diêm Vương) và sao Ceres (hành tinh lùn nhỏ nhất trong Hệ Mặt trời). Khi nhìn từ kính thiên văn Hubble, Ceres có vẻ có kích cỡ lớn hơn Pluto. Tuy vậy, thực tế là Pluto có kích cỡ lớn hơn Ceres.

Nếu chúng ta áp dụng nguyên tắc từ 2 ví dụ trên vào cách đo đạc màn hình, có thể dễ dàng nhận ra rằng cách tính độ sắc nét màn hình bằng PPI là hoàn toàn sai lầm.

Đường kính thị giác cho iPad và iPhone

Người dùng và cả các công ty thường cho rằng các thiết bị có màn hình lớn hơn sẽ được đặt cách xa mắt người hơn. Với cùng một độ phân giải, màn hình lớn hơn sẽ có PPI nhỏ hơn và điểm ảnh lớn hơn. Tại khoảng cách xa hơn, mắt người sẽ nhận diện những pixel (điểm ảnh) lớn này hoàn toàn tương đồng với các pixel nhỏ trên các mẫu smartphone màn hình nhỏ nhưng độ phân giải tương đồng (do đó PPI cao hơn). Luận điểm này là hoàn toàn có lí.

Sau đây là công thức mà các nhà thiên văn học dùng để đo đường kính thị giác của vật thể [1]:

= 2 arctan (d/2D)

Trong đó:

d = đường kính thực

D = Khoảng cách từ mắt tới vật thể

Từ công thức trên có thể rút ra một điều: muốn đo được đường kính góc (hoặc “kích cỡ thị giác” của mỗi pixel trên màn hình thiết bị), chúng ta cần biết được đường kính thật của pixel trên màn hình, cũng như khoảng cách giữa mắt và màn hình.

Khi ra mắt iPad 4 với màn hình 9,7 inch có mật độ điểm ảnh/inch chỉ đạt 264 PPI, Apple cho rằng mẫu iPad này vẫn đạt chuẩn Retina do khoảng cách giữa iPad và mắt khi sử dụng là từ 38 – 46 cm (15 – 18 inch), thay vì là 25 – 30 (10 – 12 inch) như iPhone.

Chúng ta có thể sử dụng công thức sau đây để tính khoảng cách thông thường giữa màn hình và mắt bạn trong quá trình sử dụng [2]:

Khoảng cách từ smartphone/tablet đến mắt = (7 x đường chéo màn hình)/4

Nếu sử dụng công thức [2] ở trên, dựa vào đường kính thị giác và đường kính thực của iPad 4, chúng ta có thể tính ra được rằng khoảng cách từ iPad cho tới mắt bạn là 17 inch, tức là nằm trong khoảng 15 – 18 inch. Nói cách khác, tuyên bố của Apple là chính xác. Tuy vậy, khoảng cách từ iPhone tới mắt bạn chỉ là 7 inch. Hãy sử dụng các con số này làm khoảng cách tối thiểu từ mắt người dùng tới smartphone/màn hình.

Khi thay đổi công thức tính khoảng cách từ mắt tới thiết bị thành [3]:

Khoảng cách từ smartphone/tablet đến mắt = (11 x đường chéo màn hình)/4,

Khoảng cách từ iPhone tới mắt là 11 inch (28 cm), vẫn nằm trong khoảng 10 – 12 inch mà Apple tuyên bố. Tuy vậy, khoảng cách của iPad tới mắt lên tới 26,7 inch (68 cm). Con số này là không thực tế, song nhằm đưa ra đ.ánh giá khách quan chúng ta sẽ đưa kết quả từ cả phép tính này vào bảng so sánh dưới đây. Đây là khoảng cách tối đa từ mắt người tới màn hình của thiết bị.

Để đo kích cỡ thật của mỗi pixel, chúng ta sẽ tính toán sử dụng thông số PPI của màn hình. Đường kính thật của mỗi pixel có thể được tính như sau (kết quả xấp xỉ) [4]:

Đường kính thật = 1/(số PPI) của màn hình

Áp dụng các công thức [4] và [2], iPhone 5s sẽ có kích cỡ pixel thật là 0,0031 inch và khoảng cách nhìn là 7 inch (17 cm).

Áp dụng công thức tính đường kính thị giác [1], iPhone 5s sẽ có kích cỡ pixel hiển thị là 0.0251 độ.

Galaxy Mega 6.3

Để thấy được vấn đề với cách tính PPI nhằm đo độ sắc nét của màn hình, chúng ta thậm chí không cần so sánh iPhone 5s với đối thủ Galaxy S4, mà chỉ cần sử dụng Galaxy Mega 6.3. Galaxy Mega 6.3 là một chiếc điện thoại tầm trung có màn hình 6.3 inch song lại chỉ có độ phân giải 1280 x 720 pixel. Do đó, màn hình Galaxy Mega 6.3 chỉ đạt 233 PPI.

So với thông số “chuẩn” của iPhone 5s là 326 PPI (màn hình 4 inch, độ phân giải 1136 x 640 pixel), 233 là một con số có vẻ rất thấp kém. Một loạt các bài đ.ánh giá của các trang tin công nghệ uy tín trên thế giới đưa ra những nhận định như:

“Với màn hình khổng lồ như vậy, lẽ ra Samsung nên sử dụng độ phân giải lớn hơn. Với 233 ppi, màn hình của Galaxy Mega 6.3 làm bạn đau mắt”.

“Bạn sẽ ghét nó vì độ PPI chỉ đạt 233″.

Như vậy, tất cả mọi người đều cho rằng màn hình của Galaxy Mega 6.3 có chất lượng kém. Nhưng sự thật là khi nhìn ở khoảng cách thông thường, chất lượng của Galaxy Mega 6.3 còn hơn cả iPhone 5s.

Sử dụng công thức [2], bạn sẽ nhận ra rằng khoảng cách gần nhất từ mắt tới Galaxy Mega 6.3 là 11 inch (28 cm). Kích cỡ thật của mỗi điểm ảnh là 0,0043 inch.

Áp dụng vào công thức [1], đường kính hiển thị của Galaxy Mega là 0,0142 độ.

Điều đó có nghĩa rằng ngay cả với mật độ điểm ảnh thấp tới mức 233 PPI, khi nhìn từ khoảng cách bình thường của riêng mình, Galaxy Mega 6.3 có pixel nhỏ hơn 11% so với iPhone 5s. Nói cách khác, khi bạn sử dụng iPhone 5s và Galaxy Mega 6.3 từ khoảng cách bình thường tương ứng với mỗi máy, Galaxy Mega 6.3sắc nét hơn iPhone 5s tới 11%!

Nếu đường kính hiển thị của Galaxy Mega 6.3 bị đ.ánh giá là “tồi tệ”, không lẽ màn hình của iPhone 5s là “khủng khiếp”???

Khoảng cách nhìn chuẩn cho các thiết bị (tính theo inch)

IndoTechGeek đã tiến hành tính toán cho một loạt các thiết bị cao cấp, từ HTC One với mật độ PPI cao kỉ lục 468 PPI cho tới Nexus 10 với 300 PPI. Sau đây là kết quả:

Đường kính thị giác với iPhone 5s làm chuẩn mực. Thiết bị nào có đường kính thị giác của pixel càng nhỏ (biểu đồ nằm phía dưới) thì càng sắc nét

Như bạn có thể thấy, iPad mini là thiết bị duy nhất có đường kính thị giác lớn hơn iPhone 5s khi xem ở khoảng cách 13,8 inch. Như vậy, iPad mini sở hữu màn hình chất lượng kém nhất.

Các thiết bị có màn hình độ phân giải Full HD 1080p dễ dàng đ.ánh bại iPhone 5s với sự cách biệt lên tới… 40%. iPad 4 và Nexus 10 cũng áp đảo iPhone 5s với sự cách biệt lần lượt là 49% và 57%.

Thậm chí, ngay cả tablet Nexus 7 2012 và Galaxy Note 8, vốn có độ phân giải 720p, cũng vượt qua iPhone 5s khi tính đường kính hiển thị.

Kết luận

Phát hiện của IndoTechGeek không có nghĩa rằng màn hình của iPhone 5s không phải là một màn hình chất lượng kém. Khi sử dụng ở khoảng cách thông thường tới mắt, bạn vẫn khó có thể phân biệt các pixel với nhau.

Điều chúng ta cần nhận ra là các thiết bị có chỉ số PPI thấp không phải là những thiết bị có khả năng hiển thị kém cỏi như suy nghĩ thông thường. Trái ngược lại, khi sử dụng ở khoảng cách thông thường, mắt của bạn sẽ không thể nhận ra rằng các màn hình này bị phân mảnh. Phần lớn các thiết bị lớn như phablet và tablet khi sử dụng ở khoảng cách thông thường sẽ có đường kính hiển thị nhỏ hơn và do đó là sắc nét hơncả iPhone 5s.

Nói cách khác, đem so độ sắc nét của màn hình chẳng khác gì tính kết quả cuộc đua đường thẳng bằng cách xem xem chiếc xe nào có mã lực lớn nhất. Bạn đã sai lầm khi bỏ qua cân nặng của xe: không tính tới yếu tố này, bạn không thể biết xe sẽ đạt vận tốc tối đa là bao nhiêu.

Dĩ nhiên, đua xe vẫn còn nhiều yếu tố khác, song sự thật về PPI đã được phơi bày: chỉ số này là không đủ để đ.ánh giá chất lượng màn hình. Do đó, hãy ngừng ngay lập tức quan điểm sai lệch của bạn về chất lượng màn hình khi mới chỉ nhìn qua những con số.

Theo VnReview/IndoTechGeek