Svět má problém: jmenuje se Retina

Za všechno může Apple, nebo ne?

Apple byl prvním výrobcem, který nasadil do praxe pro masové využití displeje s vysokým rozlišením. Většina uživatelů si tento fakt velmi pochvalovala. Displej působí tak, jako byste koukali na reálnou fotografii. Je to dáno právě velkou hustotou pixelů, resp. subpixelů LCD, nebo případně OLED displeje. A co k tomu společnost Apple vedlo? Abychom to pochopili, je třeba si projít biologii lidského oka.

Lidské oko, orgán nedokonalý

Každý lidský orgán má svá omezení. Nikdo asi nevidí do jádra atomu pouhým okem. Vždy si musíme něčím pomoci. Lidské oko má určitou rozlišovací schopnost. Ta je dána cca dvěma úhlovými minutami. Cokoli se nachází v tomto zorném poli se pro lidské oko jeví jako jeden objekt, resp. jeden bod. Barvy se zprůměrují a je vymalováno.



Pokud se tedy díváte z běžné čtecí vzdálenosti (40 - 50 cm) na jakýkoli objekt, tak cokoli od něj vzdálené v pomyslném kuželu s vrcholovým úhlem dvě úhlové minuty se jeví jako jeden bod. To při běžné čtecí vzdálenosti právě 40 - 50 cm v praxi znamená rozlišovací schopnost kružnice s poloměrem od 0,1309 mm do 0,1454 mm (některé zdroje uvádějí 0,16667, což by ale byla čtecí vzdálenost přes 57 cm, a to už je hodně). Budem tedy předpokládat nějaký kompromis 0,15 mm. Nyní si uvědomme, jakou rozteč mají dnešní displeje. Je to kolem 0,25 mm (ty jemnější), a tak nám splývají pouze samotné subpixely. Pixely se pak jeví jako samostatné body. Je to dobře vidět na následujícím obrázku, kruh znázorňuje poloměr rozlišovací schopnosti při běžné pozorovací vzdálenosti u monitoru s 0,25mm roztečí.
A nyní přicházejí displeje, co mají rozlišení daleko vyšší. Například nový iPad má 0,0962mm rozteč bodů. To je 2,6× menší rozteč. Tedy téměř třikrát. Na následujícím obrázku vidíte, jak takový displej vnímá lidské oko. V podstatě celé čtyři pixely jsou vnímány jako jeden bod.
Obraz se tak jeví pěkně jemný, lidské oko při běžném pohledu není schopno rozlišit jednotlivé pixely od sebe a obraz tak působí jako reálný předmět. To je hlavní důvod, proč jsou tyto displeje tak oblíbené. Žádná další alchymie v tom není. Má to však také jeden zásadní problém. Resp. ono těch problémů je víc, ale pěkně popořádku.

Problém první: nepřipravenost všeho

Stejně jako Stephen Hawking se snaží najít takzvanou "Teorii všeho", tak i displeje "retina" mají problém s nepřipraveností všeho. V čem tkví ona nepřipravenost? Hlavně je na straně operačních systémů. Pokud na běžném operačním systému připojíte displej s vysokým DPI, tak se zkrátka veškerý text zmenší, ovládací prvky budou malé. Musíte proto zvýšit DPI v samotném systému, a tím vlastně uměle vše zvětšovat. Text tak bude pěkně velký, ikonky se zvětší a ovládací prvky taktéž. Přesto se u většiny programů můžete setkat s různým přetékáním textu do jiných částí aplikací, některý text klidně i zmizí, resp. nepůjde přečíst celý. Toto řeší prakticky jako první až Windows 8, ale pouze v rozhraní Metro. Desktopové prostředí zůstává stále stejně nepřipraveno. Není to však vina samotných operačních systémů. Také programátoři a vývojáři aplikací si nesou svůj pomyslný díl viny. Nechci se však dotknout programátorů, ti dělají obvykle svou práci dobře, jde jen o to, že po nich nikdo nikdy nechtěl, aby zohledňovali právě displeje s vysokým rozlišením. Nevěnují tak pozornost optimalizaci aplikací i pro tento aspekt.
Například takový Photoshop CS6 při zvětšení DPI na 150 prakticky nezareaguje. Ikonky jsou stále stejně malé, text v samotném GUI také a zvětší se tak vlastně jen některá dialogová okna a kontextové nabídky. Takto můžeme pokračovat dále. Většina programů má alespoň nějaký drobný problém.

Ale problém není jen u OS Windows. Také tvůrce Apple, největší propagátor, má problém. Následuje screenshot Photoshopu CS6 na MacBook Pro s Retina displejem. Zde sice operační systém zvětšil všechny ovládací prvky (ale snížil tak jejich DPI), což by se mohlo zdát jako dobrá berlička, ale je zde daleko větší problém. On je zvětšený i samotný editovaný obrázek! Ano Celý Photoshop zkrátka působí zcela stejně jako na klasickém displeji. Ba co víc, nemůže správně fungovat technologie vyhlazování písma. Ta využívá subpixelů, a ty zde jsou nahrazeny pixely. Ve výsledku tedy máte Photoshop méně kvalitní než na klasickém displeji. Adobe sice uvádí, že na nápravě pracuje, ale v této fázi si Retinu zkrátka neužijete. Zdroj obrázku blog.macsales.com


Trillian zvětší písma v chatovacím okně, ale písma v menu zůstala malá.
Google Chrome to relativně zvládá, avšak taby přetékají do prostoru pro ovládací prvky samotného okna. Nic příjemného.


Program LUT Manager je zástupcem těch malých. Jediné okno programu a hned jsou zde problémy. Menu se sice zvětšilo, ale pouze opticky. Rozlišení zůstalo malé. I Drop down menu je nazvětšované bez zvýšení rozlišení. Dokonce se tak chová i samotný graf LUT křivky. Obrázek je zvětšen pro lepší porovnání o 200% bez interpolace.

Je tedy vidět, že tento problém není jen v samotném operačním systému, ale také v programech. Problém je tedy už v samém základu používání a ovladatelnosti. Sice budete mít pěkně jemný displej, ale některý text zůstane stejně hrubý jako předtím, na některý si budete muset vzít lupu a vlastně jemnosti displeje nevyužijete.

Problém druhý: webové stránky

Webové stránky mají také svůj problém. Tento problém je asi stejně závažný jako nepřipravenost programů a operačního systému. Na webových stránkách je totiž stále velká část obsahu tvořena pomocí bitmapové grafiky. Většina prohlížečů při zvětšení DPI zkrátka nezobrazí obrázky v 1:1, ale adekvátně je zvětší. V závislosti na zvětšení se snižuje ostrost samotného obrázku. Pokud dojde ke zvětšení o cca 130%, tak se pixely nezdvojí, ale obrázek se musí zkrátka celý přepočítat. A pokud bude například obrázek mít šachovnicovou strukturu, tak dojde k efektu moaré. Také taková tabulka nemusí působit zrovna dvakrát ideálně.

Ukažme si to na zcela triviálním příkladu. Na našich stránkách se v nedávné době objevil nový prvek pro rychlou navigaci v nejnovějších článcích. Jde o puntíky na hlavní stránce. Ty jsou tvořeny jednoduchým obrázkem, který akorát po najetí myší mění barvu. Při nastavení DPI na 150 se však tyto kroužky/puntíky musejí také zvětšit. Avšak protože nejde o zvětšování 2x (200 %) apod., tak se kolečka zdeformují.
Všimněte si, jak se puntíky při 150 DPI nepřirozeně zdeformují a každý vypadá jinak. Podobně se chovají všechny obrázky na všech webech. U fotek to nemusí být takový problém, ale co když ano?

Problém u fotek je hlavně ve ztrátě ostrosti. Aby operační systém neplýtval systémovými prostředky, tak je využita co nejjednodušší interpolace, a tím dochází i ke ztrátě ostrosti samotného obrázku. Můžeme to vidět na našem logu Světa hardware.


Opět si můžete všimnout, že pomocí bikubické interpolace (v obrázku označena jako PS - Photoshop) je logo konstantně rozmazané. Při interpolaci přes Windows a nastavení 150 DPI si logo na okrajích zachová 100 % ostrost, ale jinak jsou některá písmena znatelně zdeformovaná.

Nechci tím říci, že jeden postup je lepší a druhý horší. V některých případech bude lepší interpolace přes OS a v jiných klasická bikubická. Jde však hlavně o fakt, že se obrázky interpolují. Jakákoliv interpolace je špatná a nikdo mi nevymluví opak. Ve výsledku tedy budou obrázky na webu vypadat na displeji s vysokou hustotou klidně hůř, než na běžném displeji, který zobrazí vše 1:1. To je zkrátka fakt. Ale hlavně, že máme displej s vysokým rozlišením.

Jak z toho tedy ven? To je otázka za půl království a dvoje povlečení k tomu. Ideální by bylo, kdyby se web programoval výhradně bez bitmapové grafiky. Pouze vektory a písma. To však není ani trochu reálné. Bez obrázků to zkrátka nejde. Další možností je detekce DPI na straně serveru resp. prohlížeče a poslání adekvátních dat. V případě, že se jedná o displej s vyšším DPI, by bylo použito obrázků s vyšším rozlišením a v případě klasického by se posílala data ve standardním rozlišení. To by však znamenalo optimalizovat web nejen pro každý prohlížeč zvlášť, ale také pro různá DPI (pravděpodobně jen dvě, ale i to je dost). Prodražil by se tím neúnosně grafický návrh webu. Většina by se musela tvořit nadvakrát. A to je noční můra všech grafiků.

No a co teď. Ani jedna cesta nevypadá jako schůdná. Ve výsledku to dopadne asi tak, že se na to všichni s prominutím vykašlou a počká se, až budou displeje s vysokým rozlišením zcela standardní výbavou. Poté se začne web optimalizovat i pro ně. Zde však vyvstává otázka, jak si s tím poradí operační systém. Ten totiž bude nastaven na zvětšování webového obsahu např o 150%. To se bude muset vypnout. Tak se zdá, že jsme v začarovaném kruhu. Kdy nastane ta správná doba na vypnutí vyššího DPI v OS a kdy se začnou weby optimalizovat pro vyšší DPI, a co programy? Asi nikdo nebude přepínat DPI, když si zapne webový prohlížeč, a vracet ho zpět v případě Photoshopu.

Problém třetí: výkon

Dalším problémem je výkon. Pokud bude mít displej výrazně vyšší rozlišení než dnes, tak bude potřeba také daleko vyšší výkon, než je potřebný pro dnešní hry. A nejde jen o hry. I grafické programy využívající potenciál grafické karty mohou mít problém. Zde sice věřím, že se tento problém ani nemusí tak projevit, protože než nastoupí tyto displeje, tak se výkon grafických karet zase o něco zvýší, každopádně někdy to může znamenat problém. Také náročnost na paměť grafické karty se zvýší, a s tím se zvýší i nároky na propustnost sběrnice apod.
Ve výsledku vám tedy v první fázi přinese displej s vysokým DPI spíš více nepříjemností než pohodlí. Až ale dojde k ustálení operačních systémů a až programátoři budou optimalizovat i pro displeje s vysokým rozlišením, tak si je užijete v plné kráse. Svět bude určitě zase o kousek krásnější a víc "shiny". Do té doby radím vyčkávat.

A jak z toho tedy ven? Možností je nezapínat si vyšší DPI v operačním systému. U velkých displejů by to nemusel být až takový problém, ale u notebooků to problém bude.

Problém čtvrtý: dráty

Nesmíme zapomínat i na další problém. Tím jsou obrazové výstupy, které v dnešní době moc nezvládají tato velká rozlišení. U notebooků to takový problém nebude, vzhledem k velikosti displeje a DPI bude nejspíš stačit i klasický DualLink DVI. Co ale u desktopových displejů? Zde jsou limity dnešních "drátů" zkrátka omezující. A zapojovat dva kabely se do monitoru asi nikomu moc chtít nebude.

Problém pátý: lidé

Také lidé si možná nesou svůj vlastní problém. Ten problém je v tom, že obecně neradi přijímají něco zcela nového. Pěkně to je vidět například na Windows 8, které se svým Metro rozhraním sedí v hlavě nejednomu uživateli. A zde se může jednat o něco podobného. Celý operační systém bude vypadat na displeji s vysokým rozlišením zkrátka trochu jinak. Rozdíly budou menší než v případě Metro vs. desktop režim, ale princip je stejný.

Pozitivum první: Antialiasing

Jsou zde však i kladné vlastnosti. Tou první je možnost zcela vypustit antialiasing u her a možná také u písma. Pokud totiž oko interpoluje cca 4 pixely oproti jednomu u běžného displeje, tak vlastně vyhlazování hran vzniká přímo v našem oku. A věřím, že bude kvalitnější než FSAA/MSAA a další více čí méně smysluplné AA. Minimálně bude obraz o poznání přirozenější, než jakýkoli dnes používaný antialiasing. Zkrátka zde vidím asi největší devízu v displejích s vysokým DPI.

Pozitivum druhé: zase máme za co utrácet

Další pozitivum je spíše pro prodejce LCD obrazovek v době, kdy se většina výrobců téměř výhradně přeorientovala na e-IPS panely. Nahradily se klasické TN panely, tak si jistě mnou ruce, jak z nás ještě dostat nějaké ty peníze. A hle, stačí vytvořit displeje s trochu větší hustotou (to opravdu dnes není až tak velký problém) a prodávat je zase o něco dráž. Prodlužuje se tak životnost technologie LCD a snaží se z ní vytěžit maximum. OLED se sice blíží, ale stále velmi pomalu a docela nejistě.

Intel nastupuje

Velmi zajímavý je také přístup Intelu, ten přišel s tvrzením resp. výhledem, že do dvou let tu máme běžně monitory s vysokým DPI. Vše zní velmi pěkně, ale myslel Intel právě na tyto nedostatky operačních systémů a programů? Také výkon integrovaných grafik Intel nemusí být až tak závratný pro tyto displeje. Možná drží Intel v rukávu nějaký trumf a jen nám tím dává najevo, že jejich grafiky budou za dva roky schopny tyto displeje s vysokým DPI zcela bez problémů obsloužit. Bylo by to pěkné. Možná Intel využil také Microsoftu a jeho Windows 8, které v tomto ohledu znamenají alespoň nejakou revoluci. Ve výsledku se tedy zdá, že lepší doba na přechod na vyšší DPI nikdy nebyla. V dobách Windows XP? Těžko, ty DPI měnily velmi špatně. Windows Vista už v tomto ohledu byla lepší a Windows 7 zase o kousek dále. Ale až právě Windows 8 může vyřešit většinu problémů, tedy v Metro prostředí.

Přerod je vždy bolestný

V každém případě bude tento přerod docela zážitek. Pro někoho to může znamenat komplikace, pro někoho naopak spásu, ale v každém případě to je změna, na kterou čeká asi hodně lidí. Z historického hlediska byla vždy změna docela problém. S příchodem Windows 3.11 (první masově rozšířené) se také spousta lidí stále vracela do DOSu, a tam prováděla většinu práce. Do Windows se dostala hlavně v případě, že chtěla objevovat něco nového či vyzkoušet nový program. Přesto byly Windows časem přijaty a znamenaly revoluci. A možná něco podobného se děje i nyní. Jen je těch změn možná i více. Nové Windows 8, nové displeje, nutnost jiného rozhraní pro komunikaci mezi PC a displejem. Změn je zkrátka hodně. Jak to vidíte vy?