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Apple の新しい MacBook Pro は、iPhone 4 や第 3 世代 iPad の優れた伝統を継承し、1 インチあたり 220 ピクセルという驚異的な解像度の 2880 x 1800 パネルの Retina ディスプレイを搭載しています。

驚異的なディスプレイです。実際、 AppleのRetinaディスプレイの定義を満たすのに必要なピクセル数を170万個も上回るほど驚異的なディスプレイであり、そのピクセルはすべて無駄になっていると主張する人もいます。

これほど真実から遠いものはない。

Appleの新しいMacBook Proはディスプレイが非常に優れていますが、すべてのピクセルを無駄にしていません。なぜなら、Appleのディスプレイ技術が人間の視覚の驚異的な能力に追いつくまでには、まだ長い道のりがあるからです。そして、それは良いことです。なぜなら、私たちにはこれから多くの楽しみが待ち受けているからです。

編集者注：この記事では、2種類のRetinaディスプレイについて解説します。AppleのRetinaディスプレイと、理論上ははるかに高いピクセル密度を持つRetinaディスプレイです。この記事では、後者のディスプレイを「真のRetinaディスプレイ」と呼びます。その他のRetinaディスプレイに関する記述は、Appleの技術を指すものと解釈してください。

AppleがRetinaと呼ぶもの

現時点では、ショーマンの達人スティーブ・ジョブズが、2010年にiPhone 4のRetinaディスプレイを発表した際に、事実を少しごまかしていたことは誰もが知っている。

スティーブ・ジョブズは当時こう言っていました。

1 インチあたり 300 ピクセルという魔法の数字があり、何かを目から 10 インチまたは 12 インチほど離したとき、それが人間の網膜がピクセルを区別できる能力の限界であることがわかっています。

Apple はこのようなディスプレイを Retina ディスプレイと呼んでおり、3 月に新しい iPad に Retina ディスプレイが搭載されると発表された際、ティム・クックは Retina の定義について少し説明しました。

iPhoneを通常の距離で持つと、網膜が個々のピクセルを識別できないことを覚えているかもしれません。iPadを通常の距離（15インチ）で持つと、結果は同じです。

つまり、平均的な人はタブレットをスマートフォンよりも顔から遠い位置で持つため、新型iPadはiPhoneほど小さなピクセル数を必要としませんでした。つまり、新型iPadは1インチあたり264ピクセルというピクセル密度で済むのです。同様に、MacBook Proは人々がさらに顔から離れた位置に座るため、Retinaディスプレイでは1インチあたり220ピクセルで十分です。

ここまでは順調だ。ただ一つ問題がある。スティーブ・ジョブズは、人間の目は12インチ離れたディスプレイを見ると、1インチあたり300ピクセルを超えると個々のピクセルを識別できないと言った。しかし、この「魔法の」数字は間違っている。実際の数値は1インチあたり900ピクセルに近い。AppleのRetinaディスプレイは、その目標の約33%にしか達していないのだ。

Appleの「Retina」が真のRetinaではない理由

AppleはRetinaをマーケティング用語として使っていますが、これは素晴らしい言葉です。しかし同時に、解像度に関してはこれ以上進化の余地がないと思わせてしまいますが、それは全くの誤りです。10年後には、誰もがMac、iPhone、iPadを所有するようになり、その画面は非常に鮮明になり、iPhone 4Sや新型MacBook Proを見るのは、まるで2002年の1024 x 768のCRTを見ているかのようです。これは本当に喜ばしいことです。

ディスプレイ解像度に関して、なぜこれほど多くの改良が必要なのかを理解するには、スティーブ・ジョブズがRetinaディスプレイの当初の「マジックナンバー」をどのようにして導き出したかを理解する必要があります。つまり、彼は視力20/20の人を基準に設定したのです。口語的に、視力20/20は完璧な視力を持つことと同義なので、理にかなっているように思えます。

唯一の問題は？ 20/20 は決して完璧な視力ではないということです。

AppleのRetinaの定義は高齢者の視力に基づいている

20/20の視力を持つ人について話すとき、実際には、世界中の検眼医のオフィスに掛けてあるような標準的なスネレン視力表をどれだけ正確に読めるかを指しています。20/20の視力を持つ人は、そのような視力表から6メートル離れた場所に立っても、平均的な人が同じ距離から見えるものと同じものを読むことができることを意味します。これは標準視力とみなされます。

20/20の視力は伝統的に「標準的な視力」を指すことが多いですが、多くの研究では、正常視力は実際には20/20よりもはるかに優れていることが示唆されています。実際、正常視力の人は、60歳や70歳になるまで視力が20/20まで低下することはありません。

わかりましたか？AppleのRetinaの定義は高齢者の視力に基づいています。

人間の目の解像度はどれくらいですか?

では、視覚の限界とは何でしょうか？人間の網膜で他のピクセルと区別できないほど小さいピクセルは、実際にはどれくらい小さくする必要があるのでしょうか？この議論を始める前に、まず「分角」という専門用語について説明する必要があります。

右の文字「E」の画像を見てください。5×3のグリッドに15個のピクセルが配置されています。そのうち11個は黒、4個は白です。文字からどんどん遠ざかっていく様子を想像してみてください。ある地点で、文字「E」の黒ピクセル間の白い線が見えなくなります。

ちょっと待ってください。視力が20/20の場合、この距離から見ると、Eの各ピクセルの大きさは1分角になるのが一般的です。

AppleはこのようにRetinaディスプレイを製造しています。Appleの定義によると、Retinaディスプレイと認定されるためには、ディスプレイ上のピクセルの大きさが、視力20/20の人が平均的な視距離から見たときに1分角以下である必要があります。

しかし、これまで見てきたように、視力20/20は完璧な視力を意味するわけではなく、ましてや良好な視力を意味するわけでもありません。ピクセルが大きすぎます。True Retinaディスプレイを実現するには、ピクセルをどれだけ小さくする必要があるのでしょうか？

残念ながら、人間の目が見ることができる範囲には、普遍的に認められた限界はありません。ディスプレイ技術業界の頼れる専門家、DisplayMate社のレイモンド・ソネイラ博士によると、人間の網膜の完璧な解像度は1ピクセルあたり0.6分角です。つまり、例えばiPhone 4Sを真のRetinaディスプレイにするには、現在のピクセルよりも40%小さいピクセルを搭載する必要があるということです。

しかし、ソネイラの解像度は必ずしも広く受け入れられているわけではありません。反対意見を持つ人もおり、人間の目の解像度はそれよりもはるかに強力だと考えています。アメリカ光学会のJ・ブラックウェルは1946年に、人間の目の解像度は実際には0.35分角に近いと結論付けました。つまり、iPhone 4Sに真のRetinaディスプレイを搭載するには、現在のピクセルよりも65%小さいピクセルが必要になるということです。

iPhone 4S が真の Retina ディスプレイを搭載するには、ピクセルを 65% 小さくする必要があります。

人間の視覚の限界をさらに押し広げる研究もあります。しかし、結局のところ、人間の視覚の限界が何であれ、0.3分角未満の個々のピクセルを識別することはできないというのが一般的な見解であり、ほとんどの研究では0.3分角から0.4分角の間が限界とされています。

言い換えれば、ディスプレイが人間の目の解像度と間違いなく一致し、真の Retina であるとみなされるためには、平均的な視聴距離から見てピクセルのサイズが 0.3 分角以下である必要があります。

退屈に思えるかもしれませんが、これを理解すれば、Appleの画面解像度が真のRetinaディスプレイにするにはどれくらいになるのかを実際に計算できます。ここからが面白くなってくるんです。未来の真のRetina Macを垣間見ることができるんですから！

「真のRetina」Appleディスプレイはこうなる

上記を踏まえて、現在市場に出回っているすべての Apple ディスプレイが同じサイズのまま、True Retina ディスプレイにアップグレードされた場合、どのような解像度になるかの内訳^{*を以下に示します。}

信じられないでしょう？私たちの計算によると、真のRetinaディスプレイを搭載したiPhoneは、現在の27インチiMacよりも多くのピクセル数を持つことになります！

でも、だから何なの？これらの数字は実際何を意味するの？Apple Retinaディスプレイに既に満足しているなら、なぜ気にする必要があるの？

真の網膜で見る地球

上の画像は、NASAが撮影した地球の超高解像度画像「ブルー・マーブル」です。おそらく、これまでに撮影された地球の写真の中で最も美しく、最も詳細な画像と言えるでしょう。宇宙に飛び立たない限り、その細部までを一目で捉えるには、True Retinaディスプレイを搭載している必要があります。

上の画像で地球の上に重ねられた大きな四角は、True Retinaディスプレイを搭載した将来のMacの様々な解像度を表しています。四角の中に表示されているものは、指定されたTrue Retina MacまたはiOSデバイスのディスプレイに表示されるものです。下部にある小さな四角は、Appleの現在のMacおよびiOSラインナップの解像度を示しています。

ご覧の通り、True Retina 27インチ iMac または iPad を使えば、NASA のオリジナル画像とピクセル単位でマッピングされた地球全体をほぼ一度に見ることができます。13インチ True Retina MacBook Air なら、北米のほぼ全域を、True Retina iPhone なら西海岸全体を一度に見ることができます。

Appleの現行モデルと比べてみてください。2012年モデルのRetina MacBook Proでは、せいぜいTrue Retina搭載のiPhoneと同程度の精細さしか得られません。11インチのMacBook Airでは、テキサス州の大部分しか見えません。iPhone 3GSでは、デラウェア州全体が見えるのは幸運な方でしょう。

この画像をオリジナルの超高解像度でご覧になりたい場合は、ここからダウンロードできます。

なぜそれが重要なのか

確かに、視力が弱い、あるいは平均的な人であれば、わずか12インチ（約30cm）離れたiPhone 4Sのディスプレイと、ピクセル密度が3倍のTrue Retina搭載のiPhoneのディスプレイを区別できないかもしれません。同様に、Retina MacBook Proを60cm（約60cm）離れた場所から見ると、True Retina搭載のMacBook Proとの違いがわからない人もいるでしょう。しかし、中には、これは全く意味がないと主張する人もいるでしょう。超解像度のための超解像度で、平均以上、あるいは完璧な視力を持つ幸運な几帳面な少数の人々を狙っているのです。

そのような議論は誤りです。まず、誰もがデバイスから均一な平均​​距離を保って座っているわけではありません。iPhoneでテキストを入力するときは12インチ（約30cm）離して持つかもしれませんが、真夜中に目を細めて電話に出るときには6インチ（約15cm）離して持つかもしれません。また、MacBook Proでメールを書くときは24インチ（約60cm）離して持つかもしれませんが、エキサイティングな映画やゲームを楽しむときは、18インチ（約4.5cm）近くまで身を乗り出すかもしれません。

実のところ、デバイスは私たちを可能な限り近くに引き寄せます。そして、ディスプレイが究極の形、つまり「生きた紙」に到達するためには、紙のように拡大して細部まで見ることができるだけの解像度が必要です。マウスでピンチしたり拡大したりするのではなく、画面にできる限り近づくことで拡大できます。iPadで写真を見るために虫眼鏡を取り出すと、ピクセルではなく、
存在すら知らなかった完璧に解像度の高い細部の世界が見える日を想像してみてください。

しかし、誰もが気にするべき理由は他にもあります。2010年、日本のNHK放送技術研究所は、ピクセルが小さいほど、画面上の物体が、たとえ視力が完璧でなくても、見る人にとってよりリアルに見えることを発見しました。実際、この効果は個人に非常に大きく、最終的にはピクセルが小さすぎて画面上の物体と実際の物体の区別がつかなくなるほどにまで達します。

これがディスプレイの未来です。FaceTimeで友達と話しているのが、まるで直接会って話しているのと視覚的に区別がつかないほど完璧なスクリーン。映画を見ているのがまるで窓から別の世界を覗いているようで、ビデオゲームをしているのがまるで現実の冒険をしているような感覚。だからこそ、True Retinaが必要なのです。そして、Appleは最終的に私たちをそこへ導いてくれるのです。

* – これらの計算の背後にある数学は少し複雑ですが、簡単に説明します。人間の目の解像度が1ピクセルあたり最大0.3分角（上記参照）であると仮定すると、平均的な視聴距離を前提とすると、視力20/20以上の人でも真の「Retina」ディスプレイとして認識されるには、ディスプレイに何ピクセル必要かが分かります。

これを実現するために、まずディスプレイが人の視野に占める面積、つまり特定の時間に眼球に照射される光の正方形の大きさを計算する必要があります。これは見かけの大きさの度数で測定され、これに200（1度あたり60分角÷0.3分角）を掛けることで、True Retinaに必要な最小ピクセル数を算出できます。

一見複雑に見えるかもしれませんが、この計算を理解すれば、リビングルームに必要なテレビのサイズや映画館のどの列に座るべきかなど、様々なことに非常に役立ちます。さらに詳しい説明については、こちらのページをご覧ください。

読者のNevenさん（@randomoneh）のご協力は、この記事に必要な大量のデータを集める上で非常に貴重でした。さらに、土壇場で三角関数の問題を解いてくれた友人のGi​​l Forsythにも感謝します。皆さんは私よりずっと賢いですね。