Скільки кадрів за секунду насправді може бачити людське око?

Я проводжу занадто багато своїх перших ніжних хвилин у новій грі з лічильником частоти кадрів, що працює в кутку екрана. Я граю, надчутливий до найменших збоїв, занурююся в налаштування графіки та виключаю їх, щоб оптимізувати, і хвилюватися, і оптимізувати, і знову хвилюватися.

Клянусь, цей лічильник не працює весь час. Це було б нездорово, правда? Але для нас важлива частота кадрів. Це основний показник, за яким ми оцінюємо як наші установки, так і технічні переваги гри. А чому ні? Лічильник частоти кадрів не бреше. Він повідомляє пряме, просте число. У невизначеному світі це те, з чим ми можемо стояти.

Але чи можете ви побачити висока частота кадрів? Так починається суперечка, стара, як комп’ютерні ігри, постійна й заплутана війна, у якій гордість стикається з хиткою наукою. Але якщо не відкинути лють в Інтернеті, це цікаве питання, особливо тому, що воно стосується основного способу, яким ми сприймаємо комп’ютерні ігри. Що є максимальна частота кадрів, яку бачить людське око? Наскільки відчутна різниця між 30 Гц і 60 Гц? Між 60 Гц і 144 Гц? Після якого моменту немає сенсу відображати гру швидше?

Відповідь складна і досить неохайна. Ви можете не погоджуватися з деякими його частинами; деякі можуть навіть розлютити вас. Експерти з очей і зорового пізнання, навіть ті, хто сам грає в ігри, цілком можуть мати зовсім іншу точку зору, ніж ви, щодо того, що важливо в плавних зображеннях, які відображаються на комп’ютерах і моніторах. Але людський зір і сприйняття — це дивна і складна річ, і вона працює не зовсім так, як відчувається.

Аспекти зору

Перше, що слід зрозуміти, це те, що ми по-різному сприймаємо різні аспекти зору. Виявлення руху не те саме, що виявлення світла. Інша справа, що різні частини ока працюють по-різному. Центр вашого зору вміє розбиратися в інших речах, ніж периферія. І ще одна річ, що існують природні фізичні межі того, що ми можемо сприймати. Потрібен час, щоб світло, яке проходить через вашу рогівку, стало інформацією, на основі якої ваш мозок може діяти, а наш мозок може обробляти цю інформацію лише з певною швидкістю.

Ще одна важлива концепція: все те, що ми сприймаємо, є більшим, ніж те, що може досягнути будь-який один елемент нашої зорової системи. Цей момент є фундаментальним для розуміння нашого сприйняття зору.

Ви не можете передбачити поведінку всієї системи на основі однієї клітини чи одного нейрона, каже мені Джордан Делонг. Делонг є доцентом кафедри психології в Коледжі Святого Йосипа в Ренселері, і більшість його досліджень присвячена зоровим системам. Ми насправді можемо сприймати такі речі, як ширина лінії або двох ліній, що вирівнюються, меншими, ніж те, що може зробити окремий нейрон, і це тому, що ми усереднюємо тисячі й тисячі нейронів. Ваш мозок насправді набагато точніший, ніж окрема його частина.

кіберпанкова куртка edgerunner

Геймери... [є] справді дивною популяцією людей, які, ймовірно, працюють близько до максимального рівня [зору].

Доцент Джордан Делонг

І, нарешті, ми особливі. Гравці в комп’ютерні ігри мають одні з найкращих очей. Якщо ви працюєте з геймерами, ви працюєте з дійсно дивною популяцією людей, які, ймовірно, працюють близько до максимальних рівнів, каже Делонг. Це тому, що зорове сприйняття можна тренувати, а екшен-ігри особливо добре тренують зір .

«Ігри — унікальні, це один із єдиних способів масово покращити майже всі аспекти вашого зору, зокрема контрастну чутливість, здатність концентрувати увагу та стеження за кількома об’єктами», — розповідає мені Адрієн Шопен, пост-докторський дослідник у галузі когнітивних наук. Насправді настільки добре, що ігри використовуються у візуальній терапії.

Тож перш ніж злитися через те, що дослідники говорять про те, яку частоту кадрів ви можете сприймати, а яку — ні, погладьте себе по плечу: якщо ви граєте в активні ігри, ви, ймовірно, краще сприймаєте частоту кадрів, ніж звичайна людина.

Сприйняття руху

Тепер перейдемо до деяких цифр. Перше, про що варто подумати, це частота мерехтіння. Більшість людей сприймають мерехтливе джерело світла як постійне освітлення зі швидкістю від 50 до 60 разів на секунду, або герц. Деякі люди можуть помітити легке мерехтіння люмінесцентної лампи з частотою 60 Гц, і більшість людей побачать мерехтливі плями по всьому зору, якщо вони швидко рухатимуть очима, дивлячись на модульовані світлодіодні задні ліхтарі, які є в багатьох сучасних автомобілях.

Але це лише частина головоломки, коли справа доходить до сприйняття плавного відеоматеріалу гри. І якщо ви чули про дослідження пілотів-винищувачів, у яких вони продемонстрували здатність сприймати зображення, що блимає на екрані протягом 1/250 секунди, це також не зовсім те, що означає сприйняття плавного, плавного зображення комп’ютерної гри. . Це тому, що ігри виводять рухомі зображення, і тому викликають різні візуальні системи, ніж ті, які просто обробляють світло.

Як приклад, є така річ під назвою Закон Блоха . По суті, це один із небагатьох законів у сприйнятті, каже мені професор Томас Бьюзі, заступник завідувача кафедри факультету психології та наук про мозок Університету Індіани. Там сказано, що існує компроміс між інтенсивністю та тривалістю спалаху світла, який триває менше 100 мс. У вас може бути наносекунда неймовірно яскравого світла, і воно виглядатиме так само, як десята частка секунди тьмяного світла. Загалом, люди не можуть розрізнити короткі, яскраві та довгі, тьмяні подразники протягом десятої частки секунди, каже він. Це трохи схоже на зв’язок між витримкою затвора та діафрагмою у фотоапараті: пропускаючи багато світла за допомогою широкої діафрагми та встановлюючи коротку витримку, ваша фотографія буде так само добре експонована, як і фотографія, зроблена за допомогою невеликої кількості світло з вузькою діафрагмою та встановленням тривалої витримки.

Але хоча ми маємо проблеми з розрізненням інтенсивності спалахів світла менше 10 мс, ми можемо сприймати неймовірно швидкі артефакти руху. Вони мають бути дуже специфічними та особливими, але ви можете побачити артефакт зі швидкістю 500 кадрів в секунду, якщо захочете, каже мені Делонг.

Специфіка пов’язана з тим, як ми сприймаємо різні типи руху. Якщо ви сидите нерухомо й спостерігаєте за рухом речей перед собою, це зовсім інший сигнал, ніж те, що ви бачите, коли йдете. Вони зосереджені в різних місцях, каже Делонг. Середня частина вашого зору, фовеальна область, яка є найбільш деталізованою, насправді є чимало сміттям, коли справа доходить до виявлення руху, тому якщо ви спостерігаєте, як рухаються предмети в середині екрана, це не така вже й велика проблема яка частота оновлення; ви не можете побачити це цією частиною ока.

найкращий спеціальний контент sims 4

Але на периферії наших очей ми неймовірно добре виявляємо рух . З екраном, що заповнює периферійний зір і оновлюється з частотою 60 Гц або більше, багато людей повідомлятимуть, що у них є сильне відчуття, що вони фізично рухаються. Частково тому гарнітури віртуальної реальності, які можуть працювати в периферійному зорі, оновлюються так швидко (90 Гц).

Також варто розглянути деякі речі, які ми робимо, коли граємо, скажімо, у шутер від першої особи. Ми безперервно контролюємо взаємозв’язок між рухом миші та оглядом у системі сприйняття моторного зворотного зв’язку, ми орієнтуємося та пересуваємось у 3D-просторі, а також шукаємо та відстежуємо ворогів. Тому ми постійно оновлюємо наше розуміння світу гри за допомогою візуальної інформації. Бьюзі каже, що переваги плавних зображень, які швидко оновлюються, випливають із сприйняття великомасштабного руху, а не дрібних деталей.

Але як швидко ми можемо сприймати рух? Після всього, що ви прочитали вище, ви, напевно, можете здогадатися, що їх немає точні відповіді. Але є кілька чітких відповідей, як-от: ви цілком точно можете відчути різницю між 30 Гц і 60 Гц.

Яку частоту кадрів ми можемо побачити?

Звичайно, 60 Гц краще, ніж 30 Гц, очевидно краще, говорить Бьюзі. Тож одну претензію в Інтернеті скасовано. І оскільки ми можемо сприймати рух із вищою частотою, ніж ми можемо мерехтливе джерело світла 60 Гц, рівень має бути вищим за цей, але він не буде підтримувати число. Я просто не знаю, чи це плато на 120 Гц, чи ви отримуєте додатковий прискорення до 180 Гц.

Я вважаю, що зазвичай, як тільки ви піднімаєтеся вище 200 кадрів в секунду, це виглядає як звичайний, реальний рух, - каже Делонг. Але в більш звичайних термінах він вважає, що падіння кількості людей, здатних виявляти зміни плавності на екрані, становить приблизно 90 Гц. Звичайно, шанувальники можуть помітити крихітні відмінності, але для решти з нас червоне вино — це червоне вино.

Шопен дивиться на цю тему зовсім інакше. З літератури зрозуміло, що ви не можете побачити нічого більше ніж 20 Гц, каже він мені. І хоча я визнаю, що спочатку я нюхнув у свою каву, незабаром його аргумент став мати набагато більше сенсу.

Звичайно, 60 Гц краще, ніж 30 Гц, очевидно краще.

Професор Томас Бьюзі

Він пояснює мені, що коли ми шукаємо та класифікуємо елементи як цілі в шутері від першої особи, ми відстежуємо кілька цілей і виявляємо рух дрібних об’єктів. Наприклад, якщо ви берете виявлення руху невеликих об’єктів, яка оптимальна часова частота об’єкта, яку ви можете виявити?

І дослідження показали, що відповідь знаходиться між 7 і 13 Гц. Після цього наша чутливість до руху значно падає. Коли ви хочете здійснити візуальний пошук, або кілька візуальних відстежень, або просто інтерпретувати напрямок руху, ваш мозок візьме лише 13 зображень із секунди безперервного потоку, тому ви усереднюєте інші зображення, які є між ними, в одне зображення.

Відкритий дослідником Руфіном ван Рулленом у 2010 році, це буквально відбувається в нашому мозку : на ЕЕГ можна побачити постійний пульс активності 13 Гц, і це додатково підтверджується спостереженням, що ми також можемо відчути « ефект колеса вагона ’ ви отримуєте, коли фотографуєте об’єкт із спицями, що обертається. Під час відтворення кадри можуть показувати об’єкт, що обертається в протилежному напрямку. Мозок робить те саме, каже Шопен. Це можна побачити без камери. З огляду на всі дослідження, ми не бачимо різниці між 20 Гц і вище. Давайте перейдемо до 24 Гц, що є стандартом кіноіндустрії. Але я не бачу сенсу йти вище цього.

Ця стаття про те, яку частоту кадрів може сприйняти людське око. Слон у кімнаті: як швидко ми можемо реагувати до того, що ми бачимо? Це важлива відмінність між іграми та фільмом, яка варта окремої статті.

Так чому можуть ігри відчувати різко відрізняється при 30 і 60 кадрах в секунду? Відбувається більше, ніж частота кадрів. Затримка введення це проміжок часу між введенням команди, інтерпретацією цієї команди грою та передачею на монітор, а також обробкою та відтворенням зображення монітором. Занадто велика затримка введення зробить будь-яку гру млявою, незалежно від частоти оновлення РК-дисплея.

Але гра, запрограмована на швидкість 60 кадрів/с, потенційно може швидше відображати ваші дані, оскільки кадри є вужчими відрізками часу (16,6 мс) порівняно з 30 кадрами/с (33,3 мс). Час реакції людини точно не такий швидкий, але наша здатність навчатися й передбачити можуть зробити наші відповіді набагато швидшими.

Тут важливо те, що Шопен говорить про те, що мозок отримує візуальну інформацію, яку він може обробляти та на яку може діяти. Він не каже, що ми не можемо помітити різницю між кадрами 20 Гц і 60 Гц. Тільки тому, що ви бачите різницю, це не означає, що ви можете бути кращими в грі , він каже. Після 24 Гц вам не стане краще, але ви можете мати певний феноменологічний досвід, який відрізняється. Отже, є різниця між ефективністю та досвідом.

І хоча Б’юзі та Делонг визнавали естетичну привабливість плавної частоти кадрів, жоден із них не вважав, що частота кадрів є основою і основою ігрової технології, як, можливо, ми. Для Шопена вирішення набагато важливіше. Ми дуже обмежені в інтерпретації різниці в часі, але у нас майже немає обмежень в інтерпретації різниці в просторі, каже він.

кращий ігровий настільний комп'ютер

Для Делонга роздільна здатність також важлива, але лише для маленької центральної області ока, яка займає лише пару градусів поля зору. Однією з найпереконливіших речей, які я бачив, є відстеження очей. Чому б нам не зробити повну роздільну здатність лише для тих ділянок ока, де це дійсно потрібно? Але насправді він зосереджений на контрастності. Коли ми бачимо справжні чорні та яскраві білі, це справді переконливо, каже він.

Те, що ми дійсно знаємо

Після всього цього, що ми насправді знаємо? Що мозок складний і що справді немає універсальної відповіді, яка б застосовувалася до всіх.

• Деякі люди можуть відчути мерехтіння в джерелі світла 50 або 60 Гц. Вищі частоти оновлення зменшують відчутне мерехтіння.
• Ми краще виявляємо рух на периферії нашого зору.
• Те, як ми сприймаємо спалах зображення, відрізняється від того, як ми сприймаємо постійний рух.
• Геймери, швидше за все, мають одні з найбільш чутливих, тренованих очей, коли справа доходить до сприйняття змін у образах.
• Те, що ми можемо відчути різницю між частотами кадрів, не обов’язково означає, що сприйняття впливає на час нашої реакції.

Отже, це не охайна тема, і крім усього цього, ми також повинні розглянути, чи справді наші монітори здатні виводити зображення з такою високою частотою кадрів. Багато хто не перевищують 60 Гц, і Б’юзі сумнівається, чи монітори, рекламовані на 120 Гц, дійсно відображають так швидко (згідно з деякими серйозними поглибленими тестами на TFTCentral , вони, звичайно, роблять). І як хтось, хто також насолоджувався іграми зі швидкістю 30 кадрів на секунду (і часто навіть менше), які відтворювали мої консолі, я можу пов’язати їх із припущенням, що інші аспекти візуальних дисплеїв можуть краще поєднуватися з моїм візуальним сприйняттям.

З іншого боку, я хотів би почути від професійних команд їхній об’єктивний досвід щодо частоти кадрів і того, як вона впливає на продуктивність гравців. Можливо, вони підтвердять або суперечать сучасним науковим думкам у цій галузі. Якщо геймери такі особливі, коли справа доходить до бачення, можливо, ми повинні бути тими, хто очолить нове розуміння цього.