Колко кадъра в секунда наистина може да види човешкото око?

Прекарвам твърде много от първите си нежни минути в нова игра с брояч на кадри в ъгъла на екрана ми. Играя, свръхчувствителен към най-малките спънки, навлизам и излизам от графичните настройки, за да оптимизирам, и се тревожа, и оптимизирам, и отново се тревожа.

Кълна се, че нямам този брояч да работи през цялото време. Това би било нездравословно, нали? Но честотата на кадрите е важна за нас. Това е основното измерване, по което оценяваме както нашите съоръжения, така и техническите характеристики на играта. И защо не? Броячът на кадрите не лъже. Отчита право, просто число. В един несигурен свят това е нещо, което можем да устоим.

Но можеш ли виж висока честота на кадрите? Така започва спор, стар като компютърните игри, постоянна и объркана война, в която гордостта се сблъсква с разклатената наука. Но като оставим настрана яростта в интернет, това е интересен въпрос, особено след като се ангажира с основния начин, по който преживяваме компютърните игри. Какво е максималната честота на кадрите, която вижда човешкото око? Колко осезаема е разликата между 30 Hz и 60 Hz? Между 60 Hz и 144 Hz? След кой момент е безсмислено да се показва игра по-бързо?

Отговорът е сложен и доста неподреден. Може да не сте съгласни с части от него; някои може дори да ви ядосат. Експертите по око и визуално познание, дори тези, които сами играят игри, може да имат много различна гледна точка от вас за това какво е важно за преливащи изображения, които компютрите и мониторите показват. Но човешкото зрение и възприятие е странно и сложно нещо и не работи точно както се чувства.

Аспекти на зрението

Първото нещо, което трябва да разберем е, че възприемаме различните аспекти на зрението по различен начин. Откриването на движение не е същото като откриването на светлина. Друго нещо е, че различните части на окото работят по различен начин. Центърът на вашето зрение е добър в различни неща от периферията. И друго нещо е, че има естествени, физически граници на това, което можем да възприемем. Отнема време, докато светлината, която преминава през роговицата ви, се превърне в информация, върху която мозъкът ви може да действа, а нашите мозъци могат да обработват тази информация само с определена скорост.

Още една важна концепция: цялото това, което възприемаме, е по-голямо от това, което всеки един елемент от нашата визуална система може да постигне. Тази точка е фундаментална за разбирането на нашето възприемане на зрението.

Не можете да предвидите поведението на цялата система въз основа на една клетка или един неврон, ми казва Джордан Делонг. Делонг е асистент по психология в колежа Сейнт Джоузеф в Ренселаер и по-голямата част от изследванията му са върху зрителните системи. Ние всъщност можем да възприемаме неща, като ширината на една линия или две подравнени линии, по-малки от това, което може да направи отделен неврон, и това е, защото ние осредняваме хиляди и хиляди неврони. Вашият мозък всъщност е много по-точен от една отделна част от него.

gta five boat cheat

Геймърите... [са] наистина странна популация от хора, които вероятно работят близо до максималните нива [на зрение].

Асистент професор Джордан Делонг

И накрая, ние сме специални. Играчите на компютърни игри имат едни от най-добрите очи наоколо. Ако работите с геймъри, вие работите с наистина странна популация от хора, които вероятно работят близо до максималните нива, казва Делонг. Това е защото зрителното възприятие може да се тренира, а екшън игрите са особено добри за трениране на зрението .

[Игрите са] уникални, един от единствените начини за масово увеличаване на почти всички аспекти на вашето зрение, така че контрастната чувствителност, способностите за внимание и проследяването на множество обекти, ми казва Адриен Шопен, постдокторски изследовател в областта на когнитивните науки. Всъщност толкова добре, че игрите се използват във визуалните терапии.

Така че, преди да се ядосвате, че изследователите говорят за това какви честоти на кадрите можете и какви не можете да възприемете, потупайте се по рамото: ако играете натоварени с екшън игри, вероятно сте по-възприемчиви за честотите на кадрите от обикновения човек.

Възприемане на движение

Сега нека да стигнем до някои числа. Първото нещо, за което трябва да помислите, е честотата на трептене. Повечето хора възприемат мигащ източник на светлина като постоянно осветление със скорост от 50 до 60 пъти в секунда или херца. Някои хора могат да открият леко трептене в 60 Hz флуоресцентна крушка и повечето хора ще видят трептящи петна в зрението си, ако направят бързо движение на очите, когато гледат модулираните LED задни светлини, които се срещат в много съвременни автомобили.

Но това предлага само част от пъзела, когато става въпрос за възприемане на течащи гладки кадри от играта. И ако сте чували за проучвания върху пилоти на изтребители, в които те са демонстрирали способност да възприемат изображение, мигащо на екрана за 1/250 от секундата, това също не е точно какво е възприемането на плавно, преливащо изображение на компютърна игра . Това е защото игрите извеждат движещи се изображения и следователно извикват различни визуални системи от тези, които просто обработват светлина.

Като пример има това нещо, наречено Закон на Блок . По принцип това е един от малкото закони на възприятието, казва ми професор Томас Бъзи, асоцииран ръководител на катедрата в катедрата по психология и мозъчни науки на университета в Индиана. В него се казва, че има компромис между интензитет и продължителност на светкавица с продължителност по-малка от 100 ms. Можете да имате една наносекунда невероятно ярка светлина и тя ще изглежда същата като една десета от секундата слаба светлина. Като цяло хората не могат да направят разлика между къси, ярки и дълги, слаби стимули в рамките на една десета от секундата, казва той. Това е малко като връзката между скоростта на затвора и блендата във фотоапарата: като пропускате много светлина с широка бленда и задавате кратка скорост на затвора, вашата снимка ще бъде също толкова добре експонирана, както и тази, направена с малко количество светлина с тясна бленда и настройка на дълга скорост на затвора.

Но докато имаме проблеми с разграничаването на интензитета на проблясъци на светлина под 10 ms, можем да възприемем невероятно бързи артефакти на движение. Те трябва да са много специфични и специални, но бихте могли да видите артефакт при 500 кадъра в секунда, ако искате, ми казва Делонг.

Спецификата е свързана с начина, по който възприемаме различните видове движение. Ако седите неподвижно и гледате как нещата пред вас се движат, това е много различен сигнал от гледката, която получавате, когато вървите. Те са съсредоточени на различни места, казва Делонг. Средната част на вашето зрение, фовеалната област, която е най-детайлната, всъщност е доста боклук, когато става въпрос за откриване на движение, така че ако гледате как нещата в средата на екрана се движат, не е толкова голяма работа каква е честотата на опресняване; не можете да го видите с тази част от окото си.

кибер понеделник за десктоп игри

Но в периферията на очите си ние откриваме движение невероятно добре . С екран, запълващ периферното им зрение, който се актуализира с 60 Hz или повече, много хора ще споделят, че имат силното усещане, че се движат физически. Това отчасти е причината VR слушалките, които могат да работят в периферното зрение, да се актуализират толкова бързо (90 Hz).

Също така си струва да обмислим някои от нещата, които правим, когато играем, да речем, шутър от първо лице. Ние непрекъснато контролираме връзката между движението на мишката и изгледа в перцептивна моторна обратна връзка, ние навигираме и се движим в 3D пространството и също така търсим и проследяваме врагове. Затова ние непрекъснато актуализираме нашето разбиране за света на играта с визуална информация. Бъзи казва, че предимствата на плавните, бързо опресняващи се изображения идват от възприятието ни за широкомащабно движение, а не за фини детайли.

Но колко бързо можем да възприемем движение? След всичко, което прочетохте по-горе, може би се досещате, че няма прецизен отговори. Но има някои категорични отговори, като този: определено можете да усетите разликата между 30 Hz и 60 Hz.

Какви честоти на кадрите можем наистина да видим?

Със сигурност 60 Hz е по-добре от 30 Hz, очевидно по-добре, казва Бъзи. Така че това е едно отменено искане в интернет. И тъй като можем да възприемаме движение с по-висока честота, отколкото възприемаме 60 Hz трептящ светлинен източник, нивото трябва да е по-високо от това, но той няма да застане с цифра. Дали това се задържа при 120 Hz или получавате допълнително усилване до 180 Hz, просто не знам.

Мисля, че обикновено, след като се покачите над 200 кадъра в секунда, това просто изглежда като обикновено движение в реалния живот, казва Делонг. Но в по-обичайни условия той смята, че намаляването на хората, които могат да открият промени в гладкостта на екрана, е около 90Hz. Разбира се, феновете може да са в състояние да разберат малките разлики, но за останалите от нас е като червеното вино да си е червено вино.

Шопен гледа на темата съвсем различно. От литературата е ясно, че не можете да видите нищо повече от 20 Hz, казва ми той. И докато признавам, че първоначално смърках в кафето си, аргументът му скоро започна да има много повече смисъл.

Със сигурност 60 Hz е по-добре от 30 Hz, очевидно по-добре.

Професор Томас Бюзи

Той ми обяснява, че когато търсим и категоризираме елементи като цели в шутър от първо лице, ние проследяваме множество цели и откриваме движение на малки обекти. Например, ако вземете детекцията на движение на малък обект, каква е оптималната времева честота на обект, който можете да откриете?

И проучванията са установили, че отговорът е между 7 и 13 Hz. След това чувствителността ни към движение спада значително. Когато искате да извършите визуално търсене или многократно визуално проследяване, или просто да интерпретирате посоката на движение, мозъкът ви ще вземе само 13 изображения от секунда непрекъснат поток, така че ще осредните другите изображения, които са между тях, в едно изображение.

Открит от изследователя Руфин ван Рулен през 2010 г. това буквално се случва в мозъците ни : можете да видите постоянен 13 Hz импулс на активност в ЕЕГ и това е допълнително подкрепено от наблюдението, че можем също да изпитаме „ ефект на колелото на вагона “ получавате, когато снимате кадри на въртящ се обект със спици. При възпроизвеждане може да се появи кадър, показващ въртене на обекта в обратна посока. Мозъкът прави същото, казва Шопен. Можете да видите това без камера. Като се имат предвид всички проучвания, не виждаме разлика между 20 Hz и повече. Да преминем към 24 Hz, което е стандарт за филмовата индустрия. Но не виждам смисъл да отивам над това.

Тази статия е за това какви честоти на кадрите може да възприеме човешкото око. Слонът в стаята: колко бързо можем реагират на това, което виждаме? Това е важно разграничение между игри и филми, достойно за друга цяла статия.

Така че защо игрите могат Усещам значително различни при 30 и 60 fps? Случва се нещо повече от кадрова честота. Забавяне на входа е времето, което изтича между въвеждането на команда, тази команда се интерпретира от играта и се предава на монитора, и мониторът обработва и изобразява изображението. Твърде голямото забавяне на входа ще накара всяка игра да се почувства бавна, независимо от честотата на опресняване на LCD.

Но игра, програмирана да работи при 60 кадъра в секунда, може потенциално да покаже вашите входове по-бързо, тъй като кадрите са по-тесни отрязъци от време (16,6 ms) в сравнение с 30 кадъра в секунда (33,3 ms). Човешкото време за реакция определено не е толкова бързо, но способността ни да учим и прогнозирам може да направи нашите отговори да изглеждат много по-бързи.

Важното тук е, че Шопен говори за това, че мозъкът получава визуална информация, която може да обработва и върху която може да действа. Той не казва, че не можем да забележим разлика между 20 Hz и 60 Hz кадри. Само защото можете да видите разликата, това не означава, че можете да бъдете по-добри в играта , той казва. След 24 Hz няма да се подобрите, но може да имате някакъв феноменологичен опит, който е различен. Следователно има разлика между ефективност и опит.

И докато Бъзи и Делонг признаха естетическата привлекателност на плавната честота на кадрите, никой от тях не смяташе, че честотата на кадрите е най-важното и крайното на игралната технология, както ние може би правим. За Шопен резолюцията е много по-важна. Ние сме много ограничени в тълкуването на разликата във времето, но нямаме почти никакви ограничения в тълкуването на разликата в пространството, казва той.

модпакети stardew valley

За DeLong разделителната способност също е важна, но само за малката централна област на окото, която се грижи за нея, която обхваща само няколко градуса от вашето зрително поле. Някои от най-завладяващите неща, които съм виждал, бяха с проследяване на очите. Защо не направим пълна разделителна способност само за областите на окото, където всъщност имаме нужда? Но истинският му фокус е върху контрастните съотношения. Когато видим истински черни и ярки бели, това е наистина завладяващо, казва той.

Това, което наистина знаем

След всичко това, какво всъщност знаем? Че мозъкът е сложен и че наистина няма универсален отговор, който да се отнася за всички.

• Някои хора могат да усетят трептенето при източник на светлина от 50 или 60 Hz. По-високите честоти на опресняване намаляват осезаемото трептене.
• Засичаме по-добре движението в периферията на нашето зрение.
• Начинът, по който възприемаме светкавицата на изображение, е различен от начина, по който възприемаме постоянното движение.
• Геймърите са по-склонни да имат едни от най-чувствителните, тренирани очи, когато става въпрос за възприемане на промени в образите.
• Това, че можем да доловим разликата между честотите на кадрите, не означава непременно, че възприятието влияе върху времето ни за реакция.

Така че това не е подредена тема и на всичкото отгоре трябва да обмислим дали нашите монитори наистина са способни да извеждат изображения при тези високи кадрови честоти. Много от тях не надвишават 60 Hz и Бъзи задава въпроса дали мониторите, рекламирани на 120 Hz, наистина показват толкова бързо (според някои сериозно задълбочени тестове на TFTCentral , със сигурност го правят). И като човек, който също се е наслаждавал на игри с 30 кадъра в секунда (и често доста по-малко), изобразявани от моите конзоли, мога да се свържа с тях, предполагайки, че други аспекти на визуалните дисплеи може да се свържат по-добре с моето визуално възприятие.

От друга страна, бих искал да чуя от професионални екипи за техния обективен опит с честотата на кадрите и как тя влияе върху представянето на играчите. Може би те ще потвърдят или ще противоречат на текущото мислене на науката в тази област. Ако геймърите са толкова специални, когато става въпрос за визия, може би ние трябва да сме тези, които да оглавят едно ново разбиране за това.