¿Cuántos fotogramas por segundo puede ver realmente el ojo humano?

Paso demasiados de mis primeros minutos tiernos en un nuevo juego con un contador de velocidad de fotogramas en la esquina de mi pantalla. Juego, hipersensible a los problemas más pequeños, entrando y saliendo de la configuración de gráficos para optimizar y preocuparme, optimizar y preocuparme de nuevo.

Juro que no tengo ese contador funcionando todo el tiempo. Eso no sería saludable, ¿verdad? Pero la velocidad de fotogramas es importante para nosotros. Es la medida central por la que calificamos tanto nuestros equipos como las habilidades técnicas de un juego. ¿Y por qué no? Un contador de velocidad de fotogramas no miente. Informa un número simple y directo. En un mundo incierto, es algo que podemos mantener.

¿Pero puedes ver altas tasas de fotogramas? Así comienza una discusión tan antigua como los juegos de PC, una guerra constante y confusa en la que el orgullo choca con la ciencia inestable. Pero dejando de lado la furia de Internet, es una pregunta interesante, especialmente porque se relaciona con la forma principal en que experimentamos los juegos de computadora. ¿Cuál es la velocidad máxima de fotogramas que ve el ojo humano? ¿Qué tan perceptible es la diferencia entre 30 Hz y 60 Hz? ¿Entre 60 Hz y 144 Hz? ¿Después de qué punto no tiene sentido mostrar un juego más rápido?

La respuesta es compleja y bastante desordenada. Es posible que no esté de acuerdo con algunas partes; algunos incluso pueden hacerte enojar. Los expertos en cognición visual y ocular, incluso aquellos que juegan ellos mismos, pueden tener una perspectiva muy diferente a la tuya sobre lo que es importante sobre las imágenes fluidas que muestran las computadoras y los monitores. Pero la vista y la percepción humana es algo extraño y complicado, y no funciona como se siente.

Aspectos de la visión

Lo primero que debemos entender es que percibimos diferentes aspectos de la visión de manera diferente. Detectar movimiento no es lo mismo que detectar luz. Otra cosa es que las diferentes partes del ojo funcionan de manera diferente. El centro de su visión es bueno en cosas diferentes a las de la periferia. Y otra cosa es que existen límites físicos naturales a lo que podemos percibir. Se necesita tiempo para que la luz que pasa a través de su córnea se convierta en información sobre la que su cerebro pueda actuar, y nuestro cerebro solo puede procesar esa información a cierta velocidad.

Otro más concepto importante: todo lo que percibimos es más grande que lo que cualquier elemento de nuestro sistema visual puede lograr. Este punto es fundamental para comprender nuestra percepción de la visión.

«No se puede predecir el comportamiento de todo el sistema basándose en una célula o una neurona», me dice Jordan DeLong. DeLong es profesor asistente de psicología en St Josephs College en Rensselaer, y la mayor parte de su investigación se centra en los sistemas visuales. «De hecho, podemos percibir cosas, como el ancho de una línea o dos líneas alineadas, más pequeñas de lo que puede hacer una neurona individual, y eso se debe a que Están promediando miles y miles de neuronas. Tu cerebro es en realidad mucho más preciso que una parte individual de él ”.

Jugadores … a población realmente extraña de personas que probablemente están operando cerca de los niveles máximos.

Y finalmente, somos especiales. Los jugadores de videojuegos tienen algunos de los mejores ojos que existen. «Si trabajas con jugadores, estás trabajando con una población realmente extraña de personas que probablemente están operando cerca de los niveles máximos», dice DeLong. Eso es porque la percepción visual se puede entrenar, y los juegos de acción son particularmente buenos para entrenar la visión. .

«Único, una de las únicas formas de aumentar masivamente casi todos los aspectos de su visión, por lo que contrasta la sensibilidad, las habilidades de atención y el seguimiento de múltiples objetos», Adrien Chopin, investigador postdoctoral en ciencias cognitivas, me dice. Tan bueno, de hecho, que los juegos se están utilizando en terapias visuales.

Así que antes de que te enojes porque los investigadores hablan sobre las velocidades de fotogramas que puedes y no puedes percibir, date una palmada en la espalda: si juegas juegos con mucha acción, es probable que seas más perceptivo de la velocidad de fotogramas que la persona promedio.

Percibiendo el movimiento

Ahora vayamos a algunos números. Lo primero en lo que pensar es en la frecuencia de parpadeo. La mayoría de las personas perciben una fuente de luz parpadeante como una iluminación constante a una velocidad de 50 a 60 veces por segundo, o hercios. Algunas personas pueden detectar un ligero parpadeo en una bombilla fluorescente de 60 Hz, y la mayoría de las personas verán manchas de parpadeo en su visión si hacen un movimiento rápido de los ojos al mirar las luces traseras LED moduladas que se encuentran en muchos automóviles modernos.

Pero esto solo ofrece una parte del rompecabezas cuando se trata de percibir imágenes fluidas y fluidas del juego.Y si has oído hablar de estudios sobre pilotos de combate en los que han demostrado la capacidad de percibir una imagen destellada en la pantalla durante 1/250 de segundo, tampoco se trata exactamente de eso la percepción de imágenes fluidas y fluidas de juegos de computadora. . Esto se debe a que los juegos generan imágenes en movimiento y, por lo tanto, invocan sistemas visuales diferentes a los que simplemente procesan la luz.

Como ejemplo, existe una cosa llamada ley de Bloch. «Básicamente, es una de las pocas leyes en la percepción», dijo el profesor Thomas Busey, asociado presidente del Departamento de Psicología y Ciencias del Cerebro de la Universidad de Indiana, me dice. Dice que hay un equilibrio entre la intensidad y la duración en un destello de luz que dura menos de 100 ms. Puede tener un nanosegundo de luz increíblemente brillante y parecerá lo mismo que una décima de segundo de luz tenue. «En general, la gente no puede distinguir entre estímulos cortos, brillantes y largos, tenues en una décima de segundo de duración», dice. Es un poco como la relación entre la velocidad de obturación y la apertura en una cámara: al permitir que muchos luz con una apertura amplia y estableciendo una velocidad de obturación corta, su fotografía estará igualmente bien expuesta como una tomada dejando una pequeña cantidad de luz con una apertura estrecha y estableciendo una velocidad de obturación larga.

Pero aunque tenemos problemas para distinguir la intensidad de los destellos de luz de menos de 10 ms, podemos percibir artefactos de movimiento increíblemente rápidos. «Tienen que ser muy específicos y especiales, pero podrías ver un artefacto a 500 fps si quisieras», DeLong me dice.

La especificidad se relaciona con la forma en que percibimos los diferentes tipos de movimiento. Si estás sentado y mirando las cosas que se mueven frente a ti, es una señal muy diferente a la vista que obtienes cuando caminas. «Se centran en diferentes lugares», dice DeLong. «La parte media de su visión, la región foveal, que es la más detallada, es en realidad bastante basura cuando se trata de detectar movimiento, así que si está viendo cosas en el medio de la pantalla moviéndose, no es gran cosa cuál es la frecuencia de actualización; posiblemente no puedas verlo con esa parte del ojo «.

Pero en la periferia de nuestros ojos detectamos el movimiento increíblemente bien. Con una pantalla que llena su visión periférica que se actualiza a 60 Hz o más, muchas personas informarán que tienen la fuerte sensación de que se están moviendo físicamente. En parte, esa es la razón por la que los cascos de realidad virtual, que pueden operar en la visión periférica, se actualizan tan rápido (90 Hz).

También vale la pena considerar algunas de las cosas que hacemos cuando jugamos, digamos, un juego de disparos en primera persona. Controlamos continuamente la relación entre el movimiento del mouse y la vista en un circuito de retroalimentación motora perceptiva, navegamos y nos movemos por el espacio 3D, y también buscamos y seguimos a los enemigos. Por lo tanto, actualizamos continuamente nuestra comprensión del mundo del juego con información visual. Busey dice que los beneficios de las imágenes fluidas y que se refrescan rápidamente provienen de nuestra percepción del movimiento a gran escala en lugar de los detalles finos.

Pero, ¿qué tan rápido podemos percibir el movimiento? Después de todo lo que ha leído anteriormente, probablemente pueda adivinar que no hay respuestas precisas. Pero hay algunas respuestas definitivas, como esta: definitivamente puede percibir la diferencia entre 30 Hz y 60 Hz.

¿Qué velocidad de fotogramas podemos ver realmente?

«Ciertamente, 60 Hz es mejor que 30 Hz, demostrablemente mejor», dice Busey. Así que ese es un reclamo de Internet anulado. Y dado que podemos percibir el movimiento a una velocidad más alta que con una fuente de luz parpadeante de 60 Hz, el nivel debería ser más alto que eso, pero él no se quedará con un número. «No sé si se estabiliza a 120 Hz o si obtienes un impulso adicional de hasta 180 Hz».

«Creo que, por lo general, una vez que superas los 200 fps, parece que movimiento regular de la vida real ”, dice DeLong. Pero en términos más regulares, siente que la disminución en la capacidad de las personas para detectar cambios en la suavidad de una pantalla se encuentra alrededor de los 90Hz. «Claro, los aficionados pueden notar pequeñas diferencias, pero para el resto de nosotros es como si el vino tinto fuera vino tinto».

Chopin mira el tema de manera muy diferente «. Está claro en la literatura que no se puede ver nada más de 20 Hz ”, me dice. Y aunque admito que inicialmente resoplé en mi café, su argumento pronto comenzó a tener mucho más sentido.

Sin duda, 60 Hz es mejor que 30 Hz, demostrablemente mejor.

Me explica que cuando estamos Al buscar y clasificar elementos como objetivos en un juego de disparos en primera persona, estamos rastreando varios objetivos y detectando el movimiento de objetos pequeños. «Por ejemplo, si toma la detección de movimiento de un objeto pequeño, ¿cuál es la frecuencia temporal óptima de un objeto que puede detectar?»

Y los estudios han encontrado que la respuesta está entre 7 y 13 Hz. Después de eso, nuestra sensibilidad al movimiento se reduce significativamente «. Cuando desee realizar una búsqueda visual, un seguimiento visual múltiple o simplemente interpretar la dirección del movimiento, su cerebro tomará solo 13 imágenes por segundo de flujo continuo, por lo que promediará el otro imágenes que están en el medio en una imagen «.

Descubierto por el investigador Rufin vanRullen en 2010, esto sucede literalmente en nuestros cerebros: puede ver un pulso constante de actividad de 13 Hz en un EEG, y además está respaldado mediante la observación de que también podemos experimentar el «efecto de rueda de carro» que se obtiene cuando se fotografía una grabación de un objeto con rayos girando. Reproducido, el metraje puede parecer que muestra el objeto girando en la dirección opuesta. “El cerebro hace lo mismo”, dice Chopin. “Puedes ver esto sin una cámara. Dados todos los estudios, no vemos ninguna diferencia entre 20 Hz y más. Vayamos a 24 hz, que es el estándar de la industria cinematográfica. Pero no veo ningún punto por encima de eso ”.

Lo importante aquí es que Chopin está hablando de que el cerebro adquiere información visual que puede procesar y sobre la que puede actuar. No está diciendo que no podamos notar una diferencia entre el metraje de 20 Hz y 60 Hz. «El hecho de que puedas ver la diferencia no significa que puedas ser mejor en el juego», dice. «Después de 24 Hz no mejorarás, pero es posible que tengas alguna experiencia fenomenológica que sea diferente». Por lo tanto, hay una diferencia entre la efectividad y la experiencia.

Y aunque Busey y DeLong reconocieron el atractivo estético de una velocidad de cuadros suave, ninguno de ellos sintió que la velocidad de cuadros es lo más importante de los juegos tecnología que quizás hacemos. Para Chopin, la resolución es mucho más importante. «Somos muy limitados para interpretar la diferencia en el tiempo, pero casi no tenemos límites para interpretar la diferencia en el espacio», dice.

Para DeLong, la resolución también es importante, pero solo para la pequeña región central del ojo que se preocupa por él, que comprende sólo un par de grados de su campo de visión. «Algunas de las cosas más atractivas que he visto ha sido el seguimiento ocular. ¿Por qué no hacemos resolución completa solo para las áreas del ojo donde realmente la necesitamos? » Pero su enfoque real está en las relaciones de contraste. «Cuando vemos negros verdaderos y blancos brillantes es realmente convincente», dice.

Lo que realmente sabemos

Después de todo eso, ¿qué sabemos realmente? Que el cerebro es complicado, y que realmente no existe una respuesta universal que se aplique a todos.

• Algunas personas pueden percibir el parpadeo en una fuente de luz de 50 o 60 Hz. Las frecuencias de actualización más altas reducen el parpadeo perceptible.
• Detectamos mejor el movimiento en la periferia de nuestra visión.
• La forma en que percibimos el destello de una imagen es diferente a la forma en que percibimos el movimiento constante.
• Es más probable que los jugadores tengan algunos de los ojos más sensibles y entrenados cuando se trata de percibir cambios en las imágenes.
• El hecho de que podamos percibir la diferencia entre las tasas de cuadros no significa necesariamente significa que la percepción afecta nuestro tiempo de reacción.

Por lo tanto, no es un tema ordenado, y además de todo esto, también debemos considerar si nuestros monitores son realmente capaces de generar imágenes en estos altas tasas de fotogramas.Muchos no superan los 60 Hz, y Busey se pregunta si los monitores anunciados a 120 Hz realmente se muestran tan rápido (de acuerdo con algunas pruebas en profundidad en TFTCentral, ciertamente lo hacen). Y como alguien que también ha disfrutado de los juegos a 30 fotogramas por segundo (y a menudo bastante menos) de mis consolas, puedo identificarme con ellos sugiriendo que otros aspectos de las pantallas visuales podrían conectarse mejor con mi percepción visual.

Por otro lado, me encantaría escuchar de los equipos profesionales sobre sus experiencias objetivas con la velocidad de fotogramas y cómo afecta el rendimiento de los jugadores. Quizás corroboren o contradigan el pensamiento actual de la ciencia en este campo. Si los jugadores son tan especiales en lo que respecta a la visión, tal vez deberíamos ser nosotros quienes encabecemos una nueva comprensión de la misma.