Hvor mange billeder pr. Sekund kan det menneskelige øje virkelig se?

Jeg bruger alt for mange af mine første udbudsminutter i et nyt spil med en framerate-tæller, der kører i hjørnet af min skærm. Jeg spiller, hyperfølsom over for de mindste træk, dypper ind og ud af grafikindstillingerne for at optimere og bekymre mig og optimere og bekymre dig igen.

Jeg sværger, at jeg ikke har den tæller, der går hele tiden. Det ville være usundt, ikke? Men framerate er vigtigt for os. Det er kernemåling, hvormed vi vurderer både vores rigge og et spil tekniske koteletter. Og hvorfor ikke? En billedtæller lyver ikke. Det rapporterer et lige, simpelt tal. I en usikker verden er det noget, vi kan stå ved.

Men kan du se høje rammer? Så starter et argument så gammelt som pc-spil, en konstant og forvirret krig, hvor stolthed kolliderer med rystende videnskab. Men internet raseri til side, det er et interessant spørgsmål, især da det beskæftiger sig med den primære måde, vi oplever computerspil på. Hvad er det maksimale billede, som det menneskelige øje ser? Hvor synlig er forskellen mellem 30 Hz og 60 Hz? Mellem 60 Hz og 144 Hz? Efter hvilket punkt er det meningsløst at vise et spil hurtigere?

Svaret er komplekst og ret rodet. Du er muligvis ikke enig i dele af det; nogle kan endda gøre dig sur. Øjen- og visuel erkendelseseksperter, selv dem, der spiller spil selv, kan godt have et helt andet perspektiv end dig om, hvad der er vigtigt ved de flydende billedcomputere og skærme. Men menneskeligt syn og opfattelse er en underlig og kompliceret ting, og det virker ikke helt som det føles.

Aspekter af vision

Den første ting at forstå er, at vi opfatter forskellige aspekter af vision anderledes. Detektering af bevægelse er ikke det samme som detektering af lys. En anden ting er, at forskellige dele af øjet fungerer anderledes. I midten af din vision er god til andre ting end periferien. Og en anden ting er, at der er naturlige, fysiske grænser for, hvad vi kan opfatte. Det tager tid for lyset, der passerer gennem din hornhinde, at blive information, som din hjerne kan handle om, og vores hjerner kan kun behandle denne information med en bestemt hastighed.

Endnu en anden vigtigt koncept: hele det, vi opfatter, er større end hvad et enkelt element i vores visuelle system kan opnå. Dette punkt er grundlæggende for at forstå vores opfattelse af visionen.

“Du kan ikke forudsige hele systemets opførsel baseret på en celle eller en neuron,” fortæller Jordan DeLong. DeLong er adjunkt i psykologi ved St Josephs College i Rensselaer, og størstedelen af hans forskning handler om visuelle systemer. ”Vi kan faktisk opfatte ting, som bredden på en linje eller to linjer, der er på linie, mindre end hvad en individuel neuron kan gøre, og det er fordi vi har et gennemsnit på over tusinder og tusinder af neuroner. Din hjerne er faktisk langt mere præcis end en individuel del af den. ”

Spillere … a virkelig underlig befolkning af mennesker, der sandsynligvis opererer tæt på maksimale niveauer.

Og endelig er vi specielle. Computerspilspillere har nogle af de bedste øjne rundt. “Hvis du arbejder med spillere, arbejder du med en virkelig underlig befolkning af mennesker, der sandsynligvis opererer tæt på maksimale niveauer,” siger DeLong. Det er fordi visuel opfattelse kan trænes, og actionspil er særligt gode til at træne vision .

“unik, en af de eneste måder til massivt at øge næsten alle aspekter af din vision, så kontrastfølsomhed, opmærksomhedsevner og multiple objektsporing,” Adrien Chopin, en post-doc forsker inden for kognitiv videnskab, fortæller mig. Så godt, faktisk, at spil bruges i visuelle terapier.

Så før du bliver sur over forskere, der taler om, hvilke rammer du kan og ikke kan opfatte, skal du klappe dig selv på ryggen: hvis du spiller actiontunge spil, du er sandsynligvis mere opmærksom på framerates end den gennemsnitlige person.

At opfatte bevægelse

Lad os nu komme til nogle tal. Den første ting at tænke på er flimmerfrekvens. De fleste mennesker opfatter en flimrende lyskilde som konstant belysning med en hastighed på 50 til 60 gange i sekundet eller hertz. Nogle mennesker kan registrere en let flimmer i en 60 Hz fluorescerende pære, og de fleste mennesker vil se flimrende udstrygninger over deres syn, hvis de foretager en hurtig øjenbevægelse, når de ser på de modulerede LED-baglygter, der findes i mange moderne biler.

Men dette tilbyder kun en del af puslespillet, når det kommer til at opfatte flydende glatte spiloptagelser.Og hvis du har hørt om undersøgelser af jagerpiloter, hvor de har demonstreret en evne til at opfatte et billede, der blinkede på skærmen i 1/250 sekund, er det heller ikke helt, hvad opfattelsen af glatte, flydende computerspilbilleder handler om . Det skyldes, at spil udsender bevægelige billeder og derfor påkalder forskellige visuelle systemer til dem, der simpelthen behandler lys.

Som et eksempel er der denne ting, der hedder Blochs lov. “Dybest set er det en af de få love i opfattelsen,” Professor Thomas Busey, associeret institutleder ved Indiana Universitets Institut for Psykologisk og Hjernevidenskab, fortæller mig. Der står, at der er en afvejning mellem intensitet og varighed i et lysglimt, der varer mindre end 100 ms. Du kan få et nanosekund af utroligt stærkt lys, og det ser ud som det tiendedels sekund af svagt lys. ”Generelt kan folk ikke skelne mellem korte, lyse og lange, svage stimuli inden for en tiendedels sekund,” siger han. Det ligner lidt forholdet mellem lukkerhastighed og blænde i et kamera: ved at lade masser af lys ind med en bred blændeåbning og indstil en kort lukkerhastighed, bliver dit fotografi lige så godt eksponeret som et taget ved at lade en lille mængde lys med en smal blænde og indstille en lang lukkerhastighed.

Men mens vi har problemer med at skelne mellem intensiteten af lysglimt mindre end 10 ms, kan vi opfatte utrolige hurtige bevægelsesgenstande. “De skal være meget specifikke og specielle, men du kunne se en artefakt ved 500 fps, hvis du ville,” DeLong fortæller mig.

Specificiteten vedrører den måde, vi opfatter forskellige typer bevægelser på. Hvis du sidder stille og ser tingene foran dig bevæger dig rundt, er det et meget andet signal til den udsigt, du får, når du går sammen. ”De centrerer på forskellige steder,” siger DeLong. “Den midterste del af din vision, den foveale region, som er den mest detaljerede, er faktisk stort set skrald, når det kommer til at detektere bevægelse, så hvis du ser ting i midt på skærmen bevæger sig, er det ikke så meget, hvad opdateringshastigheden er; du kan umuligt se det med den del af dit øje. “

Men ude i periferien af vores øjne registrerer vi bevægelse utroligt godt. Med en skærm, der fylder deres perifere syn, der opdateres ved 60 Hz eller mere, rapporterer mange mennesker, at de har den stærke fornemmelse af, at de bevæger sig fysisk. Det er dels, hvorfor VR-headset, som kan fungere i den perifere vision, opdateres så hurtigt (90 Hz).

Det er også værd at overveje nogle af de ting, vi laver, når vi spiller, siger, en first person shooter. Vi kontrollerer løbende forholdet mellem vores musebevægelse og udsigten i en perceptuel motor-feedback-loop, vi navigerer og bevæger os gennem 3D-rummet, og vi søger også og sporer fjender. Vi opdaterer derfor løbende vores forståelse af spillets verden med visuel information. Busey siger, at fordelene ved glatte, hurtigt forfriskende billeder kommer i vores opfattelse af stor bevægelse i stedet for fine detaljer.

Men hvor hurtigt kan vi opfatte bevægelse? Efter alt det, du har læst ovenfor, kan du sandsynligvis gætte, at der ikke er nogen præcise svar. Men der er nogle endelige svar som denne: du kan helt sikkert opfatte forskellen mellem 30 Hz og 60 Hz.

Hvilke rammer kan vi virkelig se?

“Bestemt 60 Hz er bedre end 30 Hz, beviseligt bedre,” siger Busey. Så det er en internetpåstand ophævet. Og da vi kan opfatte bevægelse med en højere hastighed end vi kan med en 60 Hz flimrende lyskilde, skal niveauet være højere end det, men han vil ikke stå ved et tal. “Om de plateauer ved 120 Hz eller om du får en ekstra boost op til 180 Hz, ved jeg bare ikke.”

“Jeg tror typisk, når du kommer op over 200 bps, ser det bare ud som regelmæssig, virkelig bevægelse, ”siger DeLong. Men mere regelmæssigt føler han, at frafaldet hos mennesker, der er i stand til at opdage ændringer i glathed på en skærm, ligger på omkring 90Hz. ”Sikker på, entusiaster kan muligvis fortælle små små forskelle, men for resten af os er det som om rødvin er rødvin.”

Chopin ser meget anderledes på emnet. ”Det fremgår af litteraturen, at du kan ikke se mere end 20 Hz, ”fortæller han mig. Og mens jeg indrømmer, at jeg oprindeligt fnysede i min kaffe, begyndte hans argument snart at give meget mere mening.

Bestemt 60 Hz er bedre end 30 Hz, påviseligt bedre.

Han forklarer mig, at når vi er søger efter og kategoriserer elementer som mål i en first person shooter, vi sporer flere mål og registrerer bevægelse af små objekter. “Hvis du for eksempel tager bevægelsesdetektering af et lille objekt, hvad er den optimale tidsmæssige frekvens af et objekt, som du kan registrere?”

Og undersøgelser har fundet ud af, at svaret er mellem 7 og 13 Hz. Derefter falder vores følsomhed over for bevægelse betydeligt. “Når du ønsker at foretage visuel søgning eller multiple visuel sporing eller bare fortolke bevægelsesretning, tager din hjerne kun 13 billeder ud af et sekund kontinuerligt flow, så du vil gennemsnitliggøre de andre billeder der er imellem til et billede. ”

Opdaget af forsker Rufin vanRullen i 2010, sker dette bogstaveligt talt i vores hjerner: du kan se en konstant 13 Hz puls af aktivitet i en EEG, og den understøttes yderligere ved iagttagelsen af, at vi også kan opleve den vognhjuleffekt, du får, når du fotograferer optagelser af en spindende snakket genstand. Afspilt kan optagelser se ud til at vise objektet, der roterer i den modsatte retning. ”Hjernen gør det samme,” siger Chopin, “du kan se dette uden et kamera. I betragtning af alle undersøgelserne ser vi ingen forskel mellem 20 Hz og derover. Lad os gå til 24 Hz, hvilket er filmindustriens standard. Men jeg kan ikke se noget punkt der går over det. ”

Det vigtige her er, at Chopin taler om, at hjernen erhverver visuel information, som den kan behandle, og som den kan handle på. Han siger ikke, at vi ikke kan se en forskel mellem 20 Hz og 60 Hz optagelser. ”Bare fordi du kan se forskellen, betyder det ikke, at du kan blive bedre i spillet,” siger han. „Efter 24 Hz bliver du ikke bedre, men du kan have en fænomenologisk oplevelse, der er anderledes.” Der er derfor en forskel mellem effektivitet og erfaring.

Og mens Busey og DeLong anerkendte den æstetiske appel af en glat framerate, følte ingen af dem, at framerate er det mest alt-i-en-slut-spil. teknologi, som vi måske gør. For Chopin er opløsning langt vigtigere. “Vi er meget begrænsede i fortolkningen af forskellen i tid, men vi har næsten ingen grænser for fortolkningen af forskellen i rummet,” siger han.

For DeLong er opløsning også vigtig, men kun for den lille, centrale region af det øje, der bryr sig om det, som kun omfatter et par grader af dit synsfelt. ”Nogle af de mest overbevisende ting, jeg har set, har været med eye-tracking. Hvorfor tager vi ikke kun fuld opløsning for de områder af øjet, hvor vi faktisk har brug for det? ” Men hans virkelige fokus er på kontrastforhold. “Når vi ser ægte sorte og lyse hvide, er det virkelig overbevisende,” siger han.

Hvad vi virkelig ved

Når alt kommer til alt, hvad ved vi virkelig? At hjernen er kompliceret, og at der virkelig ikke er noget universelt svar, der gælder for alle.

• Nogle mennesker kan opleve flimringen i en 50 eller 60 Hz lyskilde. Højere opdateringshastigheder reducerer den synlige flimmer.
• Vi registrerer bevægelse bedre i periferien af vores vision.
• Den måde, vi opfatter flash på et billede på, er anderledes end hvordan vi opfatter konstant bevægelse.
• Spillere har større sandsynlighed for at have nogle af de mest følsomme, trænede øjne, når det kommer til at opfatte ændringer i billedsprog.
• Bare fordi vi kan opfatte forskellen mellem billedformater, behøver det ikke nødvendigvis betyder, at opfattelse påvirker vores reaktionstid.

Så det er ikke et ryddeligt emne, og ud over alt dette skal vi også overveje, om vores skærme faktisk er i stand til at udsende billeder ved disse høje rammer.Mange går ikke over 60 Hz, og Busey stiller spørgsmålstegn ved, om skærme, der annonceres ved 120 Hz, virkelig viser det hurtigt (ifølge nogle seriøst dybtgående test hos TFTCentral gør de bestemt). Og som en person, der også har nydt spil i de 30 billeder pr. Sekund (og ofte ret mindre) gengivet af mine konsoller, kan jeg forholde mig til dem, der antyder, at andre aspekter af visuelle skærme muligvis forbinder bedre med min visuelle opfattelse. p> På den anden side vil jeg meget gerne høre fra pro-hold om deres objektive oplevelser med framerate og hvordan det påvirker spillerens ydeevne. Måske vil de bekræfte eller modsige videnskabens nuværende tænkning på dette område. Hvis spillere er så specielle, når det kommer til vision, skal vi måske være dem, der står i spidsen for en ny forståelse af det.