Kuinka monta kuvaa sekunnissa ihmissilmä todella näkee?

Vietän aivan liian paljon ensimmäisistä tarjous minuutteistani uudessa pelissä ruutukulma, joka kulkee ruudun kulmassa. Pelaan, erittäin herkkä pienimmille vetokoukkuille, upotan grafiikka-asetuksiin sisään ja ulos optimoidakseni ja huolehtiessani, optimoimalla ja huolehtimalla uudelleen.

Vannon, ettei minulla ole sitä laskuria koko ajan. Se olisi epäterveellistä, eikö? Mutta kuvataajuus on meille tärkeä. Se on ydinmittaus, jolla arvioimme sekä lautamme että pelin tekniset leikkaukset. Ja miksi ei? Framerate-laskuri ei valehtele. Se ilmoittaa suoran, yksinkertaisen luvun. Epävarmassa maailmassa voimme olla sen vieressä.

Mutta näetkö suuret kuvataajuudet? Joten alkaa niin vanha väite kuin PC-pelit, jatkuva ja sekava sota, jossa ylpeys taistelee epävakaa tiedettä vastaan. Mutta Internetin raivo syrjään, se on mielenkiintoinen kysymys, varsinkin kun se liittyy ensisijaiseen tapaan kokea tietokonepelejä. Mikä on enimmäisnopeus, jonka ihmissilmä näkee? Kuinka havaittavissa on ero 30 Hz: n ja 60 Hz: n välillä? Välillä 60 Hz – 144 Hz? Minkä ajan jälkeen on turhaa näyttää peliä nopeammin?

Vastaus on monimutkainen ja melko epämääräinen. Et ehkä hyväksy sen osia; jotkut saattavat jopa suututtaa sinut. Silmä- ja visuaalisen kognition asiantuntijoilla, jopa niillä, jotka itse pelaavat pelejä, voi hyvinkin olla aivan erilainen näkökulma kuin sinä, mikä on tärkeää virtaavien kuvien tietokoneiden ja näyttöjen näytössä. Mutta ihmisen näky ja havainnointi on outo ja monimutkainen asia, eikä se toimi aivan kuin miltä tuntuu.

Näön näkökohdat

Ensinnäkin on ymmärrettävä, että koemme erilaiset näkökykyä eri tavalla. Liikkeen havaitseminen ei ole sama kuin valon havaitseminen. Toinen asia on, että silmän eri osat toimivat eri tavoin. Näkökeskuksesi on hyvä erilaisissa asioissa kuin reuna-alueilla. Ja toinen asia on, että sille, mitä voimme havaita, on luonnollisia, fyysisiä rajoja. Sarveiskalvon läpi kulkevasta valosta tulee aikaa, josta aivosi voivat toimia, ja aivomme voivat käsitellä kyseistä tietoa vain tietyllä nopeudella.

Vielä yksi tärkeä käsite: koko havaitsemamme on suurempi kuin mitä jokin visuaalisen järjestelmämme osa voi saavuttaa. Tämä kohta on olennainen näkökäsityksen ymmärtämiselle.

”Et voi ennustaa koko järjestelmän käyttäytymistä yhden solun tai yhden neuronin perusteella”, kertoo minulle Jordan DeLong. DeLong on apulaisprofessori. psykologia St Josephs Collegessa Rensselaerissa, ja suurin osa hänen tutkimuksestaan kohdistuu visuaalisiin järjestelmiin. ”Voimme todellakin havaita asioita, kuten viivan leveyden tai kahden linjaavan linjan, pienemmän kuin mitä yksittäinen hermosolu voi tehdä, ja se johtuu siitä, että me keskimäärin tuhansia ja tuhansia neuroneja. Aivosi ovat itse asiassa tarkempia kuin yksi yksittäinen osa sitä. ”

Pelaajat … a todella outo väestö ihmisistä, jotka todennäköisesti toimivat lähellä maksimitasoa.

Ja lopuksi olemme erityisiä. Tietokonepelien pelaajilla on joitain parhaita silmiä. ”Jos työskentelet pelaajien kanssa, työskentelet todella oudon ihmisjoukon kanssa, jotka todennäköisesti toimivat lähellä suurinta mahdollista tasoa”, sanoo DeLong. Tämä johtuu siitä, että visuaalista havainnointia voidaan kouluttaa, ja toimintapelit ovat erityisen hyviä visioille .

”ainutlaatuinen, yksi ainoista tavoista lisätä massiivisesti lähes kaikkia näkökykyäsi, joten kontrastiherkkyyttä, huomiota ja monien esineiden seurantaa”, Adrien Chopin, kognitiivisten tieteiden tutkijatohtori, kertoo minulle. Niin hyvä, itse asiassa, että pelejä käytetään visuaalihoidoissa.

Joten ennen kuin suutut siitä, että tutkijat puhuvat siitä, mitä kuvataajuuksia voit ja joita et voi havaita, taputa itseäsi selälle: jos pelaat vauhdikkaita pelejä, olet todennäköisesti paremmin havainnollinen kehysnopeuksista kuin tavallinen ihminen.

Havaitseva liike

Nyt päästään joihinkin numeroihin. Ensimmäinen ajateltava asia on välkyntätaajuus. Useimmat ihmiset havaitsevat välkkyvän valonlähteen tasaisena valaistuksena nopeudella 50-60 kertaa sekunnissa, tai hertsiä. Jotkut ihmiset havaitsevat pienen välkkymisen 60 Hz: n loistelampussa, ja useimmat ihmiset näkevät välkkyviä tahroja näkymässään, jos he tekevät nopeasti silmänliikkeitä katsellessaan moduloituja LED-takavaloja, joita löytyy monista moderneista autoista.

Mutta tämä tarjoaa vain osan palapelistä, kun on kyse sujuvan pelimateriaalin havaitsemisesta.Ja jos olet kuullut hävittäjälentäjien tutkimuksista, joissa he ovat osoittaneet kykynsä havaita ruudulla välähdetyn kuvan 1/250-sekunnin ajan, ei myöskään ole aivan sitä, mitä käsitys sujuvista, virtaavista tietokonepelikuvista on . Tämä johtuu siitä, että pelit tuottavat liikkuvia kuvia ja kutsuvat siksi erilaisia visuaalisia järjestelmiä järjestelmiin, jotka yksinkertaisesti käsittelevät valoa.

Esimerkkinä on tämä Blochin laki. ”Periaatteessa se on yksi harvoista käsityksistä”, professori Thomas Busey osaston puheenjohtaja Indianan yliopiston psykologisten ja aivotieteiden laitoksella, kertoo minulle. Siinä sanotaan, että voimakkuuden ja keston välillä on kompromissi alle 100 ms: n pituisessa valonsäteessä. Sinulla voi olla nanosekunnin uskomattoman kirkas valo, ja se näyttää samalta kuin kymmenes sekunti hämärää valoa. ”Yleensä ihmiset eivät pysty erottamaan lyhyitä, kirkkaita ja pitkiä, himmeitä ärsykkeitä kymmenesosassa sekunnissa”, hän sanoo. Se on vähän kuin suljinnopeuden ja aukon suhde kamerassa: antamalla paljon valaise sisään suurella aukolla ja asettamalla lyhyt suljinnopeus valokuvaasi valaistetaan yhtä hyvin kuin otettuna ottamalla pieni määrä valoa kapeaan aukkoon ja asettamalla pitkä suljinnopeus.

Mutta vaikka meillä on vaikeuksia erottaa alle 10 ms: n valon välähdysten voimakkuutta, voimme havaita uskomattoman nopeita liikeartefakteja. ”Niiden on oltava hyvin spesifisiä ja erikoisia, mutta jos haluat, voit nähdä artefaktin nopeudella 500 kuvaa sekunnissa”, DeLong kertoo minulle.

Spesifisyys liittyy tapaan, jolla havaitsemme erityyppisiä liikkeitä. Jos istut paikallasi ja katsot edessäsi liikkuvia asioita, se on hyvin erilainen signaali näkymään, jonka saat kävelemällä. ”Ne keskittyvät eri paikkoihin”, DeLong sanoo. ”Visiosi keskiosa, foveaalialue, joka on yksityiskohtaisin, on oikeastaan melko paljon roskaa liikkeen havaitsemisessa, joten jos katsot asioita keskellä näyttöä liikkuu, ei ole niin iso juttu, mikä virkistystaajuus on; et voi nähdä sitä silmäsi osalla. ”

Mutta silmiemme kehällä havaitsemme liikkeen uskomattoman hyvin. Kun näyttö täyttää ääreisnäkynsä, joka päivittyy 60 Hz: llä tai enemmän, monet ihmiset ilmoittavat olevansa voimakkaasti tunne liikkuvansa fyysisesti. Siksi VR-kuulokkeet, jotka voivat toimia ääreisnäkymässä, päivittyvät niin nopeasti (90 Hz).

On myös syytä harkita joitain asioita, joita teemme pelatessamme, esimerkiksi ensimmäisen persoonan ampuja. Valvomme jatkuvasti hiiren liikkeen ja näkymän suhdetta havainnollisessa moottori-palautesilmukassa, navigoimme ja liikkumme 3D-tilassa ja etsimme ja seuraamme myös vihollisia. Siksi päivitämme jatkuvasti ymmärrystämme pelin maailmasta visuaalisilla tiedoilla. Busey sanoo, että sujuvan, nopeasti virkistävän kuvan edut syntyvät mielestämme suurista liikkeistä eikä hienoista yksityiskohdista.

Mutta kuinka nopeasti voimme havaita liikkeen? Kaiken edellä lukemasi jälkeen voit luultavasti arvata, että tarkkoja vastauksia ei ole. Mutta on joitain lopullisia vastauksia, kuten tämä: voit varmasti havaita 30 Hz: n ja 60 Hz: n erot.

Mitä kuvataajuuksia voimme todella nähdä?

”Varmasti 60 Hz on parempi kuin 30 Hz, todistettavasti parempi”, Busey sanoo. Joten yksi Internet-vaatimus kumosi. Ja koska voimme havaita liikkeen suuremmalla nopeudella kuin 60 Hz: n välkkyvä valonlähde, tason tulisi olla sitä korkeampi, mutta hän ei pysy numeron vieressä. ”Enkö tiedä, ovatko nämä tasangot taajuudella 120 Hz vai saitko lisävahvistuksen jopa 180 Hz: iin asti.”

”Luulen, että tyypillisesti, kun nouset yli 200 kuvaa sekunnissa, se näyttää vain säännöllinen, tosielämän liike ”, DeLong sanoo. Mutta tavallisemmin sanottuna hän katsoo, että pudotus ihmisissä, jotka pystyvät havaitsemaan näytön sileyden muutokset, on noin 90 Hz: n taajuudella. ”Toki harrastajat saattavat pystyä kertomaan pienille pienille eroille, mutta meille kaikille se on kuin punaviini olisi punaviini.”

Chopin tarkastelee aihetta hyvin eri tavalla. ”Kirjallisuudesta on selvää, että et näe mitään enempää kuin 20 Hz ”, hän kertoo minulle. Ja vaikka myönnänkin, että olen ensin kuorinnut kahviini, hänen väitteensä alkoivat pian olla järkevämpiä.

Varmasti 60 Hz on parempi kuin 30 Hz, todistettavasti parempi.

Hän selittää minulle, että kun olemme Kun etsimme ja luokitellaan elementtejä kohteiksi ensimmäisen persoonan ampujassa, seuraamme useita kohteita ja havaitsemme pienten esineiden liikkeen. ”Esimerkiksi, jos otat pienen objektin liiketunnistuksen, mikä on kohteen optimaalinen ajallinen taajuus, jonka voit havaita?”

Ja tutkimusten mukaan vastaus on välillä 7-13 Hz. Sen jälkeen herkkyys liikkeelle laskee merkittävästi. ”Kun haluat tehdä visuaalisen haun tai useita visuaalisia seurantoja tai vain tulkita liikkeen suuntaa, aivosi ottavat vain 13 kuvaa sekunnista jatkuvaa virtausta, joten keskiarvo muut kuvat, jotka ovat välissä yhdeksi kuvaksi. ”

Tutkija Rufin vanRullen löysi vuonna 2010 tämän kirjaimellisesti aivojemme sisällä: EEG: ssä näkyy tasainen 13 Hz: n toimintapulssi, ja sitä tuetaan edelleen havaitsemalla, että voimme kokea myös vaunupyörän vaikutuksen, jonka saat, kun otat kuvamateriaalia pyörivästä puhalletusta esineestä. Toistettuna kuvamateriaali voi näyttää osoittavan kohteen pyörivän vastakkaiseen suuntaan. ”Aivot tekevät saman asian”, sanoo Chopin. ”Voit nähdä tämän ilman kameraa. Kaikkien tutkimusten perusteella emme näe eroa 20 Hz: n ja yli. Mennään 24 Hz: iin, joka on elokuvateollisuuden standardi. Mutta en näe mitään syytä mennä sen yläpuolelle. ”

Tärkeää tässä on, että Chopin puhuu aivojen hankkivasta visuaalista tietoa, jota se voi käsitellä ja johon se voi toimia. Hän ei sano, ettemme voi huomata eroa 20 Hz: n ja 60 Hz: n välillä. ”Pelkästään sen vuoksi, että näet eron, se ei tarkoita sitä, että voit olla parempi pelissä”, hän sanoo. ”24 Hz: n jälkeen et tule paremmaksi, mutta sinulla voi olla erilainen fenomenologinen kokemus.” Siksi tehokkuuden ja kokemuksen välillä on ero.

Ja vaikka Busey ja DeLong tunnustivat sujuvan kuvanopeuden esteettisen vetovoiman, kukaan heistä ei tuntenut, että kuvataajuus on pelaamisen kaikki ja kaikki. tekniikkaa, jota ehkä teemme. Chopinille päätöslauselma on paljon tärkeämpi. ”Meillä on hyvin rajallinen tulkinta aikaeroista, mutta meillä ei ole lainkaan rajoja tulkita avaruuseroja”, hän sanoo.

DeLongille päätöslauselma on myös tärkeä, mutta vain pienelle, keskialueelle silmästä, joka välittää siitä, joka käsittää vain pari astetta näkökentästäsi. ”Joitakin kiinnostavimpia juttuja, joita olen nähnyt, ovat olleet silmänseuranta. Miksi emme tee täyttä tarkkuutta vain silmäalueille, joihin sitä todella tarvitsemme? ” Mutta hänen todellinen painopiste on kontrastisuhteissa. ”Kun näemme todella tosi mustat ja kirkkaat valkoiset, se on todella pakottavaa”, hän sanoo.

Mitä me todella tiedämme

Loppujen lopuksi mitä me todella tiedämme? Että aivot on monimutkainen ja että ei todellakaan ole kaikille sopivia yleismaailmallisia vastauksia.

• Jotkut ihmiset voivat havaita välkkymisen 50 tai 60 Hz: n valonlähteessä. Suuremmat virkistystaajuudet vähentävät havaittavaa välkkymistä.
• Havaitsemme liikkeen paremmin näkömme kehällä.
• Tapa, jolla havaitsemme kuvan salaman, on erilainen kuin tapa, jolla havaitsemme jatkuvan liikkeen.
• Pelaajilla on todennäköisemmin joitain herkimpiä, koulutetuimpia silmiä kuvamuutosten havaitsemisessa.
• Pelkästään siksi, että pystymme havaitsemaan kuvataajuuksien välisen eron, ei välttämättä tarkoittaa, että havainto vaikuttaa reaktioaikaamme.

Joten se ei ole siisti aihe, ja kaiken tämän lisäksi meidän on myös harkittava, pystyvätkö monitorimme todella tuottamaan kuvia näillä korkeat kuvataajuudet.Monet eivät mene yli 60 Hz: n, ja Busey kysyy, näytetäänkö 120 Hz: n näytöllä näytetyt näytöt todella nopeasti (joidenkin TFTCentralissa tekemien vakavien perusteellisten testien mukaan ne varmasti näyttävät). Ja koska joku, joka on myös nauttinut peleistä konsolini tarjoamilla 30 kuvaa sekunnissa (ja usein melko vähemmän), voin liittyä heihin ehdottaen, että muut visuaalisten näyttöjen näkökohdat saattavat liittyä paremmin visuaaliseen havainnointini. p> Toisaalta haluaisin mielelläni kuulla pro-tiimeiltä heidän objektiivisista kokemuksistaan kehystystaajuudella ja miten se vaikuttaa pelaajien suorituskykyyn. Ehkä ne vahvistavat tai ovat ristiriidassa tieteen tämänhetkisen ajattelun kanssa. Jos pelaajat ovat niin erityisiä näkemyksensä suhteen, kenties meidän pitäisi olla keinoja johtaa uutta ymmärrystä siitä.