Quanti fotogrammi al secondo può davvero vedere locchio umano?

Trascorro troppi dei miei primi teneri minuti in un nuovo gioco con un contatore di framerate in esecuzione nellangolo dello schermo. Gioco, ipersensibile ai più piccoli intoppi, immergendomi nelle impostazioni grafiche per ottimizzare, preoccuparmi, ottimizzare e preoccuparmi di nuovo.

Giuro che non ho sempre quel contatore attivo. Sarebbe malsano, giusto? Ma il framerate è importante per noi. È la misura fondamentale in base alla quale valutiamo sia i nostri rig che le doti tecniche di un gioco. E perchè no? Un contatore di framerate non mente. Riporta un numero semplice e diretto. In un mondo incerto è qualcosa su cui possiamo stare a guardare.

Ma riesci a vedere frame rate elevati? Inizia così una discussione vecchia come i giochi per PC, una guerra costante e confusa in cui lorgoglio si scontra con la scienza traballante. Ma a parte la rabbia di Internet, è una domanda interessante, soprattutto perché riguarda il modo principale in cui viviamo i giochi per computer. Qual è il framerate massimo che locchio umano vede? Quanto è percettibile la differenza tra 30 Hz e 60 Hz? Tra 60 Hz e 144 Hz? Dopo che punto è inutile visualizzare un gioco più velocemente?

La risposta è complessa e piuttosto disordinata. Potresti non essere daccordo con alcune parti di esso; alcuni potrebbero persino farti arrabbiare. Gli esperti di cognizione visiva e visiva, anche quelli che giocano da soli, potrebbero avere una prospettiva molto diversa dalla tua su ciò che è importante delle immagini fluide visualizzate da computer e monitor. Ma la vista e la percezione umana sono una cosa strana e complicata e non funziona come ci si sente.

Aspetti della visione

La prima cosa da capire è che percepiamo in modo diverso aspetti della visione in modo diverso. Rilevare il movimento non è la stessa cosa che rilevare la luce. Unaltra cosa è che le diverse parti dellocchio si comportano in modo diverso. Il centro della tua visione è bravo in cose diverse dalla periferia. E unaltra cosa è che ci sono limiti fisici naturali a ciò che possiamo percepire. Ci vuole tempo prima che la luce che passa attraverso la cornea diventi uninformazione su cui il tuo cervello può agire, e il nostro cervello può elaborare quellinformazione solo a una certa velocità.

Ancora un altro concetto importante: linsieme di ciò che percepiamo è più grande di ciò che qualsiasi elemento del nostro sistema visivo può ottenere. Questo punto è fondamentale per comprendere la nostra percezione della vista.

“Non è possibile prevedere il comportamento dellintero sistema sulla base di una cellula o di un neurone”, mi dice Jordan DeLong. DeLong è assistente professore di psicologia al St Josephs College di Rensselaer, e la maggior parte della sua ricerca riguarda i sistemi visivi. “Possiamo effettivamente percepire cose, come la larghezza di una o due linee che si allineano, più piccole di ciò che può fare un singolo neurone, e questo perché noi stai facendo una media di migliaia e migliaia di neuroni. Il tuo cervello è in realtà molto più preciso di una singola parte di esso. “

Giocatori … a popolazione davvero strana di persone che probabilmente operano vicino ai livelli massimi.

E infine, siamo speciali. I giocatori di giochi per computer hanno alcuni dei migliori occhi in circolazione. “Se lavori con i giocatori, stai lavorando con una popolazione davvero strana di persone che probabilmente stanno operando vicino ai livelli massimi”, afferma DeLong. Questo perché la percezione visiva può essere allenata ei giochi dazione sono particolarmente bravi nelladdestrare la visione .

“unico, uno degli unici modi per aumentare in modo massiccio quasi tutti gli aspetti della tua visione, quindi sensibilità al contrasto, capacità di attenzione e tracciamento di oggetti multipli”, Adrien Chopin, ricercatore post-dottorato in scienze cognitive, mi dice. Così buono, infatti, che i giochi vengono utilizzati nelle terapie visive.

Quindi, prima di arrabbiarsi con i ricercatori che parlano di ciò che framerate puoi e non puoi percepire, datti una pacca sulla spalla: se giochi giochi pieni di azione, probabilmente sei più sensibile ai framerate rispetto alla persona media.

Percepire il movimento

Ora veniamo ad alcuni numeri. La prima cosa a cui pensare è la frequenza di sfarfallio. La maggior parte delle persone percepisce una sorgente di luce tremolante come illuminazione costante a una velocità da 50 a 60 volte al secondo o hertz. Alcune persone possono rilevare un leggero sfarfallio in una lampadina fluorescente a 60 Hz e la maggior parte delle persone vedrà macchie tremolanti attraverso la loro visione se compiono un rapido movimento degli occhi quando guardano le luci posteriori a LED modulate che si trovano in molte auto moderne.

Ma questo offre solo una parte del puzzle quando si tratta di percepire filmati di gioco fluidi.E se hai sentito parlare di studi sui piloti di caccia in cui hanno dimostrato la capacità di percepire unimmagine lampeggiante sullo schermo per 1/250 di secondo, anche questo non è esattamente ciò che riguarda la percezione di immagini di giochi per computer fluide e fluide. . Questo perché i giochi producono immagini in movimento e quindi richiamano sistemi visivi diversi da quelli che elaborano semplicemente la luce.

Ad esempio, cè questa cosa chiamata “legge di Bloch”. Fondamentalmente, è una delle poche leggi nella percezione “, il professor Thomas Busey, associato presidente del dipartimento del dipartimento di psicologia e scienze del cervello dellUniversità dellIndiana, mi dice. Dice che cè un compromesso tra intensità e durata in un lampo di luce che dura meno di 100 ms. Puoi avere un nanosecondo di luce incredibilmente brillante e apparirà come un decimo di secondo di luce fioca. “In generale, le persone non riescono a distinguere tra stimoli brevi, luminosi e lunghi e deboli entro un decimo di secondo di durata”, dice. È un po come il rapporto tra tempo di posa e diaframma in una fotocamera: lasciando molti luce con unapertura ampia e impostando un tempo di posa breve la tua foto sarà altrettanto ben esposta di quella scattata lasciando una piccola quantità di luce con unapertura stretta e impostando un tempo di posa lungo.

Ma mentre abbiamo difficoltà a distinguere lintensità dei lampi di luce inferiori a 10 ms, possiamo percepire artefatti da movimento incredibilmente rapidi. “Devono essere molto specifici e speciali, ma potresti vedere un artefatto a 500 fps se lo desideri”, DeLong mi dice.

La specificità si riferisce al modo in cui percepiamo i diversi tipi di movimento. Se sei seduto immobile e guardi le cose davanti a te che si muovono, è un segnale molto diverso dalla vista che ottieni quando cammini. “Si concentrano su luoghi diversi”, dice DeLong. “La parte centrale della tua visione, la regione foveale, che è la più dettagliata, è in realtà praticamente spazzatura quando si tratta di rilevare il movimento, quindi se stai guardando le cose nella al centro dello schermo in movimento, non è un grosso problema quale sia la frequenza di aggiornamento; non puoi vederlo con quella parte dellocchio. “

Ma alla periferia dei nostri occhi rileviamo il movimento incredibilmente bene. Con uno schermo che riempie la loro visione periferica che si aggiorna a 60 Hz o più, molte persone riferiranno di avere la forte sensazione di muoversi fisicamente. Questo è in parte il motivo per cui le cuffie VR, che possono funzionare nella visione periferica, si aggiornano così velocemente (90 Hz).

Vale anche la pena considerare alcune delle cose che facciamo quando giochiamo, diciamo, uno sparatutto in prima persona. Controlliamo continuamente la relazione tra il movimento del mouse e la vista in un ciclo percettivo di feedback motorio, navighiamo e ci muoviamo nello spazio 3D e stiamo anche cercando e monitorando i nemici. Pertanto, aggiorniamo continuamente la nostra comprensione del mondo del gioco con informazioni visive. Busey afferma che i vantaggi di immagini fluide e rapidamente rinfrescanti derivano dalla nostra percezione del movimento su larga scala piuttosto che dai minimi dettagli.

Ma quanto velocemente possiamo percepire il movimento? Dopo tutto quello che hai letto sopra, puoi probabilmente intuire che non ci sono risposte precise. Ma ci sono alcune risposte definitive, come questa: puoi decisamente percepire la differenza tra 30 Hz e 60 Hz.

Quali framerate possiamo davvero vedere?

“Certamente 60 Hz è meglio di 30 Hz, dimostrabilmente meglio”, dice Busey. Quindi questa è una rivendicazione di Internet annullata. E poiché possiamo percepire il movimento a una velocità maggiore di quella che possiamo fare con una sorgente di luce tremolante a 60 Hz, il livello dovrebbe essere più alto di quello, ma non si attesta su un numero. “Se si tratta di un plateau a 120 Hz o se si ottiene un aumento aggiuntivo fino a 180 Hz, semplicemente non lo so.”

“Penso che in genere, una volta che si supera i 200 fps sembra proprio movimento regolare, reale “, afferma DeLong. Ma in termini più regolari, ritiene che il calo delle persone in grado di rilevare i cambiamenti di uniformità in uno schermo si trovi a circa 90Hz. “Certo, gli appassionati potrebbero essere in grado di distinguere piccolissime differenze, ma per il resto di noi è come se il vino rosso fosse vino rosso.”

Chopin guarda largomento in modo molto diverso. “È chiaro dalla letteratura che non puoi vedere niente più di 20 Hz “, mi dice. E anche se ammetto di aver sbuffato inizialmente nel mio caffè, la sua argomentazione iniziò presto ad avere molto più senso.

Certamente 60 Hz è meglio di 30 Hz, dimostrabilmente meglio.

Mi spiega che quando siamo cercando e classificando elementi come bersagli in uno sparatutto in prima persona, stiamo monitorando più bersagli e rilevando il movimento di piccoli oggetti. “Ad esempio, se prendi il rilevamento del movimento di un piccolo oggetto, qual è la frequenza temporale ottimale di un oggetto che puoi rilevare?”

E gli studi hanno scoperto che la risposta è compresa tra 7 e 13 Hz. Dopodiché, la nostra sensibilità al movimento diminuisce in modo significativo. “Quando si desidera eseguire una ricerca visiva o un monitoraggio visivo multiplo o semplicemente interpretare la direzione del movimento, il cervello acquisirà solo 13 immagini su un secondo di flusso continuo, quindi si calcolerà la media delle altre immagini che si trovano nel mezzo in unimmagine. “

Scoperto dal ricercatore Rufin vanRullen nel 2010, questo accade letteralmente nel nostro cervello: puoi vedere un impulso di attività costante a 13 Hz in un EEG, ed è ulteriormente supportato dallosservazione che possiamo anche sperimentare l “effetto ruota di carro” che si ottiene quando si fotografa un filmato di un oggetto con raggi rotanti. Riprodotto, può sembrare che il metraggio mostri loggetto che ruota nella direzione opposta. “Il cervello fa la stessa cosa”, dice Chopin. “Puoi vederlo senza una telecamera. Dati tutti gli studi, non vediamo alcuna differenza tra 20 Hz e oltre. Passiamo a 24 hz, che è lo standard dellindustria cinematografica. Ma non vedo alcun motivo per andare oltre. “

La cosa importante qui è che Chopin sta parlando del cervello che acquisisce informazioni visive che può elaborare e su cui può agire. Non sta dicendo che non possiamo notare una differenza tra il metraggio a 20 Hz e quello a 60 Hz. “Solo perché puoi vedere la differenza, non significa che puoi essere migliore nel gioco”, dice. “Dopo 24 Hz non migliorerai, ma potresti avere qualche esperienza fenomenologica che è diversa”. Cè una differenza, quindi, tra efficacia ed esperienza.

E mentre Busey e DeLong hanno riconosciuto il fascino estetico di un framerate regolare, nessuno di loro ha ritenuto che il framerate fosse lessenza e la fine del gioco tecnologia che forse facciamo. Per Chopin, la risoluzione è molto più importante. “Siamo molto limitati nellinterpretare la differenza di tempo, ma non abbiamo quasi limiti nellinterpretare la differenza di spazio”, afferma.

Per DeLong, anche la risoluzione è importante, ma solo per la piccola regione centrale dellocchio a cui importa, che comprende solo un paio di gradi del tuo campo visivo. “Alcune delle cose più interessanti che ho visto sono state leye tracking. Perché non eseguiamo la risoluzione completa solo per le aree dellocchio in cui ne abbiamo effettivamente bisogno? ” Ma la sua vera attenzione è sui rapporti di contrasto. “Quando vediamo neri veri e bianchi brillanti è davvero avvincente”, dice.

Quello che sappiamo veramente

Dopo tutto questo, cosa sappiamo veramente? Che il cervello è complicato e non esiste una risposta universale valida per tutti.

• Alcune persone possono percepire lo sfarfallio in una fonte di luce a 50 o 60 Hz. Frequenze di aggiornamento più elevate riducono lo sfarfallio percettibile.
• Rileviamo meglio il movimento alla periferia della nostra visione.
• Il modo in cui percepiamo il lampo di unimmagine è diverso da come percepiamo il movimento costante.
• È più probabile che i giocatori abbiano gli occhi più sensibili e allenati quando si tratta di percepire i cambiamenti nelle immagini.
• Solo perché possiamo percepire la differenza tra i framerate non necessariamente significa che la percezione influisce sul nostro tempo di reazione.

Quindi non è un argomento ordinato e, oltre a tutto questo, dobbiamo anche considerare se i nostri monitor sono effettivamente in grado di trasmettere immagini a questi frame rate elevati.Molti non superano i 60 Hz e Busey si chiede se i monitor pubblicizzati a 120 Hz siano davvero così veloci (secondo alcuni test approfonditi presso TFTCentral, lo fanno certamente). E come qualcuno che ha anche apprezzato i giochi a 30 frame al secondo (e spesso un po meno) resi dalle mie console, posso riferirmi a loro suggerendo che altri aspetti dei display visivi potrebbero connettersi meglio con la mia percezione visiva.

p> Daltra parte, mi piacerebbe sentire dai team professionisti le loro esperienze oggettive con il framerate e come influisce sulle prestazioni dei giocatori. Forse corroboreranno o contraddicono lattuale pensiero della scienza in questo campo. Se i giocatori sono così speciali quando si tratta di visione, forse dovremmo essere noi a guidarne una nuova comprensione.