Câte cadre pe secundă poate vedea cu adevărat ochiul uman?

Petrec mult prea multe din primele mele minute licitate într-un nou joc cu un contor framerate care rulează în colțul ecranului meu. Mă joc, hipersensibil la cele mai mici cârlige, intrând și ieșind din setările grafice pentru a optimiza și a vă face griji, și a optimiza și a vă face din nou griji.

Jur că nu am contorul acela care merge tot timpul. Ar fi nesănătos, nu? Dar framerate-ul este important pentru noi. Este măsurarea de bază prin care evaluăm atât platformele noastre, cât și cotletele tehnice ale unui joc. De ce nu? Un contor framerate nu minte. Raportează un număr simplu și drept. Într-o lume nesigură, este ceva ce putem sta deoparte.

Dar puteți vedea rate de cadru mari? Așa începe un argument la fel de vechi ca jocurile pe PC, un război constant și confuz în care mândria se ciocnește cu știința tremurată. Dar furia pe internet este deoparte, este o întrebare interesantă, mai ales că se implică în modul principal în care experimentăm jocurile pe computer. Care este frecvența maximă pe care o vede ochiul uman? Cât de perceptibilă este diferența dintre 30 Hz și 60 Hz? Între 60 Hz și 144 Hz? După ce punct este inutil să afișezi un joc mai repede?

Răspunsul este complex și destul de dezordonat. Este posibil să nu fiți de acord cu anumite părți ale acestuia; unele pot chiar să te înfurie. Experții în cunoaștere oculară și vizuală, chiar și cei care joacă singuri jocuri, ar putea avea o perspectivă foarte diferită de cea a dvs. despre ceea ce este important la afișarea computerelor și a monitoarelor. Dar vederea și percepția umană este un lucru ciudat și complicat și nu funcționează așa cum se simte.

Aspecte ale vederii

Primul lucru pe care trebuie să îl înțelegem este că percepem diferite aspectele viziunii diferit. Detectarea mișcării nu este același lucru cu detectarea luminii. Un alt lucru este că diferite părți ale ochiului au performanțe diferite. Centrul viziunii dvs. este bun la lucruri diferite de periferie. Și un alt lucru este că există limite naturale, fizice la ceea ce putem percepe. Este nevoie de timp pentru ca lumina care trece prin corneea dvs. să devină informații asupra cărora creierul dvs. poate acționa, iar creierul nostru poate procesa aceste informații doar la o anumită viteză.

Încă o altă concept important: ansamblul a ceea ce percepem este mai mare decât ceea ce poate realiza orice element al sistemului nostru vizual. Acest punct este fundamental pentru a înțelege percepția noastră asupra vederii.

„Nu poți prezice comportamentul întregului sistem pe baza unei celule sau a unui neuron”, îmi spune Jordan DeLong. DeLong este profesor asistent de psihologie la St Josephs College din Rensselaer, iar majoritatea cercetărilor sale se referă la sistemele vizuale. „Putem percepe de fapt lucruri, cum ar fi lățimea unei linii sau două linii aliniate, mai mici decât ceea ce poate face un neuron individual și asta pentru că noi faci o medie de peste mii și mii de neuroni. De fapt, creierul tău este mult mai precis decât o parte individuală a acestuia. ”

Jucători … a populație cu adevărat ciudată de oameni care funcționează probabil aproape de nivelurile maxime.

Și, în sfârșit, suntem speciali. Jucătorii de jocuri pe computer au unii dintre cei mai buni ochi în jur. „Dacă lucrați cu jucători, lucrați cu o populație foarte ciudată de oameni care probabil funcționează aproape de nivelurile maxime”, spune DeLong. Asta pentru că percepția vizuală poate fi antrenată, iar jocurile de acțiune sunt deosebit de bune la antrenarea viziunii .

„unic, una dintre singurele modalități de a crește masiv aproape toate aspectele viziunii tale, deci sensibilitatea la contrast, abilitățile de atenție și urmărirea obiectelor multiple”, Adrien Chopin, cercetător post-doc în științe cognitive, îmi spune. De fapt, atât de bine, încât jocurile sunt folosite în terapiile vizuale.

Așadar, înainte de a te enerva de cercetătorii care vorbesc despre ce framerate poți și ce nu poți percepe, dă-te pe spate: dacă te joci jocuri grele de acțiune, probabil că sunteți mai perspicace asupra cadrelor de cadre decât persoana obișnuită.

Percepția mișcării

Acum să trecem la câteva numere. Primul lucru la care trebuie să ne gândim este frecvența pâlpâirii. Majoritatea oamenilor percep o sursă de lumină pâlpâitoare ca o iluminare constantă la o rată de 50 până la 60 de ori pe secundă, sau hertz. Unii oameni pot detecta o ușoară pâlpâire într-o bec fluorescentă de 60 Hz, iar majoritatea oamenilor vor vedea froti pâlpâitoare în viziune dacă fac o mișcare rapidă a ochilor atunci când se uită la luminile din spate cu LED-uri modulate găsite în multe mașini moderne.

Dar acest lucru oferă doar o parte a puzzle-ului atunci când vine vorba de a percepe imagini fluide ale jocului.Și dacă ați auzit despre studii efectuate pe piloți de vânătoare în care au demonstrat abilitatea de a percepe o imagine fulgerată pe ecran timp de 1 / 250th dintr-o secundă, nu este chiar ceea ce percepția imaginilor de jocuri de calculator fluide și curgătoare este despre . Acest lucru se datorează faptului că jocurile produc imagini în mișcare și, prin urmare, invocă sisteme vizuale diferite celor care pur și simplu procesează lumina.

De exemplu, există acest lucru numit legea lui Bloch. „Practic, este una dintre puținele legi în percepție”, a declarat profesorul Thomas Busey, asociat presedinte de departament la Departamentul de Stiinte Psihologice si Brainice ale Universitatii Indiana, imi spune. Se spune că există un compromis între intensitate și durată într-un fulger de lumină care durează mai puțin de 100 ms. Puteți avea o nanosecundă de lumină incredibil de strălucitoare și va apărea la fel ca o zecime de secundă de lumină slabă. „În general, oamenii nu pot distinge între stimuli scurți, luminoși și lungi, slabi, într-o durată de o zecime de secundă”, spune el. Seamănă puțin cu relația dintre viteza obturatorului și diafragma într-o cameră: lăsând o mulțime de luminați-vă cu o deschidere largă și setați o viteză de expunere scurtă fotografia dvs. va fi la fel de bine expusă ca și cea făcută lăsând o cantitate mică de lumină cu o deschidere îngustă și setând o viteză de expunere lungă.

Dar, deși avem dificultăți în a distinge intensitatea blițurilor de lumină mai mici de 10 ms, putem percepe artefacte de mișcare incredibil de rapide. „Trebuie să fie foarte specifice și speciale, dar ați putea vedea un artefact la 500 fps dacă doriți”, DeLong îmi spune.

Specificitatea se referă la modul în care percepem diferite tipuri de mișcare. Dacă stați nemișcat și urmăriți lucrurile din fața dvs. mișcându-vă, este un semnal foarte diferit față de vederea pe care o aveți când mergeți de-a lungul. „Se concentrează pe diferite locuri”, spune DeLong. „Partea de mijloc a viziunii tale, regiunea foveală, care este cea mai detaliată, este de fapt destul de mult gunoi atunci când vine vorba de detectarea mișcării, deci dacă urmărești lucrurile în mijlocul ecranului se mișcă, nu este atât de mare ceea ce este rata de reîmprospătare; nu o puteți vedea cu acea parte a ochiului. ”

Dar în periferia ochilor noștri detectăm mișcarea incredibil de bine. Cu un ecran care își umple vederea periferică care se actualizează la 60 Hz sau mai mult, mulți oameni vor spune că au sentimentul puternic că se mișcă fizic. Acesta este parțial motivul pentru care căștile VR, care pot funcționa în vederea periferică, se actualizează atât de repede (90 Hz).

Merită, de asemenea, să luăm în considerare câteva dintre lucrurile pe care le facem atunci când jucăm, să zicem, un shooter la prima persoană. Controlăm continuu relația dintre mișcarea mouse-ului și vizualizarea într-o buclă perceptuală de feedback-motor, navigăm și ne deplasăm prin spațiul 3D și, de asemenea, căutăm și urmărim inamicii. Prin urmare, ne actualizăm continuu înțelegerea despre lumea jocului cu informații vizuale. Busey spune că beneficiile imaginilor netede și răcoritoare vin în percepția noastră asupra mișcării pe scară largă, mai degrabă decât în detaliile fine.

Dar cât de repede putem percepe mișcarea? După tot ce ați citit mai sus, probabil că puteți ghici că nu există răspunsuri precise. Dar există câteva răspunsuri definitive, precum acesta: cu siguranță puteți percepe diferența dintre 30 Hz și 60 Hz.

Ce cadre de cadre putem vedea cu adevărat?

„Cu siguranță 60 Hz este mai bun decât 30 Hz, demonstrabil mai bine”, spune Busey. Deci, aceasta este o revendicare pe internet anulată. Și, din moment ce putem percepe mișcarea la o rată mai mare decât o sursă de lumină pâlpâitoare de 60 Hz, nivelul ar trebui să fie mai mare decât acesta, dar el nu va sta la un număr. „Indiferent dacă acel platou la 120 Hz sau dacă obțineți o creștere suplimentară de până la 180 Hz, pur și simplu nu știu.”

„Cred că de obicei, odată ce te ridici peste 200 fps, arată doar ca mișcare regulată, din viața reală ”, spune DeLong. Dar, în termeni mai obișnuiți, el consideră că scăderea numărului de persoane care pot detecta modificări de netezime pe un ecran se situează la aproximativ 90Hz. „Sigur, pasionații ar putea să distingă mici mici diferențe, dar pentru ceilalți dintre noi este ca și cum vinul roșu ar fi vin roșu.”

Chopin privește subiectul foarte diferit. ”Este clar din literatura de specialitate că nu puteți vedea nimic mai mult de 20 Hz ”, îmi spune el. Și, deși recunosc că am pufnit inițial în cafeaua mea, argumentul lui a început în curând să aibă mult mai mult sens.

Cu siguranță, 60 Hz este mai bun decât 30 Hz, demonstrabil mai bine.

El îmi explică că atunci când suntem căutând și clasificând elemente ca ținte într-un shooter la prima persoană, urmărim mai multe ținte și detectăm mișcarea obiectelor mici. „De exemplu, dacă luați detectarea mișcării unui obiect mic, care este frecvența temporală optimă a unui obiect pe care îl puteți detecta?”

Și studiile au constatat că răspunsul este între 7 și 13 Hz. După aceea, sensibilitatea noastră la mișcare scade semnificativ. „Când doriți să efectuați căutare vizuală sau urmărire vizuală multiplă sau pur și simplu să interpretați direcția de mișcare, creierul dvs. va lua doar 13 imagini dintr-o secundă de flux continuu, astfel încât să mediați celălalt imagini care sunt între ele într-o singură imagine. ”

Descoperit de cercetătorul Rufin vanRullen în 2010, acest lucru se întâmplă literalmente în creierul nostru: puteți vedea un impuls constant de activitate de 13 Hz într-un EEG și este susținut în continuare prin observația că putem experimenta și „efectul roții vagonului” pe care îl obțineți atunci când fotografiați imagini ale unui obiect cu spiță care se învârte. Redate, filmările pot apărea pentru a arăta obiectul care se rotește în direcția opusă. „Creierul face același lucru”, spune Chopin. „Puteți vedea acest lucru fără o cameră. Având în vedere toate studiile, nu observăm nicio diferență între 20hz și peste. Să mergem la 24Hz, care este standardul industriei cinematografice. Dar nu văd nici un punct care să depășească acest lucru. ”

Important este că Chopin vorbește despre creierul care dobândește informații vizuale pe care le poate procesa și asupra cărora poate acționa. El nu spune că nu putem observa o diferență între filmările de 20 Hz și 60 Hz. „Doar pentru că poți vedea diferența, nu înseamnă că poți fi mai bun în joc”, spune el. „După 24 Hz nu vei mai fi mai bun, dar s-ar putea să ai o experiență fenomenologică diferită.” Prin urmare, există o diferență între eficiență și experiență.

Și în timp ce Busey și DeLong au recunoscut atracția estetică a unui framerate neted, niciunul dintre ei nu a simțit că framerate-ul este destul de important pentru jocuri tehnologie pe care probabil o facem. Pentru Chopin, rezoluția este mult mai importantă. „Suntem foarte limitați în interpretarea diferenței de timp, dar aproape că nu avem limite în interpretarea diferenței de spațiu”, spune el.

Pentru DeLong, rezoluția este, de asemenea, importantă, dar numai pentru regiunea mică și centrală a ochiului care îi pasă de el, care cuprinde doar câteva grade din câmpul dvs. vizual. „Unele dintre cele mai convingătoare lucruri pe care le-am văzut au fost cu urmărirea ochilor. De ce nu facem rezoluție completă doar pentru zonele ochiului în care de fapt avem nevoie de ea? ” Dar adevăratul său accent se pune pe raporturile de contrast. „Când vedem negri adevărați și albi strălucitori, este foarte convingător”, spune el.

Ce știm cu adevărat

După toate acestea, ce știm cu adevărat? Că creierul este complicat și că nu există cu adevărat un răspuns universal care să se aplice tuturor.

• Unii oameni pot percepe pâlpâirea într-o sursă de lumină de 50 sau 60 Hz. Ratele mai mari de reîmprospătare reduc pâlpâirea perceptibilă.
• Detectăm mișcarea mai bine la periferia vederii noastre.
• Modul în care percepem blițul unei imagini este diferit de modul în care percepem mișcarea constantă.
• Este mai probabil ca jucătorii să aibă unii dintre cei mai sensibili și mai bine pregătiți ochi atunci când vine vorba de perceperea schimbărilor în imagini.
• Doar pentru că putem percepe diferența dintre cadrele nu este neapărat înseamnă că percepția ne afectează timpul de reacție.

Deci, nu este un subiect ordonat și, pe lângă toate acestea, trebuie să ne gândim și dacă monitoarele noastre sunt de fapt capabile să transmită imagini la acestea. rate de cadru ridicate.Mulți nu depășesc 60 Hz și Busey pune la îndoială dacă monitoarele promovate la 120 Hz afișează cu adevărat atât de rapid (conform unor teste serioase aprofundate la TFTCentral, cu siguranță o fac). Și ca cineva care s-a bucurat și de jocuri la cele 30 de cadre pe secundă (și adesea destul de puțin) redate de consolele mele, mă pot referi la ele sugerând că alte aspecte ale afișajelor vizuale s-ar putea conecta mai bine cu percepția mea vizuală.

Pe de altă parte, mi-ar plăcea să aud de la echipele profesionale despre experiențele lor obiective cu framerate și cum afectează performanța jucătorului. Poate că vor confirma sau contrazice gândirea actuală a științei în acest domeniu. Dacă jucătorii sunt atât de speciali în ceea ce privește viziunea, poate că ar trebui să fim noi cei care să conducem o nouă înțelegere a acesteia.