Kolik snímků za sekundu může lidské oko skutečně vidět?

Strávím příliš mnoho svých prvních něžných minut v nové hře s počítadlem snímkové frekvence běžícím v rohu obrazovky. Hraji, přecitlivělý na nejmenší zádrhely, ponořuji se do a z nastavení grafiky, abych optimalizoval, a staral se, optimalizoval a znovu se staral.

Přísahám, že ten pult nemám neustále zapnutý. To by bylo nezdravé, ne? Ale framerate je pro nás důležitý. Je to základní měření, podle kterého hodnotíme jak naše zařízení, tak i technické dovednosti hry. A proč ne? Počítadlo snímkové frekvence nelže. Hlásí rovné, jednoduché číslo. V nejistém světě je to něco, čemu můžeme stát.

Ale můžeš vidět vysoké snímkové frekvence? Tak začíná hádka stará jako počítačové hry, neustálá a zmatená válka, ve které se pýcha střetává s nejistou vědou. Ale pomineme-li internetový vztek, je to zajímavá otázka, zejména proto, že souvisí s primárním způsobem, jakým zažíváme počítačové hry. Co je maximální snímková frekvence, kterou lidské oko vidí? Jak patrný je rozdíl mezi 30 Hz a 60 Hz? Mezi 60 Hz a 144 Hz? Od jaké chvíle je zbytečné zobrazovat hru rychleji?

Odpověď je složitá a poněkud nepřehledná. Možná nebudete souhlasit s jeho částmi; některé vás mohou i rozzlobit. Odborníci na zrak a zrakovou kognici, dokonce i ti, kteří sami hrají hry, mohou mít velmi odlišný pohled než vy na to, co je důležité na plynulém zobrazování snímků na počítačích a monitorech. Ale lidský zrak a vnímání je zvláštní a komplikovaná věc a nefunguje to tak, jak by se zdálo.

Aspekty vidění

První věc, kterou je třeba pochopit, je, že různé aspekty vidění vnímáme odlišně. Detekce pohybu není totéž jako detekce světla. Další věc je, že různé části oka fungují jinak. Střed vašeho vidění je dobrý v jiných věcech než periferie. A další věc je, že existují přirozené, fyzické limity toho, co můžeme vnímat. Než se světlo, které prochází vaší rohovkou, stane informací, na kterou může váš mozek jednat, nějakou dobu trvá, a náš mozek může tuto informaci zpracovat pouze určitou rychlostí.

Ještě další důležitý koncept: celek toho, co vnímáme, je větší, než čeho může dosáhnout kterýkoli prvek našeho vizuálního systému. Tento bod je zásadní pro pochopení našeho vnímání vize.

Nemůžete předvídat chování celého systému na základě jedné buňky nebo jednoho neuronu, říká mi Jordan DeLong. DeLong je odborným asistentem psychologie na St Joseph’s College v Rensselaer a většina jeho výzkumu se týká vizuálních systémů. Ve skutečnosti můžeme vnímat věci, jako je šířka čáry nebo zarovnání dvou čar, menší než to, co dokáže jednotlivý neuron, a to proto, že v průměru dosahujeme tisíce a tisíce neuronů. Váš mozek je ve skutečnosti mnohem přesnější než jedna jeho jednotlivá část.

kdy je parní vánoční výprodej

Hráči... [jsou] opravdu zvláštní populace lidí, kteří pravděpodobně operují blízko maximální úrovně [vize].

Odborný asistent Jordan DeLong

A nakonec jsme speciální. Hráči počítačových her mají jedny z nejlepších očí kolem sebe. Pokud pracujete s hráči, pracujete s opravdu podivnou populací lidí, kteří pravděpodobně operují blízko maximálních úrovní, říká DeLong. To je Protože zrakové vnímání lze trénovat a akční hry jsou zvláště dobré při trénování zraku .

[Hry jsou] jedinečné, jeden z mála způsobů, jak masivně zvýšit téměř všechny aspekty vašeho zraku, takže kontrastní citlivost, schopnosti pozornosti a sledování více objektů, říká mi Adrien Chopin, postdoktorand v kognitivních vědách. Ve skutečnosti je tak dobré, že se hry používají ve vizuálních terapiích.

Než se tedy naštvete, že výzkumníci mluví o tom, jaké snímkové frekvence můžete a nemůžete vnímat, poplácejte se po zádech: pokud hrajete akční hry, pravděpodobně budete vnímat snímkové frekvence lépe než průměrný člověk.

Vnímání pohybu

Nyní pojďme k některým číslům. První věc, na kterou je třeba myslet, je frekvence blikání. Většina lidí vnímá blikající zdroj světla jako stálé osvětlení s frekvencí 50 až 60krát za sekundu, neboli hertzů. Někteří lidé mohou detekovat mírné blikání v 60Hz fluorescenční žárovce a většina lidí uvidí blikající šmouhy ve svém zraku, pokud udělají rychlý pohyb očí při pohledu na modulovaná zadní světla LED, která se nacházejí v mnoha moderních autech.

Ale to nabízí pouze část skládačky, pokud jde o vnímání plynulé a plynulé herní stopáže. A pokud jste slyšeli o studiích na stíhacích pilotech, ve kterých prokázali schopnost vnímat obraz probliknutý na obrazovce po dobu 1/250 sekundy, není to také úplně to, o čem vnímání plynulých a plynulých obrazů počítačových her není. . To je Protože hry vydávají pohyblivé obrázky, a proto vyvolávají různé vizuální systémy než ty, které jednoduše zpracovávají světlo.

Jako příklad je zde tato věc zvaná Blochův zákon . V podstatě je to jeden z mála zákonů ve vnímání, říká mi profesor Thomas Busey, vedoucí katedry na katedře psychologie a mozkových věd Indiana University. Říká, že existuje kompromis mezi intenzitou a dobou trvání záblesku světla trvajícího méně než 100 ms. Můžete mít nanosekundu neuvěřitelně jasného světla a bude to vypadat stejně jako desetina sekundy slabého světla. Obecně lidé nedokážou rozlišovat mezi krátkými, jasnými a dlouhými, tlumenými podněty během desetiny sekundy, říká. Je to trochu jako vztah mezi časem závěrky a clonou ve fotoaparátu: když propustíte hodně světla pomocí široké clony a nastavíte krátký čas závěrky, bude vaše fotografie stejně dobře exponovaná jako fotografie pořízená malým množstvím světlo s úzkou clonou a nastavením dlouhého času závěrky.

Ale zatímco máme problém rozlišit intenzitu záblesků světla kratších než 10 ms, dokážeme vnímat neuvěřitelně rychlé pohybové artefakty. Musí být velmi specifické a speciální, ale pokud byste chtěli, mohli byste vidět artefakt při 500 snímcích za sekundu, říká mi DeLong.

Specifičnost se týká způsobu, jakým vnímáme různé druhy pohybu. Pokud nehybně sedíte a pozorujete pohyb věcí před sebou, je to velmi odlišný signál od pohledu, který se vám naskytne, když se procházíte. Zaměřují se na různá místa, říká DeLong. Střední část vašeho vidění, foveální oblast, která je nejpodrobnější, je ve skutečnosti hodně odpad, pokud jde o detekci pohybu, takže pokud sledujete, jak se věci uprostřed obrazovky pohybují, není to tak velký problém. jaká je obnovovací frekvence; nemůžete to vidět tou částí oka.

nejlepší závodní sim kolo

Ale na periferii našich očí detekujeme pohyb neuvěřitelně dobře . S obrazovkou vyplňující jejich periferní vidění, která se aktualizuje na 60 Hz nebo více, bude mnoho lidí hlásit, že mají silný pocit, že se fyzicky hýbou. To je částečně důvod, proč se náhlavní soupravy VR, které mohou pracovat v periferním vidění, aktualizují tak rychle (90 Hz).

Stojí také za zvážení některých věcí, které děláme, když hrajeme, řekněme, střílečku z pohledu první osoby. Neustále kontrolujeme vztah mezi pohybem myši a pohledem ve vjemové smyčce motorické zpětné vazby, navigujeme a pohybujeme se v 3D prostoru a také vyhledáváme a sledujeme nepřátele. Neustále proto aktualizujeme naše chápání herního světa pomocí vizuálních informací. Busey říká, že výhody plynulého, rychle osvěžujícího obrazu přicházejí v našem vnímání pohybu ve velkém měřítku spíše než v jemných detailech.

Ale jak rychle dokážeme vnímat pohyb? Po všem, co jste si přečetli výše, pravděpodobně tušíte, že žádné neexistují přesný odpovědi. Existuje však několik definitivních odpovědí, jako je tato: zcela jistě můžete vnímat rozdíl mezi 30 Hz a 60 Hz.

Jaké snímkové frekvence skutečně můžeme vidět?

60 Hz je určitě lepší než 30 Hz, prokazatelně lepší, říká Busey. Takže jedno internetové tvrzení bylo zrušeno. A protože můžeme vnímat pohyb rychleji než 60 Hz blikající světelný zdroj, úroveň by měla být vyšší, ale nebude stát o číslo. Nevím, jestli to plató na 120 Hz nebo jestli získáte další zesílení až na 180 Hz.

Myslím, že když se dostanete nad 200 snímků za sekundu, obvykle to vypadá jako normální pohyb v reálném životě, říká DeLong. Ale v pravidelnějších termínech má pocit, že pokles počtu lidí schopných detekovat změny v hladkosti obrazovky leží kolem 90 Hz. Jistě, milovníci by mohli rozeznat nepatrné drobné rozdíly, ale pro nás ostatní je to jako červené víno je červené víno.

Chopin se na věc dívá velmi odlišně. Z literatury je jasné, že nevidíte nic víc než 20 Hz, říká mi. A i když jsem se přiznal, že jsem si zpočátku odfrkl do kávy, jeho argument brzy začal dávat mnohem větší smysl.

Určitě je 60 Hz lepší než 30 Hz, prokazatelně lepší.

Profesor Thomas Busey

Vysvětluje mi, že když hledáme a kategorizujeme prvky jako cíle ve střílečce z pohledu první osoby, sledujeme více cílů a zjišťujeme pohyb malých objektů. Pokud například vezmete detekci pohybu malého objektu, jaká je optimální časová frekvence objektu, kterou můžete detekovat?

A studie zjistily, že odpověď je mezi 7 a 13 Hz. Poté naše citlivost na pohyb výrazně klesá. Když chcete provést vizuální vyhledávání nebo vícenásobné vizuální sledování nebo jen interpretovat směr pohybu, váš mozek vezme pouze 13 obrázků z jedné sekundy nepřetržitého toku, takže zprůměrujete ostatní obrázky, které jsou mezi tím, do jednoho obrázku.

Objeven výzkumníkem Rufinem vanRullenem v roce 2010, toto se doslova děje v našem mozku : na EEG můžete vidět stálý 13 Hz puls aktivity a je dále podpořen pozorováním, že můžeme také zažít „ efekt kola vozu “ získáte, když fotografujete záběry rotujícího paprskového předmětu. Při přehrávání se může objevit záznam, který ukazuje, jak se objekt otáčí v opačném směru. Mozek dělá totéž, říká Chopin. Můžete to vidět bez kamery. Vzhledem ke všem studiím nevidíme žádný rozdíl mezi 20 Hz a vyšší. Pojďme na 24 Hz, což je standard filmového průmyslu. Ale nad tím nevidím žádný smysl.

Tento článek je o tom, jaké snímkové frekvence může vnímat lidské oko. Slon v místnosti: jak rychle můžeme reagovat k tomu, co vidíme? Je to důležitý rozdíl mezi hrami a filmem hodný dalšího celého článku.

Tak proč mohou hry cítit výrazně odlišné při 30 a 60 fps? Jde o víc než jen o framerate. Vstupní zpoždění je doba, která uplyne mezi zadáním příkazu, interpretací tohoto příkazu hrou a odesláním na monitor a zpracováním a vykreslením obrazu monitorem. Příliš velké vstupní zpoždění způsobí, že jakákoli hra bude pomalá, bez ohledu na obnovovací frekvenci LCD.

Ale hra naprogramovaná tak, aby běžela při 60 fps, může potenciálně zobrazovat vaše vstupy rychleji, protože snímky jsou užší časové úseky (16,6 ms) ve srovnání s 30 fps (33,3 ms). Doba odezvy člověka rozhodně není tak rychlá, ale naše schopnost učit se a předpovědět mohou naše odpovědi vypadat mnohem rychleji.

Důležité zde je, že Chopin mluví o tom, že mozek získává vizuální informace, které dokáže zpracovat a na které může působit. Neříká, že si nemůžeme všimnout rozdílu mezi záběry 20 Hz a 60 Hz. To, že vidíte rozdíl, neznamená, že můžete být ve hře lepší , on říká. Po 24 Hz se nezlepšíte, ale můžete mít nějakou fenomenologickou zkušenost, která se liší. Je tedy rozdíl mezi efektivitou a zkušeností.

A zatímco Busey a DeLong uznali estetickou přitažlivost plynulé snímkové frekvence, nikdo z nich neměl pocit, že snímková frekvence je tou nejlepší a konečnou herní technologií, kterou možná děláme. Pro Chopina je rozlišení mnohem důležitější. Jsme velmi omezeni v interpretaci rozdílu v čase, ale nemáme téměř žádné limity v interpretaci rozdílu v prostoru, říká.

je elden ring multiplayer

Pro DeLong je rozlišení také důležité, ale pouze pro malou centrální oblast oka, která se o to stará, která zahrnuje pouze několik stupňů vašeho zorného pole. Některé z nejpůsobivějších věcí, které jsem viděl, bylo sledování očí. Proč neuděláme plné rozlišení pouze pro oblasti oka, kde to skutečně potřebujeme? Ale jeho skutečný důraz je kladen na kontrastní poměry. Když vidíme opravdu skutečné černé a zářivě bílé, je to opravdu přesvědčivé, říká.

Co opravdu víme

Po tom všem, co vlastně víme? Že mozek je komplikovaný a že ve skutečnosti neexistuje žádná univerzální odpověď, která by platila pro všechny.

• Někteří lidé mohou vnímat blikání ve světelném zdroji 50 nebo 60 Hz. Vyšší obnovovací frekvence omezují znatelné blikání.
• Pohyb lépe detekujeme na periferii našeho zraku.
• Způsob, jakým vnímáme záblesk obrazu, je jiný, než jak vnímáme neustálý pohyb.
• U hráčů je pravděpodobnější, že budou mít jedny z nejcitlivějších, trénovaných očí, pokud jde o vnímání změn v obrazech.
• To, že dokážeme vnímat rozdíl mezi snímkovými frekvencemi, nemusí nutně znamenat, že vnímání ovlivňuje naši reakční dobu.

Nejde tedy o uklizené téma a kromě toho musíme také zvážit, zda naše monitory skutečně dokážou zobrazovat obrázky s tak vysokou snímkovou frekvencí. Mnoho z nich nepřekročí 60 Hz a Busey se ptá, zda monitory inzerované na 120 Hz skutečně zobrazují tak rychle (podle některých vážně hloubkových testů na TFTCcentrální , určitě ano). A jako někdo, kdo má také rád hry při 30 snímcích za sekundu (a často spíše méně) vykreslovaných mými konzolemi, mohu se s nimi ztotožnit a naznačit, že jiné aspekty vizuálního zobrazení by se mohly lépe propojit s mým vizuálním vnímáním.

Na druhou stranu bych rád slyšel od profesionálních týmů jejich objektivní zkušenosti s framerate a jak to ovlivňuje výkon hráčů. Možná potvrzují nebo odporují současnému myšlení vědy v této oblasti. Pokud jsou hráči tak výjimeční, pokud jde o vizi, možná bychom to měli být my, kdo bude prosazovat její nové chápání.