Hány képkockát tud valójában látni az emberi szem másodpercenként?

Túl sokat töltök az első gyengéd perceimből egy új játékban, ahol a képernyőm sarkában egy framerát-számláló fut. Játszom, túlérzékenyen reagálok a legkisebb akadozásokra, belemerülök a grafikus beállításokba, hogy optimalizáljak, aggódjak, optimalizáljak és újra aggódjak.

Esküszöm, hogy nem megy állandóan a pult. Ez egészségtelen lenne, nem? De a frameráta fontos számunkra. Ez az alapvető mérőeszköz, amellyel mind a szerelékeinket, mind a játék technikai tulajdonságait értékeljük. És miért nem? A képkockaszám-számláló nem hazudik. Egyenes, egyszerű számot közöl. Egy bizonytalan világban ez az, ami mellett állhatunk.

De tudsz-e lát magas képkocka sebesség? Így kezdődik egy olyan régi vita, mint a PC-játékok, egy állandó és zavaros háború, amelyben a büszkeség ütközik a bizonytalan tudomány ellen. De az internetes dühtől eltekintve ez egy érdekes kérdés, különösen azért, mert a számítógépes játékok elsődleges megélésének módjához kapcsolódik. Mit van az emberi szem által látható maximális képkocka sebesség? Mennyire érzékelhető a különbség 30 Hz és 60 Hz között? 60 Hz és 144 Hz között? Melyik pont után értelmetlen gyorsabban megjeleníteni egy játékot?

A válasz összetett és meglehetősen rendezetlen. Előfordulhat, hogy nem ért egyet ennek egyes részeivel; egyesek még fel is dühíthetik. A szem- és vizuális kogníció szakértői – még azok is, akik maguk is játszanak – valószínűleg egészen más nézőpontot alkotnak, mint Ön, hogy mi a fontos a számítógépek és monitorok áramló képeivel kapcsolatban. De az emberi látás és észlelés furcsa és bonyolult dolog, és nem egészen úgy működik, ahogyan érzi.

A látás szempontjai

Az első dolog, amit meg kell értenünk, hogy a látás különböző aspektusait eltérően észleljük. A mozgás érzékelése nem egyenlő a fény érzékelésével. A másik dolog az, hogy a szem különböző részei eltérően működnek. A látásod középpontja más dolgokban jó, mint a periféria. És egy másik dolog, hogy vannak természetes, fizikai korlátai annak, amit észlelhetünk. Időbe telik, amíg a szaruhártya áthaladó fénye olyan információvá válik, amely alapján az agy hatni tud, és agyunk csak bizonyos sebességgel tudja feldolgozni ezt az információt.

Még egy fontos fogalom: az általunk észlelt egésze nagyobb, mint amit vizuális rendszerünk bármely eleme elérhet. Ez a pont alapvető a látásról alkotott felfogásunk megértéséhez.

Nem lehet megjósolni az egész rendszer viselkedését egyetlen sejt vagy egy neuron alapján, mondja Jordan DeLong. DeLong a rensselaeri St Joseph’s College pszichológiai adjunktusa, és kutatásainak többsége a vizuális rendszerekkel foglalkozik. Valójában érzékelhetünk olyan dolgokat, mint például egy vonal vagy két vonal szélessége, amelyek kisebbek, mint amit egy egyedi neuron képes, és ez azért van, mert több ezer és ezer neuron átlagát tekintjük. Az agyad valójában sokkal pontosabb, mint annak egy része.

árnyékszívű színésznő

A játékosok... [van] egy nagyon furcsa népesség, akik valószínűleg a maximális látási szint közelében működnek.

Jordan DeLong adjunktus

És végül: különlegesek vagyunk. A számítógépes játékokat játszó játékosoknak a legjobb szemeik vannak. Ha játékosokkal dolgozol, akkor egy nagyon furcsa embercsoporttal dolgozol, akik valószínűleg a maximális szint közelében működnek, mondja DeLong. Azért mert a vizuális észlelés edzhető, az akciójátékok pedig különösen jók a látás képzésében .

A [játékok] egyedülállóak, az egyik egyetlen módja annak, hogy a látás szinte minden aspektusát nagymértékben növelje, tehát a kontrasztérzékenységet, a figyelmi képességeket és a többszörös tárgykövetést – mondja Adrien Chopin, a kognitív tudományok posztdoktori kutatója. Valójában annyira jó, hogy a játékokat vizuális terápiákban használják.

Tehát mielőtt megharagudna, ha a kutatók arról beszélnek, hogy milyen képkockafrekvenciákat észlelhetsz, és melyeket nem, vergesd meg magad: ha akciódús játékokkal játszol, valószínűleg jobban felfogod a framerátákat, mint az átlagember.

A mozgás érzékelése

Most térjünk rá néhány számra. Az első dolog, amire gondolni kell, a villogás gyakorisága. A legtöbb ember a villódzó fényforrást folyamatos megvilágításként érzékeli, másodpercenként 50-60-szor vagy hertzenként. Vannak, akik enyhe vibrálást észlelnek egy 60 Hz-es fénycsöves izzóban, és a legtöbb ember villódzó foltokat lát a látásán, ha gyors szemmozgást végez, amikor a sok modern autóban megtalálható modulált LED-es hátsó lámpákat nézi.

Ez azonban csak egy részét kínálja a rejtvénynek, amikor a zökkenőmentes játékfelvételek észleléséről van szó. És ha hallottál olyan vadászpilótákon végzett tanulmányokról, amelyekben bebizonyították, hogy képesek a képernyőn a másodperc 1/250-ed részéig felvillanó kép érzékelésére, akkor szintén nem erről szól a sima, gördülékeny számítógépes játékképek felfogása. . Azért mert A játékok mozgóképeket adnak ki, és ezért más vizuális rendszereket hívnak meg, mint azokat, amelyek egyszerűen feldolgozzák a fényt.

Példaként itt van ez az úgynevezett Bloch törvénye . Alapvetően ez a kevés észlelési törvény egyike – mondja Thomas Busey professzor, az Indiana Egyetem Pszichológiai és Agytudományi Tanszékének tanszékvezető egyetemi tanára. Azt mondja, hogy a 100 ms-nál rövidebb villanás intenzitása és időtartama között kompromisszum van. Egy nanomásodpercnyi hihetetlenül erős fényt kaphat, és ugyanúgy fog kinézni, mint egy tizedmásodperc gyenge fény. Általánosságban elmondható, hogy az emberek egy tizedmásodperc időtartamon belül nem tudnak különbséget tenni a rövid, fényes és hosszú, halvány ingerek között. Kicsit olyan ez, mint a zársebesség és a rekesznyílás viszonya egy fényképezőgépben: ha nagy rekesznyílás mellett sok fényt enged be, és rövid záridőt állít be, a fénykép ugyanolyan jól exponált lesz, mint az, amely egy kis rekesznyílással készült. fény keskeny rekesznyílással és hosszú záridő beállításával.

Miközben azonban nehezen tudjuk megkülönböztetni a 10 ms-nál rövidebb fényvillanások intenzitását, hihetetlenül gyors mozgási műtermékeket észlelünk. Nagyon specifikusnak és különlegesnek kell lenniük, de ha akarod, láthatsz egy műalkotást 500 képkocka/mp sebességgel, mondja DeLong.

A specifikusság a különböző típusú mozgások észlelésének módjához kapcsolódik. Ha mozdulatlanul ülsz, és az előtted haladó dolgokat nézed, az egészen más jel, mint a séta közben látható kilátás. Különböző helyekre összpontosítanak, mondja DeLong. A látásod középső része, a foveális régió, amely a legrészletesebb, valójában eléggé szemét, ha mozgásérzékelésről van szó, tehát ha a képernyő közepén mozgó dolgokat nézel, az nem olyan nagy baj. mi a frissítési gyakoriság; a szemednek azzal a részével nem láthatod.

Baldur's Gate 3 hajókilövő

De a szemünk perifériáján hihetetlenül jól érzékeljük a mozgást . A 60 Hz-en vagy annál nagyobb frekvencián frissülő képernyő kitölti a perifériás látást, és sokan arról számolnak be, hogy erős az az érzésük, hogy fizikailag mozognak. Részben ezért frissülnek olyan gyorsan (90 Hz) a perifériás látásban is működő VR headsetek.

Érdemes megfontolni néhány olyan dolgot is, amit akkor csinálunk, amikor mondjuk első személyű lövöldözős játékot játszunk. Folyamatosan szabályozzuk az egér mozgása és a nézet közötti kapcsolatot egy érzékelési motoros visszacsatolási körben, navigálunk és mozogunk a 3D térben, valamint ellenségeket is keresünk és követünk. Ezért vizuális információkkal folyamatosan frissítjük a játék világával kapcsolatos ismereteinket. Busey azt mondja, hogy a sima, gyorsan frissítő képek előnyei abban rejlenek, hogy a nagyméretű mozgást érzékeljük, nem pedig a finom részleteket.

De milyen gyorsan érzékeljük a mozgást? A fentebb olvasottak után valószínűleg sejtheti, hogy nincsenek pontos válaszol. De van néhány határozott válasz, például ez: a 30 Hz és a 60 Hz közötti különbséget egészen biztosan érzékeli.

Milyen framerátákat láthatunk valójában?

Természetesen a 60 Hz jobb, mint a 30 Hz, bizonyíthatóan jobb, mondja Busey. Tehát ez egy internetes állítás, amelyet megsemmisítettek. És mivel nagyobb sebességgel érzékeljük a mozgást, mint egy 60 Hz-es villogó fényforrás, a szintnek ennél magasabbnak kell lennie, de ő nem állja meg a számot. Hogy a 120 Hz-es fennsíkok, vagy kapsz-e további 180 Hz-ig, azt nem tudom.

Azt hiszem, általában, ha 200 képkocka/másodperc fölé emelkedik, az csak úgy néz ki, mint egy szabályos, valós mozgás, mondja DeLong. De szabályosabban fogalmazva úgy érzi, hogy a képernyő simaságának változását észlelő embereknél a 90 Hz körüli frekvencia csökken. Persze a rajongók képesek lehetnek apró különbségeket mondani, de a többiek számára olyan, mintha a vörösbor az vörösbor.

Chopin egészen másképp nézi a témát. A szakirodalomból egyértelműen kiderül, hogy 20 Hz-nél többet nem lehet látni, mondja nekem. És bár bevallom, kezdetben belehorkantottam a kávémba, az érvelése hamarosan sokkal értelmesebbé vált.

Természetesen a 60 Hz jobb, mint a 30 Hz, bizonyíthatóan jobb.

Thomas Busey professzor

Elmagyarázza nekem, hogy amikor egy első személyű lövöldözős játékban elemeket keresünk és célpontok közé sorolunk, akkor több célpontot követünk nyomon, és kis tárgyak mozgását észleljük. Például, ha egy kis objektum mozgásérzékelését vesszük, mi az észlelhető objektum optimális időbeli frekvenciája?

A tanulmányok azt találták, hogy a válasz 7 és 13 Hz között van. Ezt követően mozgásérzékenységünk jelentősen lecsökken. Ha vizuális keresést vagy többszörös vizuális követést szeretne végezni, vagy csak a mozgás irányát szeretné értelmezni, akkor az agya csak 13 képet készít egy másodpercnyi folyamatos áramlásból, így a közöttük lévő többi képet egy képbe átlagolja.

Rufin vanRullen kutató fedezte fel 2010-ben. ez szó szerint az agyunkban történik : állandó 13 Hz-es aktivitási impulzus látható az EEG-n, és ezt tovább támasztja az a megfigyelés, hogy tapasztalhatjuk a kocsikerék hatás ’ kapja meg, amikor egy forgó küllős tárgyról készít felvételt. A lejátszott felvételek az objektum ellenkező irányba forgását mutatják. Az agy ugyanezt teszi, mondja Chopin. Ezt kamera nélkül is láthatod. Az összes tanulmányt figyelembe véve nem látunk különbséget a 20 Hz és a felette között. Menjünk a 24 Hz-re, ami a filmipar szabványa. De nem látom értelmét e fölött menni.

Ez a cikk arról szól, hogy az emberi szem milyen képkockaszámokat érzékel. Az elefánt a szobában: milyen gyorsan tudunk reagál ahhoz, amit látunk? Ez egy fontos különbség a játékok és a filmek között, érdemes egy másik cikkre.

Szóval miért lehet játékok érez határozottan különbözik 30 és 60 fps-nél? Többről van szó, mint a keretsebességről. Bemeneti késés az az idő, amely eltelik a parancs bevitele, a játék által a parancs értelmezése és a monitorra továbbítása, valamint a kép monitor általi feldolgozása és megjelenítése között. A túl sok bemeneti késleltetés miatt minden játék lomhának tűnik, függetlenül az LCD frissítési gyakoriságától.

De a 60 fps-re programozott játék gyorsabban tudja megjeleníteni a bemeneti adatokat, mivel a képkockák szűkebb időszeleteket alkotnak (16,6 ms) a 30 fps-hez (33,3 ms) képest. Az emberi reakcióidő határozottan nem olyan gyors, de a tanulási és tanulási képességünk megjósolni sokkal gyorsabbá teheti a válaszainkat.

Itt az a fontos, hogy Chopin arról beszél, hogy az agy vizuális információkat szerez, amelyeket feldolgozni tud, és amelyek alapján cselekedni tud. Nem azt mondja, hogy nem veszünk észre különbséget a 20 Hz-es és a 60 Hz-es felvételek között. Csak azért, mert látod a különbséget, még nem jelenti azt, hogy jobb lehetsz a játékban , mondja. 24 Hz után nem leszel jobb, de lehet, hogy van valami fenomenológiai tapasztalatod, ami más. Ezért van különbség a hatékonyság és a tapasztalat között.

És bár Busey és DeLong elismerték a sima képkockasebesség esztétikai vonzerejét, egyikük sem érezte úgy, hogy a képkocka-sebesség olyan játéktechnológia mindene és vége, amit mi talán csinálunk. Chopin számára a felbontás sokkal fontosabb. Nagyon korlátozottak vagyunk az időbeli különbségek értelmezésében, de a térbeli különbségek értelmezésében szinte nincs korlátunk – mondja.

Baldur kapuja

A DeLong számára a felbontás is fontos, de csak a szem kis, középső régiójában, amely törődik vele, amely csak néhány fokot foglal magában a látómezőből. A leglenyűgözőbb dolgok, amelyeket láttam, a szemkövetés volt. Miért nem csinálunk teljes felbontást csak a szem azon területeire, ahol valóban szükségünk van rá? De az igazi hangsúly a kontrasztarányokon van. Amikor igazán valódi feketéket és élénk fehéreket látunk, az igazán lenyűgöző, mondja.

Amit igazán tudunk

Mindezek után mit tudunk valójában? Hogy az agy bonyolult, és valóban nincs mindenkire érvényes univerzális válasz.

• Vannak, akik 50 vagy 60 Hz-es fényforrásban érzékelik a vibrálást. A magasabb frissítési gyakoriság csökkenti az érzékelhető vibrálást.
• Jobban érzékeljük a mozgást látásunk perifériáján.
• Az, ahogyan egy kép villanását érzékeljük, különbözik attól, ahogyan az állandó mozgást észleljük.
• A játékosok nagyobb valószínűséggel rendelkeznek a legérzékenyebb, legedzettebb szemekkel, amikor a képek változásait észlelik.
• Csak azért, mert érzékeljük a képkockafrekvenciák közötti különbséget, nem feltétlenül jelenti azt, hogy az észlelés befolyásolja a reakcióidőnket.

Tehát nem egy rendezett téma, és mindezeken felül azt is mérlegelnünk kell, hogy a monitoraink valóban képesek-e ilyen magas képsebességű képeket kiadni. Sokan nem lépik túl a 60 Hz-et, és Busey megkérdőjelezi, hogy a 120 Hz-en hirdetett monitorok valóban ilyen gyorsan jelennek-e meg (néhány komolyan alapos tesztelés szerint TFTCentral , biztosan megteszik). És mint valaki, aki a konzoljaim által megjelenített 30 képkocka/másodperc (és gyakran inkább kevesebb) játékokat is élvezte, kapcsolódhatok hozzájuk, ami azt sugallja, hogy a vizuális megjelenítés más aspektusai jobban kapcsolódhatnak vizuális észlelésemhez.

Másrészt szeretnék hallani a profi csapatoktól a framerátával kapcsolatos objektív tapasztalataikról, és arról, hogy ez hogyan befolyásolja a játékosok teljesítményét. Talán megerősítik vagy ellentmondanak a tudomány jelenlegi gondolkodásának ezen a területen. Ha a játékosok annyira különlegesek a látás terén, talán nekünk kellene lennünk annak új megértésében.