Cik kadru sekundē cilvēka acs tiešām var redzēt?

Es pārāk daudz savu pirmo maigo minūšu pavadu jaunā spēlē ar kadru ātruma skaitītāju, kas darbojas mana ekrāna stūrī. Es spēlēju, ļoti jutīgs pret mazākajām aizķerēm, iedziļinoties un izslēdzot grafikas iestatījumus, lai optimizētu, uztraukties, optimizētu un vēlreiz uztraukties.

Es zvēru, ka man tas skaitītājs nedarbojas visu laiku. Tas būtu neveselīgi, vai ne? Bet kadru nomaiņas ātrums mums ir svarīgs. Tas ir galvenais mērījums, pēc kura mēs novērtējam gan mūsu iekārtas, gan spēles tehniskos parametrus. Un kāpēc gan ne? Kadru nomaiņas skaitītājs nemelo. Tas ziņo par tiešu, vienkāršu skaitli. Nenoteiktā pasaulē mēs varam palikt blakus.

Bet vai jūs varat skat augsts kadru nomaiņas ātrums? Tā sākas strīds, kas ir tikpat vecs kā datorspēles, pastāvīgs un apmulsis karš, kurā lepnums saduras ar nestabilo zinātni. Taču, ja neņem vērā interneta dusmas, tas ir interesants jautājums, jo īpaši tāpēc, ka tas ir saistīts ar galveno veidu, kā mēs piedzīvojam datorspēles. Kas ir maksimālais kadru nomaiņas ātrums, ko redz cilvēka acs? Cik jūtama ir atšķirība starp 30 Hz un 60 Hz? No 60 Hz līdz 144 Hz? Pēc kura brīža ir bezjēdzīgi rādīt spēli ātrāk?

Atbilde ir sarežģīta un diezgan nekārtīga. Jūs varētu nepiekrist tā daļām; daži var jūs pat sadusmot. Acu un vizuālās izziņas ekspertiem, pat tiem, kas paši spēlē spēles, var būt pavisam citāds skatījums nekā jums par to, kas ir svarīgi datoru un monitoru displejā. Bet cilvēka redze un uztvere ir dīvaina un sarežģīta lieta, un tā nedarbojas gluži tā, kā šķiet.

Redzes aspekti

Vispirms jāsaprot, ka dažādus redzes aspektus mēs uztveram atšķirīgi. Kustības noteikšana nav tas pats, kas gaismas noteikšana. Vēl viena lieta ir tā, ka dažādas acs daļas darbojas atšķirīgi. Jūsu redzes centrā ir dažādas lietas, nevis perifērijā. Un vēl viena lieta ir tāda, ka tam, ko mēs varam uztvert, ir dabiskas, fiziskas robežas. Ir nepieciešams laiks, lai gaisma, kas iet caur radzeni, kļūtu par informāciju, uz kuras pamata jūsu smadzenes var darboties, un mūsu smadzenes var apstrādāt šo informāciju tikai ar noteiktu ātrumu.

Vēl viens svarīgs jēdziens: viss, ko mēs uztveram, ir lielāks par to, ko var sasniegt jebkurš mūsu vizuālās sistēmas elements. Šis punkts ir būtisks, lai izprastu mūsu redzes uztveri.

Jūs nevarat paredzēt visas sistēmas uzvedību, pamatojoties uz vienu šūnu vai vienu neironu, man saka Džordans DeLongs. DeLongs ir psiholoģijas docents St Joseph's College Renselāerā, un lielākā daļa viņa pētījumu ir par vizuālajām sistēmām. Mēs faktiski varam uztvert lietas, piemēram, līnijas vai divu līniju platumu, kas ir mazāks par to, ko var paveikt atsevišķs neirons, un tas ir tāpēc, ka mēs vidēji veidojam tūkstošiem un tūkstošiem neironu. Jūsu smadzenes patiesībā ir daudz precīzākas nekā viena atsevišķa to daļa.

labākās spēļu austiņas mūzikai

Spēlētāji... [ir] patiešām dīvaina cilvēku grupa, kas, iespējams, darbojas tuvu maksimālajam [redzes] līmenim.

Docents Džordans DeLongs

Un visbeidzot, mēs esam īpaši. Datorspēļu spēlētājiem ir dažas no labākajām acīm. Ja strādājat ar spēlētājiem, jūs strādājat ar ļoti dīvainu cilvēku grupu, kas, iespējams, darbojas tuvu maksimālajam līmenim, saka DeLong. Tas ir tāpēc var trenēt vizuālo uztveri, un darbības spēles īpaši labi palīdz trenēt redzi .

[Spēles ir] unikālas, viens no vienīgajiem veidiem, kā masveidā palielināt gandrīz visus redzes aspektus, tāpēc kontrastjutību, uzmanības spējas un vairāku objektu izsekošanu, man stāsta Adriens Šopēns, pēcdoktorantūras pētnieks kognitīvajās zinātnēs. Tik labi, ka spēles tiek izmantotas vizuālajā terapijā.

Tāpēc, pirms jūs kļūstat dusmīgs par to, ka pētnieki runā par to, kādus kadru nomaiņas ātrumus jūs varat uztvert un kādus nē, uzsitiet sev pa muguru: ja spēlējat spēles, kurās ir intensīva darbība, jūs, visticamāk, uztverat kadru nomaiņas ātrumus labāk nekā vidusmēra cilvēks.

Kustības uztveršana

Tagad pāriesim pie dažiem skaitļiem. Pirmā lieta, par ko jādomā, ir mirgošanas biežums. Lielākā daļa cilvēku mirgojošu gaismas avotu uztver kā vienmērīgu apgaismojumu ar ātrumu 50 līdz 60 reizes sekundē vai hercos. Daži cilvēki var noteikt nelielu mirgošanu 60 Hz dienasgaismas spuldzē, un vairums cilvēku redzē redzēs mirgojošus traipus, ja viņi ātri kustinās acis, skatoties uz modulētajiem LED aizmugurējiem lukturiem, kas atrodami daudzās modernajās automašīnās.

Bet tas piedāvā tikai daļu no mīklas, kad runa ir par plūstošu un vienmērīgu spēles kadru uztveršanu. Un, ja esat dzirdējuši par pētījumiem par iznīcinātāju pilotiem, kuros viņi ir pierādījuši spēju uztvert attēlu, kas pazibēja uz ekrāna 1/250 sekundes, tas arī nav gluži tas, ko uztver vienmērīgi, plūstoši datorspēļu attēli. . Tas ir tāpēc spēles izvada kustīgus attēlus un tāpēc izsauc dažādas vizuālās sistēmas no tām, kas vienkārši apstrādā gaismu.

Kā piemēru var minēt šo lietu Bloha likums . Būtībā tas ir viens no nedaudzajiem uztveres likumiem, man stāsta profesors Tomass Busijs, Indiānas Universitātes Psiholoģijas un smadzeņu zinātņu katedras asociētais nodaļas vadītājs. Tajā teikts, ka pastāv kompromiss starp intensitāti un ilgumu gaismas zibspuldzē, kas ilgst mazāk nekā 100 ms. Jums var būt nanosekunde neticami spilgtas gaismas, un tā izskatīsies tāpat kā sekundes desmitdaļa blāvas gaismas. Viņš saka, ka kopumā cilvēki sekundes desmitdaļās nevar atšķirt īsus, spilgtus un garus, blāvus stimulus. Tas ir nedaudz līdzīgs attiecībām starp aizvara ātrumu un diafragmas atvērumu kamerā: ielaižot daudz gaismas ar platu diafragmas atvērumu un iestatot īsu aizvara ātrumu, jūsu fotogrāfija būs tikpat labi eksponēta kā tā, kas uzņemta, ļaujot nedaudz gaismas ar šauru diafragmas atvērumu un gara slēdža ātruma iestatīšanu.

Bet, lai gan mums ir grūtības atšķirt gaismas uzplaiksnījumu intensitāti, kas ir mazāka par 10 ms, mēs varam uztvert neticami ātras kustības artefaktus. Tiem ir jābūt ļoti specifiskiem un īpašiem, taču, ja vēlaties, jūs varētu redzēt artefaktu ar ātrumu 500 kadri sekundē, man saka DeLong.

Specifiskums ir saistīts ar veidu, kā mēs uztveram dažādus kustības veidus. Ja jūs sēžat nekustīgi un skatāties priekšā esošās lietas, kas kustas, tas ir ļoti atšķirīgs signāls no skata, kas jums rodas, ejot. Viņi koncentrējas uz dažādām vietām, saka DeLong. Jūsu redzes vidusdaļa, foveālais apgabals, kas ir visdetalizētākais, patiesībā ir diezgan liels atkritums, kad runa ir par kustību noteikšanu, tāpēc, ja skatāties lietas kustas ekrāna vidū, tas nav tik liels darījums. kāds ir atsvaidzes intensitāte; jūs to nevarat redzēt ar šo acs daļu.

CPU spēļu dators

Bet mūsu acu perifērijā mēs neticami labi uztveram kustību . Kad ekrāns aizpilda perifēro redzi, kas tiek atjaunināts ar 60 Hz vai vairāk, daudzi cilvēki ziņos, ka viņiem ir spēcīga sajūta, ka viņi fiziski kustas. Daļēji tāpēc VR austiņas, kas var darboties perifērajā redzē, tiek atjauninātas tik ātri (90 Hz).

Ir arī vērts apsvērt dažas lietas, ko mēs darām, spēlējot, piemēram, pirmās personas šāvēju. Mēs nepārtraukti kontrolējam attiecības starp mūsu peles kustību un skatu uztveres motora atgriezeniskās saites cilpā, mēs navigējam un pārvietojamies 3D telpā, kā arī meklējam un izsekojam ienaidniekus. Tāpēc mēs nepārtraukti atjauninām savu izpratni par spēles pasauli ar vizuālu informāciju. Busey saka, ka vienmērīgu, ātri atsvaidzinošu attēlu priekšrocības izpaužas mūsu uztverē par liela mēroga kustību, nevis smalkām detaļām.

Bet cik ātri mēs varam uztvert kustību? Pēc visa iepriekš izlasītā, iespējams, nojaušat, ka tādu nav precīzs atbildes. Bet ir dažas galīgas atbildes, piemēram, šī: jūs noteikti varat uztvert atšķirību starp 30 Hz un 60 Hz.

Kādus kadru nomaiņas ātrumus mēs patiešām varam redzēt?

Protams, 60 Hz ir labāks par 30 Hz, acīmredzami labāks, saka Busey. Tātad viena interneta prasība ir atcelta. Un, tā kā mēs varam uztvert kustību ar lielāku ātrumu nekā 60 Hz mirgojošs gaismas avots, līmenim vajadzētu būt augstākam par to, bet viņš nestāvēs pie skaitļa. Es vienkārši nezinu, vai tas ir plato pie 120 Hz vai arī jūs saņemat papildu pastiprinājumu līdz 180 Hz.

Es domāju, ka parasti, kad paaugstināsit virs 200 kadriem sekundē, tā vienkārši izskatās kā parasta, reāla kustība, saka DeLongs. Bet regulārāk runājot, viņš uzskata, ka kritums cilvēku spējā noteikt ekrāna gluduma izmaiņas ir aptuveni 90 Hz. Protams, cienītāji varētu atšķirt nelielas atšķirības, taču mums pārējiem tas ir kā sarkanvīns ir sarkanvīns.

Šopēns uz šo tēmu skatās pavisam savādāk. No literatūras ir skaidrs, ka jūs nevarat redzēt neko vairāk par 20 Hz, viņš man saka. Un, lai gan es atzīstu, ka sākotnēji es šņācu savā kafijā, viņa strīds drīz vien kļuva jēgpilnāks.

Noteikti 60 Hz ir labāks par 30 Hz, acīmredzami labāks.

Profesors Tomass Busijs

Viņš man paskaidro, ka, meklējot un klasificējot elementus kā mērķus pirmās personas šāvējā, mēs izsekojam vairākus mērķus un atklājam mazu objektu kustību. Piemēram, ja lietojat neliela objekta kustības noteikšanu, kāda ir objekta optimālā laika frekvence, ko varat noteikt?

Un pētījumi ir atklājuši, ka atbilde ir no 7 līdz 13 Hz. Pēc tam mūsu jutība pret kustībām ievērojami samazinās. Ja vēlaties veikt vizuālu meklēšanu vai vairākkārtēju vizuālo izsekošanu vai vienkārši interpretēt kustības virzienu, jūsu smadzenes no nepārtrauktas plūsmas sekundes uzņems tikai 13 attēlus, tāpēc jūs vienā attēlā vidējos attēlus, kas atrodas starp tiem.

To atklāja pētnieks Rufins vanRullens 2010. tas burtiski notiek mūsu smadzenēs : jūs varat redzēt vienmērīgu 13 Hz aktivitātes impulsu EEG, un to vēl vairāk apstiprina novērojums, ka mēs varam piedzīvot arī vagona riteņa efekts Jūs saņemat, kad fotografējat kadrus ar griežamu spieķu objektu. Atskaņoti var parādīties, ka objekts griežas pretējā virzienā. Smadzenes dara to pašu, saka Šopēns. To var redzēt bez kameras. Ņemot vērā visus pētījumus, mēs neredzam atšķirību starp 20 Hz un vairāk. Pārejam uz 24 Hz, kas ir filmu nozares standarts. Bet es neredzu jēgu iet augstāk par to.

Šis raksts ir par to, kādus kadru kadrus var uztvert cilvēka acs. Zilonis istabā: cik ātri mēs varam reaģēt uz to, ko mēs redzam? Tā ir svarīga atšķirība starp spēlēm un filmām, kas ir cita raksta cienīga.

Tātad, kāpēc var spēles justies izteikti atšķiras ar 30 un 60 kadriem sekundē? Notiek vairāk nekā kadru nomaiņas ātrums. Ievades aizkave ir laiks, kas paiet no komandas ievadīšanas, spēles interpretācijas un pārsūtīšanas uz monitoru un attēla apstrādi un atveidošanu. Pārāk liela ievades aizkave jebkurai spēlei liks justies gausai neatkarīgi no LCD atsvaidzes intensitātes.

Taču spēle, kas ieprogrammēta darbam ar ātrumu 60 kadri/s, var potenciāli parādīt jūsu ievades datus ātrāk, jo kadri ir šaurāki laika posmi (16,6 ms), salīdzinot ar 30 kadri/s (33,3 ms). Cilvēka reakcijas laiks noteikti nav tik ātrs, bet mūsu spēja mācīties un prognozēt var padarīt mūsu atbildes daudz ātrākas.

Svarīgi šeit ir tas, ka Šopēns runā par to, ka smadzenes iegūst vizuālu informāciju, ko tās var apstrādāt un uz ko tās var darboties. Viņš nesaka, ka mēs nevaram pamanīt atšķirību starp 20 Hz un 60 Hz kadriem. Tas, ka redzat atšķirību, nenozīmē, ka varat būt labāks spēlē , viņš saka. Pēc 24 Hz jūs nekļūsit labāki, taču jums var būt kāda fenomenoloģiska pieredze, kas atšķiras. Tāpēc pastāv atšķirība starp efektivitāti un pieredzi.

Un, lai gan Busey un DeLong atzina vienmērīga kadru nomaiņas ātruma estētisko pievilcību, neviens no viņiem neuzskatīja, ka kadru nomaiņas ātrums ir mūsu spēļu tehnoloģijas galvenais un beigu punkts. Šopēnam izšķirtspēja ir daudz svarīgāka. Mēs esam ļoti ierobežoti laika atšķirību interpretācijā, taču mums nav gandrīz nekādu ierobežojumu, interpretējot atšķirības telpā, viņš saka.

klēpjdatoru spēles

DeLong izšķirtspēja arī ir svarīga, taču tikai mazajam, centrālajam acs apgabalam, kas par to rūpējas un kas aptver tikai dažus jūsu redzes lauka grādus. Dažas no pārliecinošākajām lietām, ko esmu redzējis, ir bijusi acu izsekošana. Kāpēc mēs neveicam pilnu izšķirtspēju tikai tām acs zonām, kurās mums tā ir vajadzīga? Bet viņa patiesā uzmanība tiek pievērsta kontrasta attiecībai. Kad mēs redzam patiesi melnos un spilgti baltos toņus, tas ir patiešām pārliecinoši, viņš saka.

Ko mēs patiešām zinām

Pēc visa tā, ko mēs īsti zinām? Ka smadzenes ir sarežģītas un ka patiesi nav universālas atbildes, kas attiecas uz visiem.

• Daži cilvēki var uztvert mirgošanu 50 vai 60 Hz gaismas avotā. Lielāki atsvaidzes intensitāte samazina uztveramo mirgošanu.
• Mēs labāk uztveram kustību mūsu redzes perifērijā.
• Veids, kā mēs uztveram attēla zibspuldzi, atšķiras no tā, kā mēs uztveram pastāvīgu kustību.
• Spēlētājiem, visticamāk, ir dažas no jutīgākajām, apmācītākajām acīm, kad runa ir par attēlu izmaiņu uztveri.
• Tas, ka mēs varam uztvert atšķirību starp kadru ātrumiem, nenozīmē, ka uztvere ietekmē mūsu reakcijas laiku.

Tātad tas nav sakārtots objekts, un papildus tam mums ir arī jāapsver, vai mūsu monitori patiešām spēj izvadīt attēlus ar tik augstu kadru nomaiņas ātrumu. Daudzi nepārsniedz 60 Hz, un Busey apšauba, vai monitori, kas tiek reklamēti ar 120 Hz, tiešām parāda tik ātri (saskaņā ar dažiem nopietniem padziļinātiem testiem plkst. TFTCentral , viņi to noteikti dara). Un kā cilvēks, kuram ir patikušas arī spēles ar manu konsoļu atveidotajiem 30 kadriem sekundē (un bieži vien mazāk), es varu ar tām atsaukties, liekot domāt, ka citi vizuālo displeju aspekti varētu labāk savienoties ar manu vizuālo uztveri.

No otras puses, es vēlētos dzirdēt no profesionālajām komandām par viņu objektīvo pieredzi ar kadru nomaiņas ātrumu un to, kā tas ietekmē spēlētāju sniegumu. Varbūt tie apstiprinās vai būs pretrunā ar zinātnes pašreizējo domāšanu šajā jomā. Ja spēlētāji ir tik īpaši, kad runa ir par redzējumu, iespējams, mums vajadzētu būt tiem, kas virzīs jaunu izpratni par to.