Mitu kaadrit sekundis inimsilm tegelikult näeb?

Veedan liiga palju oma esimestest õrnadest minutitest uues mängus, mille ekraani nurgas töötab kaadrisageduse loendur. Mängin ülitundlikult kõige väiksemate tõrgete suhtes, sukeldun graafikasätetesse, et optimeerida ja muretseda, optimeerida ja uuesti muretseda.

Ma vannun, et see loendur ei tööta kogu aeg. See oleks ebatervislik, eks? Kuid kaadrisagedus on meie jaoks oluline. See on põhimõõtmine, mille alusel hindame nii oma platvorme kui ka mängu tehnilisi komme. Ja miks mitte? Kaadrisageduse loendur ei valeta. See annab sirge ja lihtsa numbri. Ebakindlas maailmas saame selle kõrval seista.

Aga kas saate vaata kõrge kaadrisagedus? Nii algab vaidlus, mis on sama vana kui arvutimängud, pidev ja segane sõda, milles uhkus põrkub raputava teadusega. Kui jätta kõrvale Interneti-raev, on see huvitav küsimus, eriti kuna see puudutab peamist viisi, kuidas me arvutimänge kogeme. Mida on maksimaalne kaadrisagedus, mida inimsilm näeb? Kui tajutav on erinevus 30 Hz ja 60 Hz vahel? 60 Hz ja 144 Hz vahel? Mis hetke pärast on mõttetu mängu kiiremini kuvada?

Vastus on keeruline ja üsna ebakorrektne. Te ei pruugi selle osadega nõustuda; mõni võib sind isegi vihaseks ajada. Silma- ja visuaalse tunnetuse eksperdid, isegi need, kes ise mänge mängivad, võivad omada teistsugust vaadet kui teie arvutite ja monitoride voolavate kujutiste osas. Kuid inimese nägemine ja taju on kummaline ja keeruline asi ning see ei tööta päris nii, nagu tundub.

Nägemise aspektid

Kõigepealt tuleb mõista, et me tajume nägemise erinevaid aspekte erinevalt. Liikumise tuvastamine ei ole sama, mis valguse tuvastamine. Teine asi on see, et silma erinevad osad toimivad erinevalt. Teie nägemise keskpunkt on teistes asjades hea kui perifeeria. Ja teine ​​asi on see, et sellel, mida me tajume, on loomulikud füüsilised piirid. Kulub aega, enne kui teie sarvkesta läbiv valgus muutub teabeks, mille alusel teie aju saab tegutseda, ja meie aju suudab seda teavet töödelda ainult teatud kiirusel.

Veel üks oluline kontseptsioon: kogu see, mida me tajume, on suurem kui see, mida meie visuaalse süsteemi ükski element suudab saavutada. See punkt on meie nägemistaju mõistmiseks ülioluline.

Jordan DeLong ütleb mulle, et te ei saa ennustada kogu süsteemi käitumist ühe raku või ühe neuroni põhjal. DeLong on Rensselaeri St Josephi kolledži psühholoogia abiprofessor ja suurem osa tema uurimistööst on seotud visuaalsete süsteemidega. Me võime tegelikult tajuda asju, nagu joone laius või kaks joondavat joont, mis on väiksemad kui see, mida üksikud neuronid suudavad, ja seda seetõttu, et me arvutame keskmiselt üle tuhandete ja tuhandete neuronite. Teie aju on tegelikult palju täpsem kui selle üks osa.

piiramine 2

Mängijad... [on] tõeliselt veider rahvastik, kes tõenäoliselt tegutseb maksimaalse nägemistaseme lähedal.

Dotsent Jordan DeLong

Ja lõpuks, me oleme erilised. Arvutimängude mängijatel on parimad silmad. DeLong ütleb, et kui töötate mängijatega, töötate tõeliselt imeliku inimestega, kes tegutsevad tõenäoliselt maksimaalse taseme lähedal. See on sellepärast visuaalset taju saab treenida ja tegevusmängud on eriti head nägemise treenimiseks .

[Mängud on] ainulaadsed, üks ainukesi viise oma nägemise peaaegu kõigi aspektide massiliseks suurendamiseks, nii et kontrastitundlikkust, tähelepanuvõimet ja mitme objekti jälgimist, ütleb Adrien Chopin, kognitiivteaduste doktorant. Nii hea, et mänge kasutatakse visuaalses teraapias.

Nii et enne kui hakkate vihaseks saama, kui teadlased räägivad sellest, milliseid kaadrisagedusi te tajuda saate ja milliseid mitte, patsutage endale õlale: kui mängite märulirohkeid mänge, tajute tõenäoliselt kaadrisagedusi paremini kui keskmine inimene.

Liikumise tajumine

Liigume nüüd mõne numbri juurde. Esimene asi, millele mõelda, on virvendussagedus. Enamik inimesi tajub värelevat valgusallikat ühtlase valgustusena sagedusega 50–60 korda sekundis ehk hertsides. Mõned inimesed suudavad tuvastada 60 Hz luminofoorlampis kerge väreluse ja enamik inimesi näeb oma nägemisel värelevaid laike, kui nad teevad paljudes kaasaegsetes autodes leiduvaid moduleeritud LED-tagatulesid vaadates kiiret silmaliigutust.

Kuid see pakub vaid osa mõistatusest, kui on vaja sujuvaid mängumaterjale tajuda. Ja kui olete kuulnud uuringutest hävitajapilootide kohta, kus nad on näidanud võimet tajuda ekraanil 1/250 sekundi jooksul vilkuvat pilti, siis see ei ole ka päris see, mida sujuvate ja voolavate arvutimängude kujutiste tajumine puudutab. . See on sellepärast mängud väljastavad liikuvaid pilte ja seetõttu kutsuvad esile erinevaid visuaalseid süsteeme nendest, mis lihtsalt töötlevad valgust.

Näiteks on see asi nn Blochi seadus . Põhimõtteliselt on see üks väheseid tajumise seadusi, ütleb mulle Indiana ülikooli psühholoogia- ja ajuteaduste osakonna juhataja professor Thomas Busey. See ütleb, et vähem kui 100 ms välgu valguses on intensiivsuse ja kestuse vahel kompromiss. Teil võib olla nanosekundi võrra uskumatult eredat valgust ja see näeb välja samasugune kui kümnendik sekundit hämaras valguses. Üldiselt ei suuda inimesed kümnendiku sekundi jooksul vahet teha lühikeste, eredate ja pikkade hämarate stiimulite vahel, ütleb ta. See on natuke nagu kaamera säriaja ja ava vaheline suhe: kui lasete laia avaga sisse palju valgust ja määrate lühikese säriaja, on teie foto sama hästi säritatud kui see, mis on tehtud väikesel hulgal kitsa avaga valgus ja pika säriaja seadmine.

Kuid kuigi meil on raskusi alla 10 ms välkude intensiivsuse eristamisega, võime tajuda uskumatult kiireid liikumisobjekte. Need peavad olema väga konkreetsed ja erilised, kuid soovi korral võiksite näha artefakti kiirusel 500 kaadrit sekundis, ütleb DeLong.

Spetsiifilisus on seotud viisiga, kuidas me erinevat tüüpi liikumist tajume. Kui istud paigal ja vaatad enda ees liikuvaid asju, on see väga erinev signaal vaatest, mis avaneb mööda kõndides. Need keskenduvad erinevatele kohtadele, ütleb DeLong. Teie nägemise keskmine osa, foveaalne piirkond, mis on kõige üksikasjalikum, on liikumise tuvastamisel tegelikult üsna prügi, nii et kui vaatate ekraani keskel asjade liikumist, pole see nii suur asi. milline on värskendussagedus; te ei näe seda oma silma selle osaga.

head mängud arvutis mängimiseks

Aga silmade äärealadel tuvastame liikumise uskumatult hästi . Kui ekraan täidab nende perifeerset nägemist, mida värskendatakse sagedusel 60 Hz või rohkem, teatavad paljud inimesed, et neil on tugev tunne, et nad liiguvad füüsiliselt. Osaliselt seetõttu värskendatakse VR-peakomplekte, mis võivad töötada perifeerses nägemises, nii kiiresti (90 Hz).

Samuti tasub kaaluda mõningaid asju, mida me teeme, kui mängime näiteks esimese inimese tulistamismängu. Me kontrollime pidevalt oma hiire liikumise ja vaate vahelist seost tajutava mootori-tagasiside ahelas, navigeerime ja liigume 3D-ruumis ning otsime ja jälgime ka vaenlasi. Seetõttu täiendame pidevalt oma arusaama mängumaailmast visuaalse teabega. Busey ütleb, et sujuvate ja kiiresti värskendavate kujutiste eelised tulenevad pigem suuremahulise liikumise kui peente detailide tajumisest.

Aga kui kiiresti me liikumist tajume? Pärast kõike, mida olete ülal lugenud, võite ilmselt arvata, et neid pole täpne vastuseid. Kuid on mõned kindlad vastused, näiteks see: saate kõige kindlamalt tajuda erinevust 30 Hz ja 60 Hz vahel.

Milliseid kaadrisagedusi me tegelikult näeme?

Kindlasti on 60 Hz parem kui 30 Hz, ilmselt parem, ütleb Busey. Nii et see on üks Interneti-nõue tühistatud. Ja kuna me tajume liikumist suurema kiirusega kui 60 Hz värelev valgusallikas, peaks tase olema sellest kõrgem, kuid ta ei seisa numbri all. Kas need platood sagedusel 120 Hz või kas saate täiendava tõuke kuni 180 Hz, ma lihtsalt ei tea.

Ma arvan, et tavaliselt, kui kiirus ületab 200 kaadrit sekundis, näeb see välja nagu tavaline päriselus liikumine, ütleb DeLong. Kuid tavalisemalt arvab ta, et inimeste ekraani sujuvuse muutuste tuvastamise langus on umbes 90 Hz. Muidugi võivad austajad eristada väikseid erinevusi, kuid meie ülejäänud jaoks on see nagu punane vein punane vein.

Chopin vaatab teemat väga erinevalt. Kirjandusest on selge, et te ei näe midagi rohkem kui 20 Hz, ütleb ta mulle. Ja kuigi tunnistan, et alguses norskasin kohvi sisse, hakkas tema vaidlus peagi palju mõttekamaks muutuma.

Kindlasti on 60 Hz parem kui 30 Hz, ilmselgelt parem.

Professor Thomas Busey

Ta selgitab mulle, et kui me otsime ja kategoriseerime elemente sihtmärkidena esimese isiku tulistamismängus, siis jälgime mitut sihtmärki ja tuvastame väikeste objektide liikumist. Näiteks kui võtate väikese objekti liikumistuvastuse, siis milline on objekti optimaalne ajaline sagedus, mida saate tuvastada?

Ja uuringud on leidnud, et vastus on vahemikus 7 kuni 13 Hz. Pärast seda langeb meie liikumistundlikkus oluliselt. Kui soovite teha visuaalset otsingut või mitut visuaalset jälgimist või lihtsalt tõlgendada liikumissuunda, võtab teie aju pidevast voost sekundis vaid 13 pilti, nii et muudate vahepealsed kujutised üheks pildiks keskmiseks.

Teadlane Rufin vanRullen avastas selle 2010. see toimub sõna otseses mõttes meie ajus : näete EEG-s püsivat 13 Hz aktiivsusimpulssi ja seda toetab veelgi tähelepanek, et võime kogeda ka vaguniratta efekt saate, kui pildistate kaadreid pöörlevast kodaraga objektist. Taasesitusel võib näida, et objekt pöörleb vastupidises suunas. Aju teeb sama asja, ütleb Chopin. Seda näete ilma kaamerata. Arvestades kõiki uuringuid, ei näe me erinevust 20 Hz ja kõrgema vahel. Läheme 24 Hz juurde, mis on filmitööstuse standard. Kuid ma ei näe mõtet sellest kõrgemale minna.

See artikkel räägib sellest, milliseid kaadrisagedusi inimsilm tajub. Elevant toas: kui kiiresti me suudame reageerida sellele, mida me näeme? See on oluline erinevus mängude ja filmi vahel, mis väärib veel üht tervet artiklit.

Miks siis mängud tunda 30 ja 60 kaadrit sekundis selgelt erinev? Toimub rohkem kui kaadrisagedus. Sisendviivitus on aeg, mis kulub käsu sisestamise, selle käsu tõlgendamise ja monitorile edastamise ning kuvari kujutise töötlemise ja renderdamise vahel. Liiga suur sisendviivitus muudab kõik mängud loiuks, olenemata LCD-ekraani värskendussagedusest.

Kuid mäng, mis on programmeeritud töötama kiirusega 60 kaadrit sekundis, võib teie sisendeid kiiremini kuvada, kuna kaadrid on kitsamad ajalõiked (16,6 ms) võrreldes 30 kaadriga sekundis (33,3 ms). Inimese reageerimisaeg ei ole kindlasti nii kiire, kuid meie võime õppida ja ennustada võib muuta meie vastused palju kiiremaks.

Siin on oluline, et Chopin räägib sellest, et aju omandab visuaalset teavet, mida ta saab töödelda ja mille alusel ta saab tegutseda. Ta ei ütle, et me ei märka erinevust 20 Hz ja 60 Hz kaadrite vahel. See, et näete erinevust, ei tähenda, et saate mängus parem olla , ta ütleb. Pärast 24 Hz te ei parane, kuid teil võib olla mõni fenomenoloogiline kogemus, mis on erinev. Seetõttu on tõhususe ja kogemuse vahel vahe.

Ja kuigi Busey ja DeLong tunnistasid sujuva kaadrisageduse esteetilist külgetõmbejõudu, ei tundnud ükski neist, et kaadrisagedus on meie jaoks võib-olla mängutehnoloogia kõige olulisem. Chopini jaoks on eraldusvõime palju olulisem. Oleme ajaerinevuse tõlgendamisel väga piiratud, kuid ruumierinevuse tõlgendamisel pole meil peaaegu mingeid piiranguid, ütleb ta.

palverändurite sammud d4

DeLongi jaoks on eraldusvõime samuti oluline, kuid ainult sellest hooliva silma väikese keskosa jaoks, mis hõlmab teie vaateväljast vaid paari kraadi. Mõned kõige köitvamad asjad, mida olen näinud, on olnud pilgujälgimine. Miks me ei tee täiseraldusvõimet ainult nende silmapiirkondade jaoks, kus me seda tegelikult vajame? Kuid tema tegelik fookus on kontrastsuse suhtel. Kui näeme tõeliselt tõelisi musti ja säravvalgeid, on see tõeliselt veenev, ütleb ta.

Mida me tegelikult teame

Mida me pärast kõike seda tegelikult teame? Et aju on keeruline ja et pole tõesti universaalset vastust, mis kehtiks kõigile.

• Mõned inimesed tajuvad värelust 50 või 60 Hz valgusallikas. Kõrgemad värskendussagedused vähendavad tajutavat virvendust.
• Me tuvastame liikumise paremini oma nägemise perifeerias.
• See, kuidas me pildi välgatust tajume, erineb sellest, kuidas me tajume pidevat liikumist.
• Mängijatel on kujutiste muutuste tajumisel tõenäolisemalt mõned kõige tundlikumad ja treenitumad silmad.
• See, et suudame tajuda kaadrisageduste erinevust, ei tähenda tingimata, et taju mõjutab meie reaktsiooniaega.

Nii et see pole korras teema ja lisaks kõigele sellele peame kaaluma ka seda, kas meie monitorid on tegelikult võimelised väljastama pilte nende kõrgete kaadrisagedustega. Paljud ei ületa 60 Hz ja Busey kahtleb, kas sagedusel 120 Hz reklaamitud monitorid kuvavad tõesti nii kiiresti (vastavalt mõnele tõsiselt põhjalikule testimisele TFTCentral , seda nad kindlasti teevad). Ja inimesena, kellele on meeldinud ka mängud 30 kaadrit sekundis (ja sageli ka vähem), mida minu konsoolid renderdavad, võin nendega samastuda, viidates sellele, et visuaalsete kuvade muud aspektid võivad minu visuaalse tajuga paremini seostuda.

Teisest küljest tahaksin kuulda profimeeskondadelt nende objektiivseid kogemusi kaadrisagedusega ja kuidas see mõjutab mängijate sooritust. Võib-olla kinnitavad need teaduse praegust mõtteviisi selles valdkonnas või on need sellega vastuolus. Kui mängijad on nägemise osas nii erilised, peaksime võib-olla olema need, kes juhiks selle uue mõistmise eest.