Quants fotogrames per segon pot veure realment l'ull humà?

Passo massa dels meus primers minuts tendres en un joc nou amb un comptador de velocitat de fotogrames corrent a la cantonada de la pantalla. Jugo, hipersensible als problemes més petits, entrant i sortint de la configuració gràfica per optimitzar, preocupar-me, optimitzar i preocupar-me de nou.

Juro que no tinc aquest comptador en marxa tot el temps. Això no seria saludable, oi? Però el framerate és important per a nosaltres. És la mesura bàsica per la qual valorem tant les nostres instal·lacions com les costes tècniques d'un joc. I per què no? Un comptador de framerate no menteix. Informa d'un nombre recte i senzill. En un món incert, és una cosa que podem mantenir.

Però pots veure alts framerates? Així comença una discussió tan antiga com els jocs de PC, una guerra constant i confusa en què l'orgull xoca amb la ciència inestable. Però, a banda de la ràbia d'Internet, és una pregunta interessant, sobretot perquè es relaciona amb la forma principal en què experimentem els jocs d'ordinador. Què és la velocitat de fotograma màxima que veu l'ull humà? Què tan perceptible és la diferència entre 30 Hz i 60 Hz? Entre 60 Hz i 144 Hz? Després de quin punt no té sentit mostrar un joc més ràpid?

La resposta és complexa i força desordenada. És possible que no estigueu d'acord amb algunes parts; alguns fins i tot et poden fer enfadar. Els experts en cognició visual i visual, fins i tot aquells que juguen ells mateixos, poden tenir una perspectiva molt diferent de la teva sobre el que és important sobre les imatges fluïdes que mostren els ordinadors i els monitors. Però la visió i la percepció humana és una cosa estranya i complicada, i no acaba de funcionar com se sent.

Aspectes de la visió

El primer que cal entendre és que percebem diferents aspectes de la visió de manera diferent. Detectar moviment no és el mateix que detectar llum. Una altra cosa és que les diferents parts de l'ull funcionen de manera diferent. El centre de la teva visió és bo per a coses diferents de la perifèria. I una altra cosa és que hi ha límits naturals i físics al que podem percebre. La llum que travessa la còrnia necessita temps per convertir-se en informació sobre la qual pot actuar el nostre cervell, i el nostre cervell només pot processar aquesta informació a una velocitat determinada.

Un altre concepte important: tot el que percebem és més gran que el que pot aconseguir qualsevol element del nostre sistema visual. Aquest punt és fonamental per entendre la nostra percepció de la visió.

No es pot predir el comportament de tot el sistema basant-se en una cèl·lula o una neurona, em diu Jordan DeLong. DeLong és professor ajudant de psicologia al St Joseph's College de Rensselaer, i la majoria de la seva investigació és sobre sistemes visuals. De fet, podem percebre coses, com l'amplada d'una línia o dues línies alineades, més petites del que pot fer una neurona individual, i això és perquè estem fent una mitjana de milers i milers de neurones. En realitat, el teu cervell és molt més precís que una part individual.

jaqueta cyberpunk edgerunner

Els jugadors... [són] una població realment estranya de persones que probablement estan operant a prop dels nivells màxims [de visió].

Professor ajudant Jordan DeLong

I finalment, som especials. Els jugadors de jocs d'ordinador tenen alguns dels millors ulls del voltant. Si esteu treballant amb jugadors, esteu treballant amb una població molt estranya de persones que probablement estan operant a prop dels nivells màxims, diu DeLong. Això és perquè La percepció visual es pot entrenar i els jocs d'acció són especialment bons per entrenar la visió .

[Els jocs són] únics, una de les úniques maneres d'augmentar massivament gairebé tots els aspectes de la vostra visió, així que la sensibilitat al contrast, les habilitats d'atenció i el seguiment d'objectes múltiples, em diu Adrien Chopin, investigador postdoctoral en ciències cognitives. Tan bo, de fet, que els jocs s'estan utilitzant en teràpies visuals.

Per tant, abans d'enfadar-vos perquè els investigadors parlin de quines velocitats de fotogrames podeu i no podeu percebre, feu-vos un cop d'esquena: si jugueu a jocs pesats en acció, és probable que tingueu més percepció dels framerates que la persona mitjana.

Percebre el moviment

Ara anem a alguns números. El primer que cal pensar és la freqüència de parpelleig. La majoria de la gent percep una font de llum parpellejant com una il·luminació constant a una velocitat de 50 a 60 vegades per segon, o hertz. Algunes persones poden detectar un lleuger parpelleig en una bombeta fluorescent de 60 Hz, i la majoria de la gent veurà taques parpellejants a la seva visió si fan un moviment ràpid dels ulls quan miren els llums posteriors LED modulats que es troben en molts cotxes moderns.

Però això només ofereix una part del trencaclosques quan es tracta de percebre imatges fluïdes del joc. I si heu sentit a parlar d'estudis sobre pilots de caça en què han demostrat la capacitat de percebre una imatge que es mostra a la pantalla durant 1/250 de segon, tampoc no es tracta de la percepció d'imatges fluides i fluides de jocs d'ordinador. . Això és perquè els jocs produeixen imatges en moviment i, per tant, invoquen sistemes visuals diferents als que simplement processen la llum.

Com a exemple, hi ha aquesta cosa que es diu la llei de Bloch . Bàsicament, és una de les poques lleis en percepció, em diu el professor Thomas Busey, director del departament associat del Departament de Ciències Psicològiques i del Cervell de la Universitat d'Indiana. Diu que hi ha un compromís entre intensitat i durada en un flaix de llum que dura menys de 100 ms. Podeu tenir un nanosegon de llum increïblement brillant i semblarà el mateix que una dècima de segon de llum tènue. En general, la gent no pot distingir entre estímuls curts, brillants i llargs i tènues en una dècima de segon, diu. És una mica com la relació entre la velocitat de l'obturador i l'obertura d'una càmera: deixant entrar molta llum amb una obertura àmplia i establir una velocitat d'obturació curta, la vostra fotografia quedarà igual de bé exposada que la presa deixant una petita quantitat de llum amb una obertura estreta i una velocitat d'obturació llarga.

Però tot i que tenim problemes per distingir la intensitat dels flaixos de llum inferiors a 10 ms, podem percebre artefactes de moviment increïblement ràpids. Han de ser molt específics i especials, però podríeu veure un artefacte a 500 fps si ho volguéssiu, em diu DeLong.

L'especificitat es relaciona amb la manera com percebem els diferents tipus de moviment. Si esteu asseguts i mireu coses que es mouen davant vostre, és un senyal molt diferent de la vista que obteniu quan camineu. Es centren en diferents llocs, diu DeLong. La part mitjana de la teva visió, la regió foveal, que és la més detallada, és en realitat una mica d'escombraries a l'hora de detectar moviment, així que si estàs veient coses al mig de la pantalla en moviment, no és gaire gran. quina és la taxa de refresc; no ho pots veure amb aquesta part del teu ull.

Unitat central de processament d'ordinadors de jocs

Però a la perifèria dels nostres ulls detectem el moviment increïblement bé . Amb una pantalla que omple la seva visió perifèrica que s'actualitza a 60 Hz o més, moltes persones diuen que tenen la forta sensació que s'estan movent físicament. Per això, en part, els auriculars de realitat virtual, que poden funcionar a la visió perifèrica, s'actualitzen tan ràpidament (90 Hz).

També val la pena tenir en compte algunes de les coses que estem fent quan juguem, per exemple, a un shooter en primera persona. Estem controlant contínuament la relació entre el moviment del ratolí i la vista en un bucle de retroalimentació motora perceptiva, estem navegant i movent-nos per l'espai 3D, i també estem buscant i rastrejant enemics. Per tant, actualitzem contínuament la nostra comprensió del món del joc amb informació visual. Busey diu que els avantatges d'imatges suaus i que es refresquen ràpidament provenen de la nostra percepció del moviment a gran escala en lloc de detalls fins.

Però, amb quina rapidesa podem percebre el moviment? Després de tot el que heu llegit anteriorment, probablement podeu endevinar que no n'hi ha precís respostes. Però hi ha algunes respostes definitives, com aquesta: amb tota seguretat podeu percebre la diferència entre 30 Hz i 60 Hz.

Quins framerates podem veure realment?

Sens dubte, 60 Hz és millor que 30 Hz, demostrablement millor, diu Busey. Per tant, aquesta és una reclamació a Internet anul·lada. I com que podem percebre el moviment a una velocitat més alta que una font de llum parpellejant de 60 Hz, el nivell hauria de ser més alt, però no es mantindrà per un nombre. Si això s'altera a 120 Hz o si obteniu un augment addicional de fins a 180 Hz, simplement no ho sé.

Crec que normalment, un cop us aixequeu per sobre dels 200 fps, sembla un moviment normal i real, diu DeLong. Però, en termes més regulars, considera que la disminució de la capacitat de les persones per detectar canvis de suavitat en una pantalla es troba al voltant dels 90 Hz. Per descomptat, els aficionats poden ser capaços de dir petites diferències, però per a la resta de nosaltres és com si el vi negre fos vi negre.

Chopin mira el tema de manera molt diferent. A la literatura queda clar que no es pot veure res més que 20 Hz, em diu. I tot i que admeto que inicialment vaig bufar el meu cafè, el seu argument aviat va començar a tenir molt més sentit.

Sens dubte, 60 Hz és millor que 30 Hz, demostrablement millor.

Professor Thomas Busey

M'explica que quan cerquem i categoritzem elements com a objectius en un joc de trets en primera persona, fem un seguiment de diversos objectius i detectem el moviment d'objectes petits. Per exemple, si prens la detecció de moviment d'un objecte petit, quina és la freqüència temporal òptima d'un objecte que pots detectar?

I els estudis han trobat que la resposta és entre 7 i 13 Hz. Després d'això, la nostra sensibilitat al moviment disminueix significativament. Quan vulgueu fer una cerca visual o un seguiment visual múltiple o simplement interpretar la direcció del moviment, el vostre cervell només agafarà 13 imatges d'un segon de flux continu, de manera que farà una mitjana de les altres imatges que hi ha entremig en una imatge.

Descobert per l'investigador Rufin vanRullen el 2010, això passa literalment al nostre cervell : podeu veure un pols d'activitat constant de 13 Hz en un EEG, i es recolza encara més amb l'observació que també podem experimentar el ' efecte roda de carro ’ s’obté quan fotografies imatges d’un objecte de radis que gira. Si es reprodueix, el metratge pot semblar que mostra l'objecte girant en la direcció oposada. El cervell fa el mateix, diu Chopin. Podeu veure això sense càmera. Tenint en compte tots els estudis, no veiem cap diferència entre 20 hz i superiors. Anem a 24 hz, que és l'estàndard de la indústria cinematogràfica. Però no veig cap sentit per sobre d'això.

Aquest article tracta sobre quins framerates pot percebre l'ull humà. L'elefant a l'habitació: a quina velocitat podem reaccionar al que veiem? És una distinció important entre jocs i pel·lícules digne d'un altre article sencer.

Aleshores, per què els jocs sentir clarament diferent a 30 i 60 fps? Hi ha més coses que la velocitat de fotogrames. Retard d'entrada és la quantitat de temps que transcorre entre que s'introdueix una ordre, aquesta ordre és interpretada pel joc i transmesa al monitor, i el monitor processa i representa la imatge. Massa retard d'entrada farà que qualsevol joc se senti lent, independentment de la freqüència de refresc de la pantalla LCD.

Però un joc programat per funcionar a 60 fps pot mostrar les vostres entrades més ràpidament, perquè els fotogrames són porcions de temps més estretes (16,6 ms) en comparació amb 30 fps (33,3 ms). El temps de resposta humana definitivament no és tan ràpid, sinó la nostra capacitat d'aprendre i predir pot fer que les nostres respostes semblin molt més ràpides.

L'important aquí és que Chopin parla de que el cervell adquireix informació visual que pot processar i sobre la qual pot actuar. No diu que no puguem notar una diferència entre les imatges de 20 Hz i 60 Hz. Només perquè pugueu veure la diferència, no vol dir que pugueu ser millor en el joc , ell diu. Després de 24 Hz no millorareu, però és possible que tingueu una experiència fenomenològica que sigui diferent. Per tant, hi ha una diferència entre l'eficàcia i l'experiència.

I tot i que Busey i DeLong van reconèixer l'atractiu estètic d'una velocitat de fotogrames suau, cap d'ells va pensar que la velocitat de fotogrames és la tecnologia de jocs que potser fem. Per a Chopin, la resolució és molt més important. Estem molt limitats a l'hora d'interpretar la diferència en el temps, però gairebé no tenim límits a l'hora d'interpretar la diferència en l'espai, diu.

els passos dels pelegrins d4

Per a DeLong, la resolució també és important, però només per a la petita regió central de l'ull que la preocupa, que només inclou un parell de graus del vostre camp de visió. Algunes de les coses més atractives que he vist han estat amb el seguiment ocular. Per què no fem una resolució completa només per a les zones de l'ull on realment la necessitem? Però el seu veritable enfocament està en les relacions de contrast. Quan veiem negres reals i blancs brillants, és realment atractiu, diu.

El que realment sabem

Després de tot això, què sabem realment? Que el cervell és complicat i que realment no hi ha una resposta universal que s'apliqui a tothom.

• Algunes persones poden percebre el parpelleig en una font de llum de 50 o 60 Hz. Les taxes de refresc més altes redueixen el parpelleig perceptible.
• Detectem millor el moviment a la perifèria de la nostra visió.
• La manera com percebem el flaix d'una imatge és diferent de com percebem el moviment constant.
• És més probable que els jugadors tinguin alguns dels ulls més sensibles i entrenats quan es tracta de percebre els canvis en les imatges.
• El fet que puguem percebre la diferència entre les velocitats de fotograma no vol dir necessàriament que la percepció afecti el nostre temps de reacció.

Per tant, no és un tema ordenat i, a més de tot això, també hem de considerar si els nostres monitors són realment capaços de produir imatges a aquestes altes velocitats de fotogrames. Molts no superen els 60 Hz, i Busey es pregunta si els monitors anunciats a 120 Hz es mostren realment tan ràpid (segons algunes proves seriosament en profunditat a TFTCentral , sens dubte ho fan). I com a algú que també ha gaudit dels jocs a 30 fotogrames per segon (i sovint bastant menys) representats per les meves consoles, puc relacionar-me amb ells suggerint que altres aspectes de les pantalles visuals podrien connectar millor amb la meva percepció visual.

D'altra banda, m'encantaria saber dels equips professionals sobre les seves experiències objectives amb la velocitat de fotogrames i com afecta el rendiment dels jugadors. Potser corroboraran o contradiran el pensament actual de la ciència en aquest camp. Si els jugadors són tan especials pel que fa a la visió, potser hauríem de ser nosaltres els qui encapçaríem una nova comprensió.