כמה פריימים לשנייה באמת יכולה העין האנושית לראות?

אני מבלה יותר מדי מהדקות הרכות הראשונות שלי במשחק חדש עם מונה קצבי פריימים רץ בפינת המסך שלי. אני משחק, רגיש במיוחד לתקלות הקטנות ביותר, צולל פנימה ומחוץ להגדרות הגרפיקה כדי לייעל, ולדאוג, ולמטב ולדאוג שוב.

אני נשבע שאין לי את הדלפק הזה כל הזמן. זה יהיה לא בריא, נכון? אבל קצב הפריימים חשוב לנו. זוהי מדידת הליבה שבאמצעותה אנו מדרגים הן את האסדות שלנו והן את הצ'ופרים הטכניים של המשחק. ולמה לא? מונה קצב פריימים לא משקר. הוא מדווח על מספר ישר ופשוט. בעולם לא בטוח זה משהו שאנחנו יכולים לעמוד בו.

אבל אתה יכול לִרְאוֹת קצבי פריימים גבוהים? אז מתחיל ויכוח עתיק כמו משחקי מחשב, מלחמה מתמדת ומבולבלת שבה הגאווה מתנגשת מול המדע הרעוע. אבל מלבד זעם האינטרנט, זו שאלה מעניינת, במיוחד מכיוון שהיא עוסקת בדרך העיקרית שבה אנו חווים משחקי מחשב. מה הוא הקצב המרבי שהעין האנושית רואה? כמה מורגש ההבדל בין 30 הרץ ל-60 הרץ? בין 60 הרץ ל-144 הרץ? אחרי איזו נקודה אין טעם להציג משחק מהר יותר?

התשובה מורכבת ודי לא מסודרת. ייתכן שאינך מסכים עם חלקים ממנו; חלקם עשויים אפילו לכעוס אותך. מומחי עיניים וקוגניציה חזותית, אפילו אלה שמשחקים משחקים בעצמם, עשויים בהחלט להיות בעלי פרספקטיבה שונה מאוד משלך לגבי מה שחשוב בתמונות הזורמות שמציגים מחשבים ומסכים. אבל הראייה והתפיסה האנושית היא דבר מוזר ומסובך, וזה לא ממש עובד כמו שהוא מרגיש.

היבטים של חזון

הדבר הראשון שצריך להבין הוא שאנחנו תופסים היבטים שונים של הראייה בצורה שונה. זיהוי תנועה אינו זהה לזיהוי אור. דבר נוסף הוא שחלקים שונים של העין פועלים בצורה שונה. מרכז הראייה שלך טוב בדברים שונים מהפריפריה. ודבר נוסף הוא שיש גבולות טבעיים, פיזיים למה שאנחנו יכולים לתפוס. לוקח זמן עד שהאור שעובר דרך הקרנית שלך הופך למידע שעליו המוח שלך יכול לפעול, והמוח שלנו יכול לעבד את המידע הזה רק במהירות מסוימת.

מושג חשוב נוסף: כל מה שאנו תופסים גדול יותר ממה שכל אלמנט אחד של מערכת הראייה שלנו יכול להשיג. נקודה זו היא בסיסית להבנת תפיסת הראייה שלנו.

אתה לא יכול לחזות את ההתנהגות של כל המערכת על סמך תא אחד, או נוירון אחד, אומר לי ג'ורדן דלונג. דלונג הוא פרופסור לפסיכולוגיה בסנט ג'וזף קולג' ברנסלר, ורוב המחקר שלו הוא על מערכות חזותיות. אנו יכולים למעשה לתפוס דברים, כמו רוחב של קו או שני קווים המתיישרים, קטן יותר ממה שנוירון בודד יכול לעשות, וזה בגלל שאנחנו עושים ממוצע של אלפי ואלפי נוירונים. המוח שלך למעשה הרבה יותר מדויק מחלק בודד בו.

כף יד של windows gaming

גיימרים... [הם] אוכלוסייה ממש מוזרה של אנשים שכנראה פועלים קרוב לרמות [של הראייה] המקסימליות.

עוזר פרופסור ג'ורדן דלונג

ולבסוף, אנחנו מיוחדים. לשחקני משחקי מחשב יש כמה מהעיניים הטובות ביותר בסביבה. אם אתה עובד עם גיימרים, אתה עובד עם אוכלוסייה ממש מוזרה של אנשים שכנראה פועלים קרוב לרמות מקסימליות, אומר DeLong. זה בגלל ניתן לאמן תפיסה חזותית, ומשחקי פעולה טובים במיוחד באימון ראייה .

[משחקים] ייחודיים, אחת הדרכים היחידות להגדיל באופן מסיבי כמעט את כל ההיבטים של הראייה שלך, כך אומר לי אדריאן שופן, חוקר פוסט-דוקטורט במדעי הקוגניציה, רגישות ניגודיות, יכולות קשב ומעקב אחר אובייקטים. כל כך טוב, למעשה, שמשחקים נמצאים בשימוש בטיפולים חזותיים.

אז לפני שאתה מתעצבן על חוקרים שמדברים על איזה פריימראטים אתה יכול ולא יכול לקלוט, טפח לעצמך על השכם: אם אתה משחק במשחקי פעולה עתירי פעולה, סביר להניח שאתה תופס יותר פריימים מאשר האדם הממוצע.

תפיסת תנועה

עכשיו בואו נגיע לכמה מספרים. הדבר הראשון שצריך לחשוב עליו הוא תדירות הבהוב. רוב האנשים תופסים מקור אור מהבהב כהארה קבועה בקצב של 50 עד 60 פעמים בשנייה, או הרץ. יש אנשים שיכולים לזהות הבהוב קל בנורת פלורסנט של 60 הרץ, ורוב האנשים יראו מריחות מהבהבים על הראייה שלהם אם הם מבצעים תנועת עיניים מהירה כשהם מסתכלים על פנסי ה-LED האחוריים המאופנים שנמצאים במכוניות מודרניות רבות.

אבל זה מציע רק חלק מהפאזל כשזה מגיע לתפיסת קטעי משחק זורמים חלקים. ואם שמעתם על מחקרים על טייסי קרב שבהם הם הוכיחו יכולת לתפוס תמונה מהבהבת על המסך במשך 1/250 שניה, זה גם לא בדיוק מה שעוסק בתפיסה של דימויים חלקים וזורמים של משחקי מחשב . זה בגלל משחקים מוציאים תמונות נעות, ולכן מעוררים מערכות חזותיות שונות מאלה שפשוט מעבדות אור.

כדוגמה, יש את הדבר הזה שנקרא חוק בלוך . בעצם, זה אחד החוקים הבודדים בתפיסה, אומר לי פרופסור תומס בוסי, יו'ר מחלקה במחלקה לפסיכולוגיה ומדעי המוח של אוניברסיטת אינדיאנה. זה אומר שיש פשרה בין עוצמה ומשך בהבזק אור שנמשך פחות מ-100 אלפיות השנייה. אתה יכול לקבל ננו-שנייה של אור בהיר להפליא וזה ייראה כמו עשירית השנייה של אור עמום. באופן כללי, אנשים לא יכולים להבחין בין גירויים קצרים, בהירים וארוכים, עמומים בתוך עשירית השנייה, הוא אומר. זה קצת כמו הקשר בין מהירות תריס לצמצם במצלמה: על ידי הכנסת הרבה אור עם צמצם רחב וקביעת מהירות תריס קצרה התמונה שלך תהיה חשופה היטב כמו תמונה שצולמה על ידי מתן כמות קטנה של אור עם צמצם צר והגדרת מהירות תריס ארוכה.

אבל בעוד שיש לנו קושי להבחין בעוצמת הבזקי אור של פחות מ-10ms, אנחנו יכולים לתפוס חפצי תנועה מהירים להפליא. הם צריכים להיות מאוד ספציפיים ומיוחדים, אבל אתה יכול לראות חפץ ב-500 fps אם תרצה, אומר לי DeLong.

הספציפיות מתייחסת לאופן שבו אנו תופסים סוגים שונים של תנועה. אם אתה יושב בשקט וצופה בדברים שלפניך מסתובבים, זה אות שונה מאוד לנוף שאתה מקבל כשאתה הולך. הם מתרכזים במקומות שונים, אומר דלונג. החלק האמצעי של הראייה שלך, אזור הרגל, שהוא המפורט ביותר, הוא למעשה די זבל בכל הנוגע לזיהוי תנועה, כך שאם אתה צופה בדברים באמצע המסך זזים, זה לא כזה עניין מה קצב הרענון; אתה לא יכול לראות את זה עם החלק הזה של העין שלך.

פרס קסיוס ריידר בחינם

אבל בפריפריה של העיניים שלנו אנו מזהים תנועה בצורה מדהימה . עם מסך שממלא את הראייה ההיקפית שלהם שמתעדכן ב-60 הרץ או יותר, אנשים רבים ידווחו שיש להם תחושה חזקה שהם זזים פיזית. זו גם הסיבה שאוזניות VR, שיכולות לפעול בראייה היקפית, מתעדכנות כל כך מהר (90 הרץ).

כדאי גם לשקול כמה מהדברים שאנחנו עושים כשאנחנו משחקים, למשל, יריות מגוף ראשון. אנו שולטים באופן רציף על היחסים בין תנועת העכבר שלנו לנוף בלולאת משוב מוטורי תפיסתי, אנו מנווטים ונעים בחלל תלת מימד, ואנחנו גם מחפשים ועוקבים אחר אויבים. לכן אנו מעדכנים ללא הרף את ההבנה שלנו על עולם המשחק עם מידע חזותי. Busey אומר שהיתרונות של תמונות חלקות ומרעננות במהירות מגיעות בתפיסה שלנו של תנועה בקנה מידה גדול ולא פרטים עדינים.

אבל כמה מהר אנחנו יכולים לתפוס תנועה? אחרי כל מה שקראתם למעלה, אתם בטח יכולים לנחש שאין מְדוּיָק תשובות. אבל יש כמה תשובות סופיות, כמו זו: אתה בהחלט יכול לתפוס את ההבדל בין 30 הרץ ל-60 הרץ.

אילו פריימים אנחנו באמת יכולים לראות?

אין ספק ש-60 הרץ עדיף על 30 הרץ, טוב יותר באופן מופגן, אומר בוסי. אז זו תביעה אינטרנטית אחת שבוטלה. ומכיוון שאנו יכולים לתפוס תנועה בקצב גבוה יותר ממה שאנו יכולים לתפוס מקור אור מהבהב של 60 הרץ, הרמה צריכה להיות גבוהה מזה, אבל הוא לא יעמוד במספר. אם הרמה הזו ב-120 הרץ או אם אתה מקבל דחיפה נוספת עד 180 הרץ, אני פשוט לא יודע.

אני חושב שבדרך כלל, ברגע שאתה קם מעל 200 fps זה פשוט נראה כמו תנועה רגילה בחיים האמיתיים, אומר DeLong. אבל במונחים רגילים יותר הוא מרגיש שהירידה באנשים שיכולים לזהות שינויים בהחלקה במסך נעה בסביבות 90 הרץ. בטח, חובבי אולי יכולים להבחין בהבדלים זעירים, אבל עבור כולנו זה כאילו יין אדום הוא יין אדום.

שופן מסתכל על הנושא בצורה שונה מאוד. ברור מהספרות שאתה לא יכול לראות שום דבר יותר מ-20 הרץ, הוא אומר לי. ולמרות שאני מודה שבהתחלה נחרתי לתוך הקפה שלי, הטיעון שלו החל במהרה להיות הרבה יותר הגיוני.

אין ספק ש-60 הרץ עדיף על 30 הרץ, טוב יותר באופן מופגן.

פרופסור תומס בוסי

הוא מסביר לי שכאשר אנו מחפשים ומסווגים אלמנטים כמטרות ביריות מגוף ראשון, אנו עוקבים אחר מטרות מרובות ומזהים תנועה של עצמים קטנים. לדוגמה, אם אתה לוקח את זיהוי התנועה של אובייקט קטן, מהי התדר הזמני האופטימלי של עצם שאתה יכול לזהות?

ומחקרים מצאו שהתשובה היא בין 7 ל-13 הרץ. לאחר מכן, הרגישות שלנו לתנועה יורדת משמעותית. כאשר אתה רוצה לבצע חיפוש חזותי, או מעקב חזותי מרובה או פשוט לפרש כיוון תנועה, המוח שלך יקח רק 13 תמונות מתוך שנייה של זרימה רציפה, כך שתעשה ממוצע של התמונות האחרות שנמצאות ביניהן לתמונה אחת.

התגלה על ידי החוקר Rufin VanRullen בשנת 2010, זה ממש קורה במוח שלנו : אתה יכול לראות דופק יציב של 13 הרץ של פעילות ב-EEG, וזה נתמך עוד יותר על ידי התצפית שאנחנו יכולים גם לחוות את ' אפקט גלגל עגלה אתה מקבל כשאתה מצלם צילומים של חפץ חישור מסתובב. מושמע, קטעים יכולים להופיע כדי להראות את האובייקט מסתובב בכיוון ההפוך. המוח עושה את אותו הדבר, אומר שופן. אתה יכול לראות את זה בלי מצלמה. בהתחשב בכל המחקרים, אנחנו לא רואים הבדל בין 20 הרץ ומעלה. בוא נלך ל-24 הרץ, שהוא תקן תעשיית הסרטים. אבל אני לא רואה טעם לעלות מעל זה.

מאמר זה עוסק במסגרות שהעין האנושית יכולה לתפוס. הפיל בחדר: כמה מהר אנחנו יכולים לְהָגִיב למה שאנחנו רואים? זו הבחנה חשובה בין משחקים לסרט שראוי למאמר שלם נוסף.

אז למה משחקים להרגיש שונה באופן מובהק ב-30 ו-60 פריימים לשנייה? קורה יותר מאשר קצב פריימים. השהיית קלט הוא משך הזמן שעובר בין הזנת פקודה, פקודה זו מתפרשת על ידי המשחק ומשודרת לצג, לבין עיבוד הצג ועיבוד התמונה. השהיית קלט גדולה מדי תגרום לכל משחק להרגיש איטי, ללא קשר לקצב הרענון של ה-LCD.

אבל משחק שתוכנת לרוץ במהירות של 60 פריימים לשנייה יכול להציג את הקלט שלך מהר יותר, מכיוון שהפריימים הם פרוסות זמן צרות יותר (16.6 אלפיות השנייה) בהשוואה ל-30 פריימים לשנייה (33.3 אלפיות השנייה). זמן התגובה האנושי בהחלט לא כל כך מהיר, אבל היכולת שלנו ללמוד ו לנבא יכול לגרום לתגובות שלנו להיראות הרבה יותר מהירות.

הדבר החשוב כאן הוא ששופין מדבר על כך שהמוח רוכש מידע חזותי שהוא יכול לעבד ועליו הוא יכול לפעול. הוא לא אומר שאנחנו לא יכולים להבחין בהבדל בין צילומי 20 הרץ ל-60 הרץ. רק בגלל שאתה יכול לראות את ההבדל, זה לא אומר שאתה יכול להיות טוב יותר במשחק , הוא אומר. אחרי 24 הרץ לא תשתפר, אבל אולי תהיה לך חוויה פנומנולוגית שונה. יש הבדל, אם כן, בין יעילות לניסיון.

ובעוד שבוסי ודלונג הכירו במשיכה האסתטית של קצב פריימים חלק, אף אחד מהם לא הרגיש שקצב פריימים הוא הכול והסוף של טכנולוגיית המשחקים שאנחנו אולי עושים. עבור שופן, הרזולוציה חשובה הרבה יותר. אנחנו מאוד מוגבלים בפירוש ההבדל בזמן, אבל אין לנו כמעט גבולות בפירוש ההבדל במרחב, הוא אומר.

אלדן טבעת ראני קווסטליין

עבור DeLong, הרזולוציה חשובה גם היא, אבל רק לאזור הקטן והמרכזי של העין שאכפת לו ממנה, שכולל רק כמה דרגות משדה הראייה שלך. כמה מהדברים הכי משכנעים שראיתי היו עם מעקב עיניים. למה אנחנו לא עושים רזולוציה מלאה רק לאזורי העין שבהם אנחנו באמת צריכים אותה? אבל ההתמקדות האמיתית שלו היא ביחסי ניגודיות. כשאנחנו רואים שחורים אמיתיים ולבנים בהירים זה ממש משכנע, הוא אומר.

מה שאנחנו באמת יודעים

אחרי כל זה, מה אנחנו באמת יודעים? שהמוח מסובך, ושאין באמת תשובה אוניברסלית שמתאימה לכולם.

• אנשים מסוימים יכולים לתפוס את ההבהוב במקור אור של 50 או 60 הרץ. קצבי רענון גבוהים יותר מפחיתים הבהוב מורגש.
• אנו מזהים תנועה טוב יותר בפריפריה של הראייה שלנו.
• האופן שבו אנו תופסים את הבזק של תמונה שונה מהאופן שבו אנו תופסים תנועה מתמדת.
• יש סיכוי גבוה יותר לגיימרים להיות כמה מהעיניים הרגישות והמאומנות ביותר כשזה מגיע לתפיסת שינויים בתמונות.
• זה שאנחנו יכולים לתפוס את ההבדל בין קצבי פריימים לא אומר בהכרח שהתפיסה משפיעה על זמן התגובה שלנו.

אז זה לא נושא מסודר, ובנוסף לכל זה, עלינו לשקול גם אם המסכים שלנו באמת מסוגלים להוציא תמונות בקצבי פריימים גבוהים אלה. רבים אינם עולים מעל 60 הרץ, ובוזי שואל האם צגים המפורסמים בתדר 120 הרץ באמת מציגים כל כך מהר (לפי בדיקות מעמיקות רציניות ב- TFTCentral , הם בהחלט עושים זאת). וכמי שגם נהנה ממשחקים ב-30 פריימים לשנייה (ולעתים קרובות פחות) שמוצגים על ידי הקונסולות שלי, אני יכול להזדהות איתם ומרמז שהיבטים אחרים של תצוגות חזותיות עשויים להתחבר טוב יותר לתפיסה הוויזואלית שלי.

מצד שני, אשמח לשמוע מצוותים מקצוענים על החוויות האובייקטיביות שלהם עם פריימראט וכיצד זה משפיע על ביצועי השחקנים. אולי הם יאששו או יסתור את החשיבה הנוכחית של המדע בתחום זה. אם גיימרים הם כל כך מיוחדים כשזה מגיע לחזון, אולי אנחנו צריכים להיות אלה שיובילו הבנה חדשה של זה.