Сколько кадров в секунду воспринимает человеческий мозг

Редактор PC Gamer Алекс Уилтшир (Alex Wiltshire) поговорил с нейробиологами и психологами, чтобы выяснить, сколько кадров в секунду в играх нужно человеческому глазу и мозгу. Ответ на вопрос оказался непростым.

Многие геймеры знают, что в играх важно не только количество кадров, но и стабильность их поступления: например, ровные 30 кадров могут восприниматься намного приятнее, чем «болтание» в промежутке от 40 до 50.

Это связано с тем, что просадки в некоторых сценах воспринимаются как те самые пресловутые «тормоза» (мозг ожидает увидеть определённое движение с той же плавностью, что и остальные, но компьютер не успевает обработать картинку с нужной скоростью).

Поэтому иногда разработчики, уделившие недостаточно внимания оптимизации, выпускают игру с ограничением в 30 кадров даже на ПК, что обычно вызывает заметное возмущение среди геймеров. А для консольных игр без многопользовательского режима 30 кадров вообще являются стандартом.

Однако в своём исследовании Уилтшир затронул только стабильную частоту кадров и не касался вопроса вертикальной синхронизации и других параметров компьютера, влияющих на восприятие картинки.

Глаза и мозг работают в тандеме

Споры о том, сколько человеческий глаз может воспринимать кадров в секунду, ведутся давно во многом потому, что на этот вопрос нет однозначного ответа.

Как отмечает Уилтшир, человек не считывает реальность как компьютер, а визуальное восприятие целиком строится на совместной работе глаз и мозга. Поэтому, например, люди по-разному видят движение и свет, а периферийное зрение лучше справляется с некоторыми аспектами картинки, чем основное — и наоборот.

Время, за которое человек воспринимает визуальную информацию, суммируется из скорости света, попадающего глаза, скорости передачи полученной информации в мозг и скорости её обработки.

По словам профессора психологии Джордана Делонга (Jordan DeLong), обрабатывая визуальные сигналы, мозг постоянно занимается калибровкой, высчитывая средние показатели с тысяч и тысяч нейронов, поэтому вся система более точна, чем её отдельные составляющие.

Как отмечает исследователь Эдриен Чопин (Adrien Chopin), скорость света едва ли можно изменить, а вот часть визуального восприятия, проходящую в мозгу ускорить вполне реально.

Игры — едва ли не единственный способ заметно улучшить основные показатели вашего зрения: чувствительность к контрасту, внимание и способность отслеживать движение множества объектов одновременно.

Эдриен Чопин, исследователь когнитивных функций мозга

Как отмечает Уилтшир, именно геймеры, которые чаще всего пекутся о высокой частоте кадров, способны воспринимать визуальную информацию быстрее любых других людей.

Отличия в восприятии движения и света

Если лампочка работает на частоте в 50 или 60 Гц, большинству людей освещение кажется постоянным, однако есть те, кто в таком случае замечает мерцание. Этого эффекта также можно добиться, если крутить головой смотря на LED-фары автомобиля.

В то же время некоторые пилоты истребителей во время тестов могли видеть изображения, которые появлялись на дисплее на 1/250 долю секунды.

Однако оба эти примера не говорят о том, как человеческий глаз воспринимает игры, где главным параметром является движение.

Как отмечает профессор Томас Бьюзи (Thomas Busey), на высоких скоростях (задержка меньше 100 миллисекунд) начинает действовать так называемый закон Блоха. Человеческий глаз не способен отличить яркую вспышку, которая длилась наносекунду, от менее яркой протяжённостью в десятую долю секунды. По схожему же принципу работает фотокамера, которая на большой выдержке может впустить в себя больше света.

Тем не менее закон Блоха не значит, что ограничение в восприятии для человека останавливается на 100 миллисекундах. В некоторых случаях люди различают артефакты в изображении при 500 кадрах в секунду (задержка в 2 миллисекунды).

Как отмечает профессор Джордан Делонг, восприятие движения во многом зависит и от того, в каком положении человек находится. Если он сидит на месте и следит за объектом, то это одна ситуация, а если сам куда-то идёт, то совершенно другая.

Это связано с отличиями между основным и периферийным зрением, которые достались людям от их первобытных предков. Когда человек смотрит прямо на объект, он различает мельчайшие детали, однако его зрение плохо справляется с быстро движущимися предметами. Периферийное зрение, напротив, страдает недостатком деталей, но действует намного быстрее.

Именно с этой проблемой столкнулись разработчики шлемов виртуальной реальности. Если 60 и даже 30 Гц вполне хватает для монитора, на который человек смотрит прямо, то для того, чтобы зритель нормально чувствовал себя в VR, частоту кадров необходимо повысить до 90 Гц. Всё потому, что шлем даёт картинку и для периферийного зрения.

По словам профессора Бьюзи, если пользователь играет в шутер от первого лица, то повышенная частота кадров по большей части позволяет ему лучше воспринимать движение крупных объектов, нежели мелкие детали.

Это связано с тем, что во время игры геймер не стоит на одном месте, выжидая врагов, а двигается в виртуальном пространстве с помощью мышки и клавиатуры, также меняя и своё положение относительно противников, которые могут появляться в разных частях монитора.

Сколько вешать в кадрах

Мнения о том, сколько человеку нужно кадров в секунду, у учёных разошлись. Профессор Бьюзи считает, что для комфорта стоит проходить как минимум отметку в 60 Гц, однако он не знает, будет ли разница для некоторых людей между 120 и 180 кадрами в секунду.

Психолог Делонг считает, что частота выше 200 кадров будет восприниматься любым зрителем как реальная жизнь, однако он убеждён, что после 90 кадров разница для большинства людей становится минимальной.

Исследователь Эдриен Чопин смотрит на ситуацию иначе. Да, чем больше кадров, тем лучше, однако человеческий мозг перестаёт получать полезную новую информацию от картинке при частоте выше 20 Гц. По словам учёного, для того, чтобы зафиксировать небольшой объект, мозгу нужно ещё меньше.

Когда вы хотите произвести визуальный поиск, проследить за несколькими объектами или выяснить направление движения, ваш мозг захватит примерно 13 кадров в секунду из общего потока. Для этого он вычисляет некое среднее значение из ряда соседних кадров, составляя из них один.

Эдриен Чопин, исследователь

Чопин убеждён, что для передачи информации нет смысла идти выше 24 кадров в секунду, принятых в кино. Тем не менее он понимает, что люди видят разницу между 20 и 60 герцами.

Если вы видите разницу, это не значит, что вы станете лучше играть. После 24 Гц ничего уже не будет существенно меняться, хотя у вас и может возникнуть обратное чувство.

Эдриен Чопин, исследователь

В чём учёные сошлись, так это в том, что высокая частота кадров несёт по большей эстетический смысл, чем практический, и они не считают, что игры стоит развивать в этом направлении.

Чопин убеждён, что разработчикам стоит больше думать об увеличении разрешения, а Делонг хотел бы, чтобы создатели мониторов и телевизоров думали о том, как достигнуть максимальной контрастности в картинке.

Нравится27
Комментарии (23)
  • 14
    Вот так кинцо сливает соснульки и пека и не напрягается с кадрами.
  • 18
    Между 60 и 144 разницу даже моя мама видит, нам задротат так подавно видно.
  • 8
    ваш мозг захватит примерно 13 кадров в секунду из общего потока

    Чопин убеждён, что для передачи информации нет смысла идти выше 24 кадров в секунду

    спонсированное консольками исследование. 24 фпс норма, но при этом оставили место для маневра вплоть до 13 кадров.
    еще немного и вернемся к диапроекторам
  • 8
    Я легко могу на глаз определить 60 90 и 120 FPS. С трудом могу отличить 120 от 144, если не притрагиваться к мышке. Импут лаг поможет найти отличие на высоких кадрах. В сетевые шутеры советую играть в минимум 120 фпс, доя комфорта и скилла. Я понимаю, что 99% посетителей сегой сайта никогда не играли на мониторах с частотой выше 60 герц, но Вам точно стгит это попробовать. Нет, скилл у вас не появится, но вы определенно увидите, что прицеливаться по головам станет удобней. Точность хода мыши должна быть больше 1200dpi. Есши Вы реально приходите побеждать(задрачивать) в сетевые шутаны, играть на результат, то обеспечте себя хотя бы 120 кадрами и соответствующим монитором.
  • 1
    Разница уже была наглядно показана в фильме "Долгая прогулка Билли Линна в перерыве футбольного матча" во время пилотного показа. IMAX + 120 кадров в секунду - никакого укачивания и полное восприятие мозгом происходящего как реального.
  • 3
    K0nsul
    Так то согласен, а вот про dpi- мимо, 400-800 большинство про и задров играют
  • 1
    Dunkel_Sam
    Я взял с запасом. Да и эргономичные мыши сложно найти с dpi меньше 1000
  • 0
    вощем надо 16к 240 фпс чтоб насладитцо графоном как в жизни
    а так почаны обычно то играют периферийным зрением. текстурки то мыльные разрешение низкае только и 120 фпс то у них тоже то нет.
  • 7
  • 1
    То одно то другое в итоге... ни того ни другого....
    Как раз 60 фпс это та величина которая необходима как для игр так и для фильмов.
  • 1
    Скользящий против ветра
    Часто слышал мнение, что 48/60 кадров в фильмах смотрится как "дешевый сериал". Для геймеров норм, а вот для обычного человека не привычно.
  • 4
    примерно 13 кадров в секунду из общего потока.

    Мать моя женщина ! А я уже хотел себе огрызок 1050ti брать чтобы на минималках в гта 5 в 60 фпс играть. З

    А вообще геймеры внушили себе разницу между 60-30 фпс. Я до того как узнал что такое фпс даже не задумывался и играл на более низком. А ща прям из глаз кровь течёт.
  • 9
    Когда вы хотите произвести визуальный поиск, проследить за несколькими объектами или выяснить направление движения, ваш мозг захватит примерно 13 кадров в секунду из общего потока. Для этого он вычисляет некое среднее значение из ряда соседних кадров, составляя из них один.
    Эдриен Чопин, исследователь

    Про 24-13 кадров чел сказал как вы понимаете что этого достаточно чтобы тупо воспринять информацию. То есть для того чтобы банально понять что за обьект перед вами и в каком направлении он движется. Так что он прав. Но это не гейминг, если вы понимаете о чём я.
    В чём учёные сошлись, так это в том, что высокая частота кадров несёт по большей эстетический смысл, чем практический, и они не считают, что игры стоит развивать в этом направлении.

    Тут тоже правы, "играть" можно и при 13 кадрах и даже пройти игру но нормально ли это?
  • 3
    Может после 24 кадров глаз не видит новой инфы, но чем больше фпс, тем меньше импутлаг и время кадра. Вот они и влияют на восприятие
  • 1
    K0nsul
    K0nsul написал:
    Часто слышал мнение, что 48/60 кадров в фильмах смотрится как "дешевый сериал".

    60 кадров в фильмах это хорошо. Поначалу кажется так плавно, потом привыкаешь и уже без 60 кадров не очень.
    Более того, в экшн сценах при 24 кадрах часто не воспринимается толком что происходит, просто какое то мельтешение размазанное а при 60 лучше гораздо.
    Даже если поставить на паузу фильм 24 кадровый при экшне то увидишь на стоп кадре тупо мазню а не четкий объект.
  • 4
    100 кадров - оптимально для человеческого глаза. Можно взять старый ЭЛТ-монитор, включить белый фон и посмотреть на мельтешение 30, 60 и 100 кадров. Выше 100 кадров уже практически никто разницы не заметит.
  • 4
    Бред, нет, глаз и правда воспринимает что то в пределах 24 кадров... когда ты просто смотришь.
    Но в большинство игр мы еще и играем. И тут в дело вступает мозг, который готов воспринимать гораздо больше, ориентируясь не только на информацию от глаз, но и на отклик игры на наши действия с помощью манипуляторов. Мозг опытного игрока способен воспринять разницу и между 60 и 100 кадров по отзывчивости игры.
    Вывод - спецы куплены, что бы оправдать "не могу" соснолей и криворукость разрабов.
    Для динамических экшенов жизненно важно большое число фпс....
  • 1
    собрание насекомых
  • 1
    K0nsul написал:
    Часто слышал мнение, что 48/60 кадров в фильмах смотрится как "дешевый сериал". Для геймеров норм, а вот для обычного человека не привычно.

    Тут вот какое дело. Обычно, дешевый сериал=некачественный сериал=плохой сериал, с этой логической цепочкой связан весь негатив в отношении дешевых сериалов... и фильмов, в общем-то. Кто снимает дешевые сериалы? Россия, Турция, Испания, Бразилия и так далее. Жанр этих сериалов обычно ситком/драма/мелодрама или, внезапно, криминальный боевик (ну, про ментов). Запад, Америка там, Европа, обычно снимает качественные, дорогие сериалы=хорошие. При этом картинка в хороших сериалах сглаженная, плавная и мягкая, а в плохих резкая, насыщенная движением. Увы, я не знаю за счет чего достигается плавная картинка, за счет постобработки или дорогой аппаратуры, возможно это различия телевизионных стандартов NTSC/PAL или же величина частоты развертки 24,9/29,8Гц. Так что тут дело привычки.
    Но есть еще один момент, для 48/60 кадров качество картинки/анимации должно быть в 2 раза более лучше. Фильмы я смотрю крайне редко (раз в год где-то), но большую часть сериалов и мультиков смотрю в 60fps, и недавно меня угораздило посмотреть последних Мстюнов (кэпа против жестянки), вроде как чуть-ли не самый кассовый и дорогой боевик 2016 года. Так вот, при 60 кадрах в секунду 3D-анимация выглядит хуже чем в мультике "ReBoot" 1994 года. А сам фильм - говно, худшее, что видел за последние 5 лет. Вот.
    Demon_DDD написал:
    Можно взять старый ЭЛТ-монитор, включить белый фон и посмотреть на мельтешение 30, 60 и 100 кадров. Выше 100 кадров уже практически никто разницы не заметит.

    Обычно, мониторы с электронно-лучевой трубкой выводят на экран картинку с чересстрочной разверткой, от неё, соответственно, и появится мерцание и мельтешение. Разницу искать надо на прогрессивной.
  • 3
    Предлагаю "Эдриен Чопин" одеть на голову окулус с 13 кадрами и подавать на него изображение с камеры, пусть поживет так месяц другой чтобы пургу больше не гнал.
  • 0
    ваш мозг захватит примерно 13 кадров в секунду из общего потока

    удел консолек
  • 3
    например, ровные 30 кадров могут восприниматься намного приятнее, чем «болтание» в промежутке от 40 до 50.

    Дальше можно не читать,написана какая то сушь,потому что 30FPS это вообще не играбильно (по крайней мере для меня),а 40FPS (это вообще минимальная граница) это просто на порядок лучше,и уже в принципе можно играть,даже если и есть скачки до 50FPS,если система не тянет то можно ограничить и 40FPS и это будет просто небо и земля по сравнению с 30FPS.
  • 0
    K0nsul
    Хрень по большей части. Удобнее играть в сетевые шутеры как раз на том, на чем привык и можешь выдать максимальный результат. К любому железу надо придрачиваться. Я на ноутбуке за 35к в контру при 45-55 фпс играл лучше чем на компе за 160к (на 120фпс). В стиме в скриншотах вроде бы даже видно сколько там фпс у меня был steamcommunity.com/profiles/76561198056360484/sc.. хахахах ;) а ты тут лечишь... "Есши Вы реально приходите побеждать(задрачивать) в сетевые шутаны, играть на результат, то обеспечте себя хотя бы 120 кадрами и соответствующим монитором". хахахах смешно ))

    "В сетевые шутеры советую играть в минимум 120 фпс, доя комфорта и скилла."
    Ээээ..... Понятно что чем лучше железо, тем лучше. Но у большинства геймеров просто нет денег на такое добро. Да и это чушь по большей части из того что ты написал.

    Я в КСС тот же со скауткой выбивал раньше одни хедшоты на бегу при фпс 15-35 на очень старом двухъядерном атлоне. Потом перешел на АВП и взял ноут. Некоторое время пришлось перестраиваться. Ноут выдавал примерно 40-55 фпс при игре на сервере 64/64 (при этом диагональ 17 конечно же намного меньше чем монитор на 23.
    Сейчас у меня неплохая сборка ПК, но в контру я давно не играл серьёзно и прежних результатов выдать не могу, хотя железо на порядок лучше.

    Так что....
    Для комфортной игры и скилла нужно полное привыкание к железу, которое должно соответствовать хотя бы средним требованиям, удобное место (хороший стол, кресло), важно как локоть даже на столе лежит(если локоть в воздухе, задействуются дополнительные мышцы и прицеливание уже становится хуже) и расслаблена ли рука. Диапазон движения мыши. dpi не должен быть высоким, но при этом ты должен суметь повернуться минимум на 180 градусов в случае чего. В той же контре степень комфорта и привыкания лично я проверял прицеливанием в начале раунда в голову движущейся мишени, сам бегая при этом и прыгая чтобы усложнить прицеливание. Если всё нормально, значит более менее готов.

    Дальше именно по ФПС. Человеческий глаз воспринимает разное количество кадров в секунду в разное время. Зависит от усталости, возбуждения нервной системы, тренировок. Некоторые игроки пьют энергетики и слушают заряжающую музыку перед игрой, для дополнительного допинга :)
    Многим игрокам 120 фпс ничего не дадут, просто потому что они играют для фана и расслабона (+ вкладывать в железо по 100+к далеко не каждый сможет).

    Скилл в шутерах похож на бокс. Ты действуешь на рефлексах, предугадываешь действия соперника. Стараешься увернуться и нашпиговать оппонента свинцом побыстрее и как можно точнее для большего урона. Мотивация и тренировки, а не железо с супер монитором тут важны.
B
i
u
Спойлер