Mitu kaadrit sekundis näeb inimene. Silma ehitus ja huvitavad faktid

PC-mänguri toimetaja Alex Wiltshire rääkis neuroteadlaste ja psühholoogidega, et selgitada välja, mitu kaadrit sekundis mängudes inimsilm ja aju vajavad. Vastus küsimusele ei olnud lihtne.

Paljud mängijad teavad, et mängude puhul pole oluline mitte ainult kaadrite arv, vaid ka nende laekumise stabiilsus: näiteks võib isegi 30 kaadrit tajuda palju meeldivamalt kui 40–50 “käppamist”.

Selle põhjuseks on asjaolu, et mõnes stseenis tajutakse väljatõmbeid kui väga kurikuulsaid "pidureid" (aju eeldab, et teatud liigutus on sama sujuv kui ülejäänud, kuid arvutil pole aega pilti töödelda. õige kiirus).

Seetõttu lasevad mõnikord arendajad, kes pole optimeerimisele piisavalt tähelepanu pööranud, isegi arvutis 30 kaadri piiranguga mängu, mis tavaliselt tekitab mängijates märgatavat nördimust. Ja ilma mitmikmänguta konsoolimängude puhul on üldiselt standard 30 kaadrit.

Kuid oma uurimuses puudutas Wiltshire ainult stabiilset kaadrisagedust ega puudutanud vertikaalse sünkroonimise ja muude arvutiparameetrite küsimust, mis mõjutavad pildi tajumist.

Silmad ja aju töötavad koos

Vaidlused selle üle, kui palju inimese silm suudab tajuda kaadreid sekundis, on kestnud juba pikka aega, suuresti seetõttu, et sellele küsimusele pole ühemõttelist vastust.

Nagu Wiltshire märgib, ei loe inimene reaalsust nagu arvuti ja visuaalne taju põhineb täielikult ühine töö silmad ja aju. Seetõttu näevad inimesed näiteks liikumist ja valgust erinevalt ning perifeerne nägemine tuleb pildi mõne aspektiga paremini toime kui põhiline – ja vastupidi.

Aeg, mille jooksul inimene visuaalset teavet tajub, summeeritakse silma siseneva valguse kiirusest, saadud teabe ajju edastamise kiirusest ja selle töötlemise kiirusest.

Psühholoogiaprofessori Jordan DeLongi sõnul kalibreerib aju visuaalseid signaale töödeldes pidevalt, arvutades tuhandete ja tuhandete neuronite keskmisi, seega on kogu süsteem täpsem kui selle üksikud komponendid.

Nagu märgib teadlane Adrien Chopin, ei saa valguse kiirust vaevalt muuta, küll aga on täiesti võimalik kiirendada visuaalse tajumise osa, mis toimub ajus.

Mängud on peaaegu käes ainus viis parandage oluliselt oma nägemise põhinäitajaid: kontrastitundlikkust, tähelepanu ja võimet jälgida korraga paljude objektide liikumist.

Adrien Chopin, aju kognitiivsete funktsioonide uurija

Nagu Wiltshire märgib, on mängijad, kes on kõige rohkem mures kõrge kaadrisageduse pärast, need, kes suudavad visuaalset teavet töödelda kiiremini kui kõik teised inimesed.

Liikumise ja valguse tajumise erinevused

Kui pirn töötab sagedusel 50 või 60 Hz, leiab enamik inimesi, et valgus on pidev, kuid on ka neid, kes märkavad virvendust. Seda efekti saab saavutada ka auto LED-esitulesid vaadates pead pöörates.

Samal ajal võisid mõned hävitajapiloodid katsete ajal näha pilte, mis ilmusid ekraanile 1/250 sekundi jooksul.

Mõlemad näited aga ei ütle, kuidas inimsilm tajub mänge, kus peamiseks parameetriks on liikumine.

Nagu märgib professor Thomas Busey, hakkab suurtel kiirustel (viivitus alla 100 millisekundi) toimima nn Blochi seadus. Inimsilm ei suuda eristada nanosekundi kestnud eredat välgatust vähem eredal sähvatusest, mis kestis kümnendiksekundi. Kaamera töötab sarnasel põhimõttel, mis pikk säritus suudab rohkem valgust sisse lasta.

Blochi seadus ei tähenda aga, et inimese taju piirang peatuks 100 millisekundil. Mõnel juhul näevad inimesed pildil artefakte kiirusega 500 kaadrit sekundis (2 millisekundiline viivitus).

Nagu märgib professor Jordan DeLong, sõltub liikumise tajumine suuresti sellest, millises asendis inimene on. Kui ta istub paigal ja vaatab objekti, siis see on üks olukord ja kui ta läheb kuhugi, siis on see täiesti erinev.

See on tingitud erinevustest primaarse ja perifeerse nägemise vahel, mille inimesed pärisid oma ürgsetelt esivanematelt. Kui inimene vaatab objekti otse, suudab ta välja tuua pisimadki detailid, kuid tema nägemine ei tule hästi toime kiiresti liikuvate objektidega. Perifeerne nägemine seevastu puudub detailides, kuid töötab palju kiiremini.

See on probleem, millega seisavad silmitsi kiivrite arendajad. Virtuaalne reaalsus. Kui monitorile, mida inimene otse vaatab, piisab 60 või isegi 30 Hz, siis selleks, et vaataja end VR-is normaalselt tunneks, tuleb kaadrisagedus tõsta 90 Hz-ni. Seda seetõttu, et kiiver annab pildi perifeerse nägemise jaoks.

Professor Busey sõnul, kui kasutaja mängib esimese isiku laskurit, siis suurenenud sagedus raamid võimaldavad tal enamasti paremini tajuda suurte objektide liikumist kui väikeste detailide liikumist.

Selle põhjuseks on asjaolu, et mängu ajal ei seisa mängija vaenlasi oodates ühe koha peal, vaid liigub virtuaalses ruumis hiire ja klaviatuuri abil, muutes ka oma positsiooni vastaste suhtes, kes võivad mängus ilmuda. erinevad osad ekraan.

Kui palju riputada raamidesse

Arvamused selle kohta, kui palju kaadreid sekundis inimene vajab, läksid teadlastel lahku. Professor Busey arvates tasub mugavuse huvides läbida vähemalt 60 Hz, kuid ta ei tea, kas mõne inimese jaoks on 120 kaadrit sekundis ja 180 kaadrit sekundis vahe.

Psühholoog Delong usub, et üle 200 kaadri kaadrisagedust tajub iga vaataja kui päris elu, kuid ta on veendunud, et pärast 90 kaadrit muutub erinevus enamiku inimeste jaoks minimaalseks.

Teadlane Adrien Chopin näeb asju teisiti. Jah, mida rohkem kaadreid, seda parem inimese aju lakkab kasulikust saamast uut teavet pildilt sagedusel üle 20 Hz. Teadlase sõnul vajab aju väikese objekti fikseerimiseks veelgi vähem.

Kui soovite visuaalset otsingut teha, mitut objekti jälgida või liikumissuunda välja mõelda, jäädvustab teie aju kogu voost ligikaudu 13 kaadrit sekundis. Selleks arvutab see mitme külgneva kaadri põhjal teatud keskmise väärtuse, moodustades neist ühe.

Adrien Chopin, teadlane

Chopin on veendunud, et info edastamiseks pole mõtet minna üle 24 kaadrit sekundis, kinos aktsepteeritud. Küll aga mõistab ta, et inimesed näevad vahet 20 ja 60 hertsi vahel.

Kui näed erinevust, ei tähenda see, et sinust saab parem mängija. Pärast 24 Hz ei muutu midagi oluliselt, kuigi teil võib olla vastupidine tunne.

Adrien Chopin, teadlane

Teadlased nõustuvad sellega, et kõrge kaadrisagedus on pigem esteetiline kui praktiline ja nad ei arva, et mänge tuleks selles suunas arendada.

Chopin on veendunud, et arendajad peaksid rohkem mõtlema resolutsiooni suurendamisele ning DeLonge sooviks, et monitoride ja telerite loojad mõtleksid sellele, kuidas saavutada pildil maksimaalne kontrastsus.

Teadlased räägivad mängijate seas ühest peamisest vaidlusteemast.

Järjehoidjate juurde

PC Gameri toimetaja Alex Wiltshire koos neuroteadlaste ja psühholoogidega selgitamaks välja, mitu kaadrit sekundis mängudes inimsilm ja aju vajavad. Vastus küsimusele ei olnud lihtne.

Paljud mängijad teavad, et mängude puhul pole oluline mitte ainult kaadrite arv, vaid ka nende laekumise stabiilsus: näiteks võib isegi 30 kaadrit tajuda palju meeldivamalt kui 40–50 “käppamist”.

Selle põhjuseks on asjaolu, et mõnes stseenis tajutakse väljatõmbeid kui väga kurikuulsaid "pidureid" (aju eeldab, et teatud liigutus on sama sujuv kui ülejäänud, kuid arvutil pole aega pilti töödelda. õige kiirus).

Seetõttu lasevad mõnikord arendajad, kes pole optimeerimisele piisavalt tähelepanu pööranud, isegi arvutis 30 kaadri piiranguga mängu, mis tavaliselt tekitab mängijates märgatavat nördimust. Ja ilma mitmikmänguta konsoolimängude puhul on üldiselt standard 30 kaadrit.

Kuid oma uurimuses puudutas Wiltshire ainult stabiilset kaadrisagedust ega puudutanud vertikaalse sünkroonimise ja muude arvutiparameetrite küsimust, mis mõjutavad pildi tajumist.

Silmad ja aju töötavad koos

Arutelu selle üle, kui palju kaadreid sekundis suudab inimsilm tajuda, on kestnud juba pikka aega, suuresti seetõttu, et sellele küsimusele pole ühemõttelist vastust.

Nagu Wiltshire märgib, ei loe inimene reaalsust nagu arvuti ning visuaalne taju põhineb täielikult silmade ja aju ühisel tööl. Seetõttu näevad inimesed näiteks liikumist ja valgust erinevalt ning perifeerne nägemine tuleb pildi mõne aspektiga paremini toime kui põhiline – ja vastupidi.

Aeg, mis kulub inimesel visuaalse info tajumiseks, summeeritakse ajast, mis kulub valguse silmadesse sisenemiseks, ajast, mis kulub teabe edastamiseks ajju, ja ajast, mis kulub selle töötlemiseks.

Psühholoogiaprofessori Jordan DeLongi sõnul kalibreerib aju visuaalseid signaale töödeldes pidevalt, arvutades tuhandete ja tuhandete neuronite keskmisi, seega on kogu süsteem täpsem kui selle üksikud komponendid.

Nagu märgib teadlane Adrien Chopin, ei saa valguse kiirust vaevalt muuta, küll aga on täiesti võimalik kiirendada visuaalse tajumise osa, mis toimub ajus.

Mängud on ehk ainus viis oma nägemise põhinäitajaid märkimisväärselt parandada: kontrastitundlikkust, tähelepanu ja võimet jälgida korraga paljude objektide liikumist.

Adrien Chopin, aju kognitiivsete funktsioonide uurija

Nagu Wiltshire märgib, on mängijad, kes on kõige rohkem mures kõrge kaadrisageduse pärast, need, kes suudavad visuaalset teavet töödelda kiiremini kui kõik teised inimesed.

Liikumise ja valguse tajumise erinevused

Kui pirn töötab sagedusel 50 või 60 Hz, leiab enamik inimesi, et valgus on pidev, kuid on ka neid, kes märkavad virvendust. Seda efekti saab saavutada ka auto LED-esitulesid vaadates pead pöörates.

Samal ajal võisid mõned hävitajapiloodid katsete ajal näha pilte, mis ilmusid ekraanile 1/250 sekundi jooksul.

Mõlemad näited aga ei ütle, kuidas inimsilm tajub mänge, kus peamiseks parameetriks on liikumine.

Nagu märgib professor Thomas Busey, hakkab suurtel kiirustel (viivitus alla 100 millisekundi) toimima nn Blochi seadus. Inimsilm ei suuda eristada nanosekundi kestnud eredat välgatust vähem eredal sähvatusest, mis kestis kümnendiksekundi. Sarnasel põhimõttel töötab kaamera, mis võib aeglase säriajaga rohkem valgust sisse lasta.

Blochi seadus ei tähenda aga, et inimese taju piirang peatuks 100 millisekundil. Mõnel juhul näevad inimesed pildil artefakte kiirusega 500 kaadrit sekundis (2 millisekundiline viivitus).

Nagu märgib professor Jordan DeLong, sõltub liikumise tajumine suuresti sellest, millises asendis inimene on. Kui ta istub paigal ja vaatab objekti, siis see on üks olukord ja kui ta läheb kuhugi, siis on see täiesti erinev.

See on tingitud erinevustest primaarse ja perifeerse nägemise vahel, mille inimesed pärisid oma ürgsetelt esivanematelt. Kui inimene vaatab objekti otse, suudab ta välja tuua pisimadki detailid, kuid tema nägemine ei tule hästi toime kiiresti liikuvate objektidega. Perifeerne nägemine seevastu puudub detailides, kuid töötab palju kiiremini.

Just selle probleemiga seisid silmitsi virtuaalreaalsuse kiivrite arendajad. Kui monitorile, mida inimene otse vaatab, piisab 60 või isegi 30 Hz, siis selleks, et vaataja end VR-is normaalselt tunneks, tuleb kaadrisagedus tõsta 90 Hz-ni. Seda seetõttu, et kiiver annab pildi perifeerse nägemise jaoks.

Professor Busey sõnul, kui kasutaja mängib esimese inimese tulistamist, võimaldab suurenenud kaadrisagedus tal enamasti suurte objektide liikumist paremini tajuda kui väikeste detailide liikumist.

Selle põhjuseks on asjaolu, et mängu ajal ei seisa mängija vaenlasi oodates ühel kohal, vaid liigub virtuaalses ruumis hiire ja klaviatuuriga, muutes ka oma positsiooni vastaste suhtes, kes võivad esineda mängu eri osades. ekraan.

Kui palju riputada raamidesse

Arvamused selle kohta, kui palju kaadreid sekundis inimene vajab, läksid teadlastel lahku. Professor Busey arvates tasub mugavuse huvides läbida vähemalt 60 Hz, kuid ta ei tea, kas mõne inimese jaoks on 120 kaadrit sekundis ja 180 kaadrit sekundis vahe.

Alguses oli filmivara väga kallis, nii et selle säästmiseks püüdsid režissöörid kasutada võimalikult vähe kaadreid, mis tagaksid sujuva liikumise. See lävi oli vahemikus 16 kuni 24 kaadrit sekundis ja lõpuks valiti üks tase 24 kaadrit sekundis. See standard on kehtestatud juba mitu aastakümmet ja seda kasutatakse siiani kinematograafias.

Mitu raami valida

Kaadrite arvu valimine oleneb loomingulisest visioonist ja soovitud efektist. Väiksem kiirus muudab selle nii, et aju tunneb alateadlikult ära, et vaadeldav pilt on "võlts", nii et 24 kaadrit sekundis valides saab suurepäraselt rõhutada kujutluspõhist kontseptsiooni, näiteks muinasjuttudes ja muudes ebareaalsetes filmides.

Mida suurem on kaadrite arv, seda realistlikumad stseenid välja näevad, nii et see kiirus sobib ideaalselt tänapäevaste mängu-, dokumentaal- või märulifilmide jaoks. Kui 60 kaadrit sekundis on tehniliselt parim lahendus sujuvuse tagamiseks, siis stop-motion animatsioonid näevad 12 kaadrit sekundis suurepärased välja ning palli nägemine 24 kaadrit sekundis salvestatud matši ajal on peaaegu võimatu.

Sageli püüavad arendajad jääda oma regioonis traditsiooniliselt kasutatava kaadrisageduse juurde, st. 29,97 kaadrit sekundis USA-s ja Jaapanis ning 25 kaadrit sekundis Euroopas ja enamikus Aasias. Veenduge, et teie valik oleks hästi läbi mõeldud.

Pidage meeles, et inimsilm on keerukas seade ega tunne üksikuid kaadreid, seega ei tohiks neid soovitusi pidada teaduslikult tõestatud faktideks, vaid pigem erinevate inimeste aastatepikkuse vaatluse tulemuseks.

Altpoolt leiate teavet filmides ja klippides kasutatavate üldiste kaadrinumbrite kohta:

• 12 kaadrit sekundis: liikumise toimumiseks vajalik absoluutne miinimum. Madalamaid kiirusi tajutakse eraldi piltide komplektina.
• 24 kaadrit sekundis: minimaalne väärtus, mille juures liikumine tundub üsna sujuv. See on hea võimalus, mis sobib vana filmi atmosfääri loomiseks.
• 25 kaadrit sekundis: TV standard EL-is ja enamikus Aasia riikides.
• 30 kaadrit sekundis (täpsemalt 29,97): USA-s ja Jaapanis kasutatav standard.
• 48 kaadrit sekundis: väärtus on kaks korda suurem kui traditsioonilistel filmidel.
• 60 kaadrit sekundis: hetkel kõige arenenum salvestuskiirus. Enamik inimesi ei näe kiirusel üle 60 kaadrit sekundis pildistamisel sujuvas liikumises erilist erinevust. See kaadrite arv on suurepärane kiire tempoga tegevuse kuvamiseks.

Animatsioon 12 kaadrit sekundis

Kõrge kaadrisagedus võib olla kasulik ka piltide tuhmumisel ja heledamaks muutmisel, kus madalamad väärtused võivad põhjustada pildikvaliteedi kaotuse.

Loomulikult ei tohiks kogu filmi jaoks kasutada ühte fikseeritud kaadrisagedust. Näiteks saate romantilise efekti saavutamiseks valida 24 kaadrit sekundis ja seejärel vajadusel lülituda 60 kaadrit sekundis.

• Plahvatused: 24 kaadrit sekundis filmitud plahvatused näevad välja karged, kuid katkendlikud või udused, kuid sujuvad. Kell rohkem kaadrit sekundis, saate kuvada väga kiireid plahvatusi üksikasjalikult, suure sujuvuse ja selgusega.
• Vedelikud: Suure kaadrisageduse korral saate kiiresti liikuva vedeliku pildistamisel laia ava.
• Dünaamilised stseenid: näiteks poks, maadlus jne.
• Kaadrid ja muud kiiresti liikuvad objektid: Liikumise hägustumine madalama kaadrisagedusega muudab kiiresti liikuvate objektide jälgimise võimatuks. Suure kaadrite arvuga sekundis filmitud stseenides seda probleemi ei esine.

Sa ei pea valima hägususe ja madala detaili vahel

Stseenides koos kiire tegutsemine ja suur hulk väikseid liikuvaid objekte, nagu näiteks see Nintendo klipp, sagedus sisse 60 kaadrit sekundis võimaldab jäädvustada kõik väiksemad detailid, säilitades samal ajal pildi erakordse sujuvuse.

Salvestage minutiline video suure ja seejärel koos väike kogus raamid. Jagage seda postitust kogukonnaga ja küsige liikmetelt, mis neile nende filmide juures meeldis.

Kuidas mõjutab kaadrisagedus taju, kui kiiresti suudame tuvastada väikseimad muutused ja kui palju kaadreid on inimsilma jaoks optimaalsed?

kaadrisagedus, tuntud ka kui FPS (kaadrit sekundis), kaadrisagedus ja kaadrisagedus.

See on üldtunnustatud mõõtühik, mis näitab sekundis muutuvate kaadrite arvu.

Täpset väärtust, mida inimsilm tabada suudab, on raske nimetada, kuna ta ei näe toimuvat kaaderhaaval. Taju sõltub otseselt inimese individuaalsetest võimetest. Ligikaudsed piirid algavad kell 20 ja lõpevad kaugelt üle 200 k.s.

Iga kaader on iseseisev staatiline "seisev" pilt, mis muutub teatud kiiruse ja järjestusega, luues liikumise efekti.

24 kaadrit

Enamik filme, osa videomaterjale filmiti sagedusega 24 kaadrit sekundis. Tähendus on filmikunsti klassikaline standard, kuid sellest ei järeldu, et seda igal pool kasutatakse.

Liikumise loomiseks piisab 12 kaadrit, kuid seda väärtust ei kasutatud, kuna see oli efekti saavutamiseks minimaalne. Väiksema arvu c.c kasutamisel lakkas pilti tajutav sujuvana, mis viis efekti kadumiseni. Otsustati peatuda kell 16 kaadrit mis annavad soovitud tulemuse. Tulevikus 16 K. s. tunnistati tummfilmi tegemise standardiks.

Vajadus kasutada rohkem kaadreid tekkis häälnäitlemise tulekuga. Vanas vormingus salvestamisel esines heli- ja videoradade vahel ebakõlasid. Ebapiisava kaadrite arvu tõttu muutus häälnäitlemine moonutatud ja sünkroonist välja, mis viis tervikliku taju kadumiseni. Täiendav 8 kaadrit sekundis andis rohkem sujuvust ja aitas probleemi lahendada. Kasutamine rohkem kaadrid nõudsid rohkem filmi, mis tol ajal ei olnud odav. 24 kaadrit on sujuvuse minimaalne väärtus ja seda kasutatakse tänaseni, olles filmimise ja projitseerimise üldtunnustatud standard. Aeg jookseb ja koos sellega kahaneb standardi asjakohasus. Viimased aastadüha enam räägitakse üleminekust uutele tehnoloogiatele.

29.9 või 30

NTSC-televiisori formaat kasutab 30 kaadrit sekundis. See on USA, Kanada, Jaapani ja paljude teiste riikide ringhäälingustandard. positiivseid jooni on hea ühilduvus nii mustvalgete kui ka värviteleritega. Omab madal tase moonutusi, millel on positiivne mõju pildikvaliteedile.

Praegu on enamik riike lõpetanud formaadi kasutamise teleringhäälingu valdkonnas ja on läinud üle kõrglahutusega digitaalringhäälingu standarditele.

60 kaadrit

60 kaadrisagedust kasutavad HDTV - High Definition Television ja IMAX laiekraankinosüsteem.

60 või rohkem. Kas see on arusaadav?

Nagu eespool mainitud, näeb inimsilm pilti, nagu kõike muud, mitte kaader kaadri haaval, mis tähendab, et mida rohkem kaadreid ühes sekundis näidatakse, seda sujuvam ja selgem on pilt.

Rohkem kasutamine on aja küsimus, kunagi kasutati 16 ja nüüd 24, 60. Iga järgneva videosageduse suurenemisega harjub inimsilm üha enam.

Mugav FPS mängude ja filmide jaoks Mille poolest erinevad mängude fps ja filmikaadrid

Erinevalt videomängudest kasutavad filmid konstantset kaadrisagedust, mis jääb kogu filmi vältel samaks. Erandiks võivad olla aeglase või kiire pildistamisega stseenid, mis reeglina võtavad väga väikese osa ajast.

Tänu jätkuvale perioodilisusele kohanevad nägemine ja aju, kaotades sellega ajutiselt võime tajuda toimuvat eraldiseisvate kaadrite, fragmentide kujul.

Videomängudes on asjad veidi teisiti. Püsiv kaadrite puhtus on võimatu, sest kõik mängukohad "kohad" ja stseenid genereeritakse "loodud" reaalajas. Lisaks on erinevates kohtades erinev summa objektid, detailide kvaliteet.

Filme filmitakse 2D-s, see tähendab, et neil on ainult laius ja kõrgus ning videomängud ilmuvad meie silme ette sellisel kujul, nagu me näeme, see tähendab 3D-s. Videomängudes vastutavad pilditöötluse eest kaks põhikomponenti - (graafika töötlemiseks) ja protsessor (arvutuste jaoks).

Mängumaailma ei saa korraga täielikult laadida. See laaditakse osade kaupa, lähtudes mängija tegevusest ja liigutustest. Järelikult muutub objektide arv üles või alla, mis muudab pidevalt kasutatavat võimsust ja komponentide koormust. Selle tulemusena muutub kaadrisagedus pidevalt. Fikseeritud väärtust pole, on ainult kaadrid, mille vahel toimuvad muutused. Seal on minimaalne, maksimaalne ja keskmine väärtus, mis varieeruvad olenevalt mängust ja stseenist.

Pidevalt muutuva kaadrite arvu tõttu ei suuda aju kohaneda, mis võimaldab märgata ka väiksemaid muutusi. Sel juhul reegel töötab, mida rohkem, seda parem, kuna keskmise väärtuse piirid võivad olla näiteks 27k.s kuni 45k.s. Sellest järeldub, et 27 on väikesed ja mugavaks tajumiseks piisab 40 või enamast.

Järeldus

Taju ei piirdu 24 või 60 kaadriga sekundis. Inimsilm on võimeline nägema palju rohkem, kui me arvame. Filmides ja mängudes tajutakse sagedust erinevalt. Filmides on kaadrite väärtus sama, mängudes aga vastupidi. Mille pärast, kinos on sujuvuseks piisavalt kaadreid, aga mängudes mitte.