Сколько FPS видит человеческий глаз

Вообще, тема, связанная с кадровой частотой, очень обширная и многогранная и затрагивает огромное количество понятий, такие как: зрительное восприятие, кинематографическая съемка, растровая развертка и многие другие. Я не буду очень сильно во всё это углубляться, дабы не растягивать статью очень сильно и не превращать наш сайт в научно-популярный, а лишь затрону самые базовые знания и понятия. Итак, поехали!

Первый на очереди вопрос, с которым мне предстоит разделаться, звучит следующим образом: сколько кадров в секунду способен увидеть человеческий глаз? Перед тем, как я отвечу на этот вопрос, давайте ненадолго обратимся к любой энциклопедии, чтобы разобраться в том, как человеческий глаз воспринимает информацию. Если вы откроете страницу с вкладкой "Зрительное восприятие” и задержитесь там какое-то время, то вы поймете, что человеческий глаз куда более сложное устройство, нежели видеокамера, и он не воспринимает информацию по кадрам, а выстраивает полученное изображение в плавную анимацию при наличии любого количества кадров. Точнее делает это не глаз, а мозг человека. Почему так происходит? Потому, что на любом этапе восприятия (особенно зрительного) мозгу не хватает полученной информации, и он в процессе обработки вносит необходимые коррективы для того, чтобы убрать негативные (некомфортные) эффекты, например: эффект слепого пятна, недостаточная цветокоррекция и т.д. Более подробно можете прочитать в той же Википедии. Так вот восприятие информации по кадрам является некомфортным для нашего мозга, если так можно выразиться. Поэтому, когда мы смотри не на экран монитора, а на любое другое естественное природное явление, то изображение всегда плавное, оно не дергается, не прерывается и т.д. С изображением на экранах мониторов ситуация немного другая. Если верить Википедии, то изображение, полученное глазным яблоком, хранится в зрительной коре головного мозга около 66.6 миллисекунды. Исходя из этого, можно сделать простой логический вывод, что для того, чтобы воспринимать набор различных изображений как самую простую анимацию, нашему глазу необходимо, как минимум 16 отличных друг от друга кадров в секунду. Вспоминаем школьные уроки. В одной секунде 1000 миллисекунд. 66.6*15=999 миллисекунд, что почти, что равняется одной секунде. Таким образом, при 16 кадрах в секунду предыдущий кадр не успевает исчезнуть, а уже появляется новый. Это и создает иллюзию анимации. Это необходимый минимум для комфортного восприятия, идущего друг за другом ряда кадров. То есть, всё, что меньше 16 кадров будет восприниматься нашим мозгом как слайд шоу. Но что же касается максимума? После какого значения глаз будет пропускать кадры в силу своей биологической неспособности увидеть больше?

{banner_google1}

Абсолютно точного ответа на этот вопрос на данный момент времени дать невозможно. И сейчас я попробую объяснить, почему именно. Сможете ли вы ответить мне на следующие вопросы: какая скорость реакции является самой быстрой среди зафиксированных человеком результатов? Или сколько максимум отжиманий может сделать человек? Или на какое время максимум можно задержать дыхание? Безусловно, на каждый из этих вопросов можно дать ответ, который очень просто найти в гугле. Но все эти ответы будут показывать результаты какого-то конкретного человека на данный момент. Каждый из этих рекордов со временем совершенствуется и улучшается. Понимаете, к чему я клоню? К тому, что любой из этих навыков является именно навыком и способен путем долгих тренировок улучшаться со временем. Способность восприятия человеческим глазом не является исключением. Работая в сфере, которая создает максимальную нагрузку на зрительную систему человека, вы в силу обстоятельств будете тренировать свою реакцию и зрительное восприятие. Так, например, профессиональные гонщики, пилоты самолетов, спортсмены и многие другие способны видеть количество кадров больше, чем обычный человек, сидящий в офисе. Отрицать этот факт очень глупо. В сети есть куча экспериментов подтверждающих это. Самый популярный заключается в том, что подопытному показывают 200 однотипных кадров и 1 кадр из этих 200 сильно отличается от остальных. Почти всё люди, которые работают в сфере, создающую тяжелую зрительную нагрузку, были способны увидеть этот отличный ото всех кадр. А некоторые смогли даже рассмотреть подробности этого кадра. Причем ставили этот самый заветный кадр в разные места, в начало ряда, в середину, конец. Во всех случаях результат был одинаков. К сожалению, в силу этических норм, я не могу оставить вам ссылки на подобного рода эксперименты, но я думаю, вы легко сможете найти их в сети сами. Так, что единственный вывод, который можно сделать, заключается в том, что для каждого человека количество максимально воспринимаемых кадров абсолютно разное и навык этот поддается развитию. Более того, разные рецепторы сетчатки глаза имеют разное восприятие и неравномерно распределены по глазу. Например, в силу эволюционных особенностей нашего глаза, периферическое зрение является более чувствительным к различным изменениям в окружении, но хуже различает цвета и объекты. Поэтому назвать определенное значение, отвечающее на поставленный вопрос, попросту невозможно. В общем, каждый раз, когда вы пишете о том, что человеческий глаз не видит больше 30 кадров, и разницы между 60 и 30 кадрами нет, вы для всех разумно мыслящих людей выглядите, как человек, написавший примерно следующее: "я не вижу разницу между красным и зеленым цветом, а значит они одинаковые”. Надеюсь с этим вопросом покончено, идем дальше. 

Очень часто я слышу утверждение: человеческий глаз не способен увидеть больше 24 (16 или любое другое число, в зависимости от степени заблуждения автора) кадра в секунду! Откуда берутся все эти загадочные числа? Самые распространенные в этом вопросе это числа 24 и 16. В самом первом абзаце я упомянул число 16, которое является необходимым минимумом для восприятия ряда кадров, как анимация. Это самое число было взято на заре кинематографа за основу. Тогда посчитали, что 16 кадров в секунду не будут вызывать дискомфорта у зрителя при просмотре фильмов и в таком случае затраты на пленку будут минимально возможными. Чуть позже это число переросло во всем вам известное 24, которое стандартизировала Американская Академия искусств, в далеком 1932 году. В общем, эти числа являются стандартами кинематографа и телевидения и не имеют ничего общего с максимально возможным человеческим восприятием. Сейчас, ныне популярная кинематографическая система IMAX показывает изображение в 48 кадров в секунду. Но почему то никто не говорит, что человек не видит больше 48 кадров. 

{banner_google1}

Следующий популярный вопрос: чем отличается частота обновления монитора и количество кадров в секунду. По своей сути это два абсолютно разных показателя, но, как показала практика, далеко не все это понимают. Количество кадров в секунду, оно же FPS (Frames Per Second), это величина отображающая производительность вашего железа в определенных условиях. А частота обновления монитора – это то, сколько кадров в секунду монитор способен выводить на экран. То есть если выработка вашего железа составляет 200 кадров в секунду. А частота обновления монитора 60Гц, то максимум вы увидите только 60 кадров из тех 200, которые выдает ваше железо. И на первый взгляд может показаться, что в частоте кадров выше частоты опроса монитора нет никакого смысла, но это не совсем так. Во-первых, в подавляющем своем большинстве, в играх синхронизация устройства вывода изображения (монитор) с устройством ввода (мышь, клавиатура) происходит только один раз за кадр. А это означает, что чем выше производительность железа в игре, тем более послушное и плавное управление вы будете ощущать. Во-вторых, количество вырабатываемых кадров в секунду не является константой и изменяется в зависимости от нагрузки на железо. А нагрузка на железо всегда изменчива и в особо сложных сценах выработка FPS соответственно будет меньше. Это значит, что небольшой запас кадров, свыше частоты обновления монитора всё же необходим для комфортного геймплея. 

Ну и последний вопрос на сегодня: имеет ли смысл покупать 144Гц монитор. Безусловно, да! Но только для узкого круга людей, которые называют себя геймерами. Для обычного просмотра фильмов 60Гц вполне хватает, ведь все ныне снимаемые фильмы снимают с частотой меньше 60 кадров.

Если подытожить всё мною написанное, получаем следующие выводы:

1. Восприятие нашим мозгом изображения экрана монитора и естественных природных явлений сильно отличается.

2. 16 кадров – необходимый минимум для восприятия ряда изображений, как анимация.

3. Каждый человек способен увидеть разное количество кадров.

4. Способность восприятия – тренируемый навык.

5. 24 и 16 кадров – стандартизированные параметры для телевидения и кинематографа.

6. Частота опроса монитора и количество кадров в секунду – разные вещи.

7. Невозможно увидеть количество кадров свыше частоты опроса монитора. 

8. Однако всё же есть смысл иметь количество кадров свыше частоты опроса монитора. 

9. 144Гц для игр – имеет смысл.

10. Больше 60Гц для фильмов – смысла нет.