Сколько fps видит человеческий глаз

FPS и человеческий глаз

Сколько fps видит человеческий глаз

Поспорили с женой и решил показать ей очень интересную, на мой взгляд статью. Делюсь с Вами.

FPS и человеческий глаз: сколько fps воспринимает глаз?

На эту тему сломано множество копий на просторах интернета. Главным образом по тому, что людям хочется знать предел FPS, который имеет смысл устанавливать в играх, т.к. это дает возможность оценивать практическую целесообразность покупки более мощных видеокарт.

Попытаемся разобраться.

Инертность, как аналог FPS для человеческого глаза

Аналогом FPS является инертность палочек и колбочек — фоторецепторы светочувствительных клеток сетчатки глаза.

Инертность – это время необходимое рецептору для того, что бы воспринять новую информацию.

И тут начинаются первые проблемы:

# Во-первых палочки и колбочки по-разному воспринимают движение и цвет. Палочки в 100 раз менее чувствительны к цветам, но имеют значительно меньшую инертность. Т.е. их FPS больше. Но они практически не способны различать цвета;

# Во-вторых эти фоторецепторы размещаются на сетчатки НЕравномерно. Колбочки (которые имеют низкий FPS но хорошо распознают цвета ) расположены в центре вперемешку с колбочками. По бокам сетчатки находятся только палочки.

Идея матушки природы проста — по бокам расположено то, что максимально чувствительно к движению. Задача этих рецептором просто сигнализировать о том, что «что-то движется вон в тех кустах сбоку». Затем человек может повернуть голову и рассмотреть это «что-то» уже более чувствительными рецепторами — ба-а! да это же большая полосатая голодная тигра! =)

Очевидно, что человек, работающий на компьютере использует по большей части центр сетчатки.

По этому в данном случае целесообразно говорить исключительно о среднем FPS именно смеси палочек и колбочек.

Но как его посчитать?

На одном сайте удалось найти результаты исследований на эту тему.

Пруф: Способ определения времени инерционности зрительной системы человека

Минимальная инертность составила 20 мс.

Иначе говоря мы получаем FPS 50 кадров в секунду.

Означает ли это, что FPS выше этого значения никак не будет ощущаться глазом?

FPS глаза и ощущение реалистичности

Зрительная система человека не ограничивается глазом. Глаз это лишь «сенсор», информация из которого воспринимается не напрямую, а проходит сложный и до конца не изученный процесс постобработки. Этим объясняется существование оптических иллюзий.

Для примера взгляните на эту картинку.

Очевидно, что здесь всего 1 кадр, однако мозг воспринимает сигналы получаемые от палочек (с периферии зрения) и трактует их как признаки движения, это позволяет ему самому «дорисовывать» кадры и делать плавное движение всего из 1 кадра.

Эффект размытия и FPS

Человеческий глаз способен воспринимать наибольшее FPS на периферии зрения. Современные мониторы еще не достигли таких размеров, что бы покрывать все поле зрения человека. И это накладывает определенные ограничения на степень реалистичности картинки.

Разработчики видеоигр понимают это и поэтому придумали добавлять по краям экрана эффект размытия, этот эффект позволяет мозгу воспринимать происходящее на экране более реалистично. В то же время размытие снижает требование к FPS на краях экрана, т.к. мозг фиксирует УЖЕ ИСКУССТВЕННО размытое изображение.

Соответственно для обеспечения нужного уровня реалистичности хватает меньшего FPS.

Выводы

Принимая во внимание чрезвычайную сложность постобработки сигналов человеческим мозгом, указать точное значение фпс, воспринимаемое нами, с точностью до единицы попросту невозможно.

Можно оттолкнуться только от физического предела восприятия в 20 мс, что равнозначно 50 FPS.

В тоже время учитывать, что края монитора захватываются частью периферийного зрения, где чувствительность рецепторов выше, но как мы поняли в этой области изображения разработчики игр научились обманывать зрительную систему.

В итоге рациональным является остановиться на 60 FPS взяв 10 FPS про запас для просмотра видеоряда в котором нет эффекта размытия по краям.

Правоту данного расчета подтверждают:

# Стандарт операционной системы принятия частоты обновления монитора 50-60 ГЦ = 50-60 FPS.

# Передовая технология 3D-Vision, поддерживающая 120 Гц (т.е. по 60 Гц на глаз)

Несмотря на это повышенная частота способна действительно улучшить восприятие картинки. Почему так происходит и почему это никак не связано с FPS, который воспринимает человеческий глаз, вы можете узнать ответ дальше.

Восприятие картинки на мониторах 120 Гц лучше?

В интернете в последнее время стала очень популярна тема о 120 Гц мониторах. Часто в этих темах озвучивается идея о том, что на 120 Гц мониторах изображение выглядит лучше даже без 3D-очков.

Действительно ли человек способен заметить разницу?

Картинка на 120 Гц мониторе выглядит более плавной

Как ни странно, но это действительно так.

На первых взгляд можно заподозрить противоречие: в одной статье я писал, что максимум — 60 FPS

А сейчас говорю, что мы замечаем разницу между 60 и 120 Гц. Как так?

Дело в том, что подобные сравнения некорректны. Гц и FPS это совершенно разные величины и они не тождественны, как подразумевают многие пользователи.

FPS это кадры в секунду которые отображаются матрицей монитора. Гц это количество сигналов поступающих на матрицу.

Казалось бы а ни «одна ли фигня»? Нет, ни одна.

Артефакты матриц

Человеческий глаз воспринимает 60 FPS. Но мы забываем, что изображение, которое выводится на монитор не является «идеальным»: оно содержит артефакты.

Взгляните на график ниже. На нем изображена зависимость светимости пикселя от времени.

Сначала он был темным. Затем пришла команда изменить цвет (40 мс). Современные игровые матрицы заточены на максимальную скорость, которая достигается усиленным сигналом. В результате цвет пикселя «перескакивает» нужное значение и выравнивается следующие 50 (!!!) мс.

Вдумайтесь, значение достаточно большое, ведь при FPS 60 на 1 кадр приходится всего 16 мс. Это значит что в динамичных сценах пиксели НИКОГДА не попадут в те значения, которые физически должны быть.

Потому что им нужно 50 мс что бы попасть точно в заданное значение, а кадр сменится уже через 16.

Иными словами формально мы можем получить 60 кадров в секунду. Но физические это не «чистые» и «четкие» 60 кадров, а кадры со «шлейфом» «промахами» и артефактами.

Что происходит на 120 Гц мониторе

Представим, что мы наблюдаем за движущимся слева направо прямоугольником. На 2 разных мониторах: 60 и 120 Гц соответственно.

Кадры сняты с периодом 8,3 мс что соответствует 120 Гц.

Естественно на 120 Гц он перемещается более плавно. А это значит, что физический размер каждого «перемещения» будет в 2 раза меньше. А ведь именно эта зона содержит артефакты, представляющие собой своеобразный шлейф, который очень негативно сказывается на восприятии картинки.

Более того, т.к. период между сигналами 8,3 мс а не 16 мс это значит, что исчезать промахи тоже будут в 2 раза быстрее.

Да и величина промахов так же сильно изменится. Это связано с тем, что изменение светимости с 0 до 160 будет происходить не единовременно за 1 сигнал, а за 2 сигнала. Т.е. сначала с 0 до 80, затем с 80 до 160. Если дельта меньше, то и промах будет значительно меньше.

Конечно это не применимо к переходам от темного к светлому, потому что и так и так будет 1 переход, потому что промежуточных значений нет.

Но в играх как мы знаем изображение не черно-белое и есть много участков с относительно плавным изменением цветов и яркости (например физические тени).

В результате получаем:

# Физический размер «шлейфа» вдвое меньше;

# Исчезает в 2 раза быстрее;

# Промах изначально меньше

Отсюда вывод: изображение на 120 Гц мониторе действительно лучше и плавнее.

Однако, это никак не связано с тем, что мы воспринимаем больше 60 кадров. Просто на 120 Гц динамика передается намного корректней. Намного потому, что 3 упомянутых фактора не просто складываются, а усиливают друг друга.

Источник.

Источник: https://pikabu.ru/story/fps_i_chelovecheskiy_glaz_4768147

Сколько кадров в секунду воспринимает человеческий мозг — Gamedev на DTF

Сколько fps видит человеческий глаз

Учёные рассуждают об одном из главных предметов споров среди геймеров.

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 времени, за которое свет попадает в глаза, времени передачи полученной информации в мозг и времени 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.

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 о 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.

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.

Материал опубликован пользователем.
Нажмите кнопку «Написать», чтобы поделиться мнением или рассказать о своём проекте.

Написать

Источник: https://dtf.ru/gamedev/3705-skolko-kadrov-v-sekundu-vosprinimaet-chelovecheskiy-mozg

Сколько кадров в секунду видит человеческий глаз, количество ФПС (FPS), которое воспринимает глаз, принцип восприятия

Сколько fps видит человеческий глаз

История рождения кинематографа связана с именами Томаса Эдисона и братьев Люмьер, заложивших стандарты кино, которых на протяжении десятилетий придерживались их последователи. Постепенно с внедрением звука, появлением телевизионного вещания и цифрового видео правила и подходы трансформировались.

Но неизменно каждая новая технология была вынуждена учитывать показатель кадровой частоты, который имеет огромное значение при создании и восприятии фильмов аудиторией, поскольку количество кадров в секунду, которое видит человеческий глаз ограничено.

Что такое кадровая частота

Принцип кино можно понять на основе работы простейшего электронно-оптического проектора. Отдельные изображения на плёнке последовательно проходят через механизм проектора. Встроенная лампа направляет на них световой поток, посредством которого оптическая система поочерёдно проецирует кадры на экран, создавая иллюзию движения.

Для традиционной целлулоидной плёнки скорость смены изображений выражается в кадрах в секунду, или FPS (англ. Frames per Second). Для цифровых фильмов используют понятие «частоты обновления», которая выражается в герцах (Гц). Чем выше значения показателей, тем быстрее сменяются статичные изображения и реалистичнее выглядит иллюзия движения.

FPS и частота обновления немного отличаются. Например, скорость в 24 кадра/сек может характеризоваться показателями 24 FPS или 48 Гц. Под FPS подразумевают число самостоятельных кадров, отображаемых в секунду.

Частота обновления – это общее количество показов всех изображений за то же время.

Дело в том, что для большей реалистичности и минимизации прерывистости видео один кадр может показываться два и более раз, что сопряжено с увеличением скорости кадросмены.

Механизм восприятия видео человеком

Глаз человека начинает идентифицировать смену неподвижных картинок в секунду как прерывистое движение, когда их число достигает 12.

Когда частота переходит в диапазон 18-26 кадров/сек, зритель наблюдает движущуюся сцену и воспринимает её как видео.

Если значение FPS мало, то анимация выглядит неровной, а если слишком велико – возникает эффект гиперреалистичности.

  Что такое «Тайтл» – зачем используют и как составляют

Одним из главных компонентов создания реалистичного видео является размытие движения. Когда мы наблюдает за объектами вокруг нас, то при их быстром перемещении упускаем детализацию.

Иными словами, нам не хватает времени для восприятия полной визуальной информации и теряется острота зрения. В кино такой эффект получают размытием, которое происходит естественным образом при смене кадров.

Но если уровень FPS слишком высок, то данный эффект пропадает, и наблюдатель видит гиперреалистичную картинку. Это мешает ему поверить в происходящее на экране.

Почему на ТВ используют 24 кадра

Сегодня основным отраслевым стандартом является 24 FPS, что вполне устраивает современного зрителя. Однако он был выбран не по театральным причинам, а по экономическим соображениям.

На этапе становления кинематографа не были выработаны рекомендации для частоты. Первые фильмы имели скорость 16-20 кадров/сек, которая постепенно возросла до 22-26, т.к.

этот уровень обеспечивал оптимальный звук.

Томас Эдисон считал, что необходимо использовать 46 кадров/сек, потому что меньшее значение будет напрягать глаза. Но индустрия предпочла утвердить 24 FPS, поскольку это самая медленная частота, которая давала реалистичное видео и поддерживала оптимальный звук при воспроизведении. Больший уровень создатели фильмов не хотели применять из-за увеличения финансовых затрат.

Сейчас индустрия поддерживает три основных стандарта:

  • 24 FPS используются в американской системе NTSC, обеспечивая чёткое изображение и хорошую помехоустойчивость;
  • 25 FPS применяются в европейской системе PAL или PAL/SECAM. Значение идентично уровню NTSC, поскольку ТВ-трансляции в Европе проводятся в масштабе 50 Гц против 60 Гц в Северной Америке;
  • 30 FPS – стандарт домашних кинотеатров и персональных видеокамер.

Допускаются и альтернативные частоты. Например, в картине «Хоббит» Питер Джексон впервые использовал 48 кадров, чем вызвал на себя гнев кинокритиков за гиперреалистичность видео. А GoPro Hero позволяет использовать варианты 90 и 100 FPS.

Сколько FPS может увидеть человеческий глаз

Физиологически человеческий глаз способен воспринимать до 1000 FPS. Это связано с тем, что зрительные миелиновые нервы способны срабатывать от 300 до 1000 раз ежесекундно и передавать сигналы со скоростью 90 м/с.

Однако эксперименты показывают, что человек обрабатывает и видит в среднем до 150 кадров за обозначенный промежуток времени. Известны редкие случаи, когда при регулярных тренировках достигался уровень восприятия около 250 FPS.

Но некоторые исследователи полагают, что человеческий глаз может воспринять даже 1000 и более кадров в секунду.

Источник: http://composs.ru/kakoe-kolichestvo-kadrov-v-sekundu-vidit-chelovecheskij-glaz/

Сколько кадров в секунду видит человеческий глаз

Сколько fps видит человеческий глаз
Сколько кадров в секунду может видеть человек © All About Vision

Миф про 25-й кадр хоть раз слышал каждый. До сих пор многие уверены, что человеческий глаз способен воспринимать максимум 24 кадра в секунду.

Однако это огромное заблуждение. И, что интереснее всего, в байку про 24 кадра люди верили даже лет 15-20 назад, когда повсеместно встречались ЭЛТ-мониторы, наглядно опровергающие это утверждение своим мерцанием.

Откуда взялся миф про 24 кадра

Стандартная кинопленка 35 мм после проявки © Center for Teaching Quality

Миф о том, что человеческий глаз видит максимум 24 кадра в секунду, имеет вековую историю. Он уходит корнями в эпоху зарождения кинематографа.

Первые фильмы, снятые в конце XIX века братьями Люмьер, имели 16 кадров в секунду. Эту цифру выбрали потому, что расход стандартной пленки 35 мм при такой частоте составлял ровно 1 фут в секунду.

Таким образом упрощались расчеты необходимого количества пленки для съемок.

Потребность в увеличении частоты возникла с переходом от немого кино к звуковому. Дорожка в те времена писалась на пленку рядом с картинкой в виде полосок, каждая из которых соответствовала определенной частоте. Малая длина пленки, прокручиваемой за секунду (всего 30 см), не позволяла записать звук достаточно четко, поэтому длину нужно было увеличивать.

Волнообразные линии вверху – звуковая дорожка © Википедия – Wiki

Увеличить показатели FPS именно до 24 решили тоже не просто так. Секундный расход пленки теперь составлял 1,5 фута, минутный – 90 футов или 30 ярдов. Эти цифры тоже оказались удобными для расчетов при планировании бюджета съемок. Частоту пытались увеличить и больше, до 30, 48 и даже 60 кадров за секунду, но возникли проблемы.

Для такой скорости требовалось более точное и выносливое оборудование (как для съемки, так и воспроизведения в кинотеатрах), а расход пленки существенно увеличивался. Помимо затрат на саму пленку, увеличивались также стоимость монтажа, время на его произведение. В итоге все так и остановились на 24 кадрах, эта частота стала отраслевым стандартом на много десятилетий.

Окончательно утвердили частоту около 25 кадров в секунду тотальная электрификация Европы и появление телевидения. При частоте переменного тока 50 Гц (смен направления в секунду) 24-25 кадров удобно привязывать к параметрам тока.

При таком подходе смена кадра происходит один раз на период синусоиды.

А вот в США, где вместо привычных нам 220-230 вольт 50 Гц используется 110-120 вольт 60 Гц, телевизионный стандарт NTSC работает с частотой 30 (29,97) кадров в секунду.

Частоту кадров на ТВ привязали к синусоиде тока в сети © SparkFun Electronics

Сколько кадров в секунду в действительности видит глаз

Человеческое зрение – это не дискретная система, возможности которой можно описать простыми цифрами. Это про камеру можно сказать: пишет видео в разрешении 3240х2160 точек, с частотой 60 кадров в секунду. А человеческий глаз видит именно кадры только в том случае, если смотрит на проявленную пленку или раскадровку цифрового видео в редакторе.

Зрительная система воспринимает картинку целостно, замечая только ее изменения. Поэтому никакой конкретной цифры, указывающей на пределы возможностей глаза, нет.

Если картинка не меняется – разницы нет, будет за секунду меняться 5 кадров, 25, или 250. Пределы восприятия сильно зависят от особенностей наблюдаемого объекта.

Чем быстрее он движется, чем резче эти движения – тем выше предельная частота.

Сравнение 5, 10, 15 и 30 кадров в секунду на медленной картинке

Наблюдая видео, на котором человек медленно идет по прямой, глаз не заметит существенной разницы между 24 и 60 кадров в секунду, так как движения плавные.

Если этот человек быстро бежит – разница уже будет, ролик в 60 FPS покажется намного плавнее и приятнее, чем в 24 FPS.

А если этот человек не просто бежит, а бежит зигзагом, попутно прыгая через препятствия – то даже разница между 60 и 120 FPS будет заметна, в пользу большей частоты.

Сравнение 12, 18, 25 и 60 кадров в секунду на динамичном видео

Чтобы проверить это, не нужно далеко ходить. Достаточно запустить на компьютере тяжелую игрушку сначала на низких настройках, чтобы FPS был высоким, а потом – на высоких или максимальных, чтобы получить меньше 30 FPS. Вы сразу заметите разницу: в первом случае объекты хоть и будут менее детальными, но движения – гораздо более плавными.

Увидев разницу между 30, 60 и 100 FPS, можно наглядно убедиться, что человеческий глаз видит гораздо больше 24 кадров в секунду. Предел, после которого разница становится не видна, зависит от индивидуальных особенностей зрения, и в случае с видео или игрой составляет 80-150 кадров в секунду, а иногда и больше.

Пределы восприятия зрительной системы

Помимо кадровой частоты, имеют значение и амплитуда смены кадра, резкость цветовых переходов, время показа каждого кадра. Если просто набрать разноцветных картинок, склеить их в видеоролик и менять со скоростью 120 кадров в секунду, человек хоть и не заметит все цвета, но будет испытывать дискомфорт.

Причина дискомфорта – напряжение глаз, которые пытаются зафиксировать каждую смену, и зрительного центра в мозге. Если долго смотреть на такое, могут заболеть глаза и голова, а у человека с эпилепсией может случиться приступ.

При коротком времени показа кадра (1 миллисекунду показывает – 10 мс не показывает) чувствительность глаз становится еще выше. Даже если человек не видит (не воспринимает сознательно) смены кадра, и картинка плавная, резкие цветные вспышки (когда кадр показывается), чередующиеся с черным фоном (кадр не показывается), зрительная система улавливает.

Именно этим обусловлен дискомфорт, который испытывают некоторые люди при наблюдении AMOLED-экранов Samsung на сниженной яркости. Ведь в режиме снижения яркости включается ШИМ-регулятор подсветки, который быстро включает и гасит пиксели. Циклов включения-гашения за секунду происходит 240, то есть их частота – 240 Гц или 240 кадров в секунду.

Полосы на экране – эффект от мерцания, которое замечает камера

Человек вроде и не видит смену кадров с такой частоты, картинка кажется плавной, но чувствительная зрительная система все же фиксирует этот процесс. То есть, сознание хоть и видит за секунду меньше кадров, но глаза способны уловить и больше. Просто из-за очень высокой частоты мозг напрягается, но не обрабатывает эту информацию до конца.

Незаметными для людей с высокочувствительным зрением становятся только частоты смены кадра и мерцания порядка 1000 Гц.

Именно от 1 кГц (1000 кадров в секунду) – предел восприятия, преодолеть который большинство человеческих глаз не может.

Таким образом, при наблюдении движущегося изображения, в большинстве случаев, человеческий глаз видит максимум около 100-150 кадров в секунду, но воспринимать способен на порядок больше.

Источник: https://hype.tech/@ns3230/skolko-kadrov-v-sekundu-vidit-chelovecheskiy-glaz-4ylktl9l

Сколько fps видит человеческий глаз

Сколько fps видит человеческий глаз

Человеческий глаз способен улавливать множество последовательных кадров, распознавая каждый из них, что образует четкую картинку.

Благодаря этому действию люди разработали кинофильмы.

Раньше считалось, что в них могут встроить 25 кадр, невидимый для человека. Но так ли это? Любой врач может ответить на этот вопрос, зная, как устроено глазное яблоко.

Правда ли, что 24 кадров в секунду это предел

Практически 100 лет назад братья Люмьер придумали первый кинофильм. В это время подбирали количество кадров, необходимое на пленке. Число 16 выбрали, потому что так было бюджетно, удобнее для воспроизведения кадров. На самом деле человеческий глаз может увидеть в десятки раз больше последовательных кадров. От их числа и скорости воспроизведения зависит четкость картинки.

После развития кинофильма к немому кино добавился звук. Это означало то, что количество кадров в секунду необходимо увеличить. Это связано с тем, что малая длина пленки не могла позволить записать чистый звук.

В это время выбрали расход кадров в количестве 24, так как это позволяло сократить расход пленки, осуществлялся удобный расчет для планирования бюджета фильма.

Позже количество кадров пытались увеличить до 60, но это вызвало проблему, поэтому кинорежиссеры решили остановиться только на 24. При увеличении их числа возрастала стоимость на 1 кинофильм, пленку, монтаж. Поэтому 24 кадра являются стандартным для производства кинофильмов.

Миф о 25 кадрах появился после того, как данное число вошло в стандарт Европы для телевидения. На данный момент в США принято снимать фильмы, в которых частота кадров составляет 30.

С какой частотой на самом деле видит человеческий глаз

Органы зрения человека – не искусственное приспособление. Поэтому ни один ученый с точностью не может выявить цифру, какое количество кадров в секунду воспринимают глаза человека. Для каждого индивида данные варьируют в зависимости от степени развитости головного мозга и глазных яблок, скорости передачи нервного импульса, остроты зрения.

На самом деле, человеческие органы зрения видят не попеременные кадры, а картинку целиком. Кадры глаза воспринимают только в том случае, если просматривать кинофильм. Окружающая действительность видится человеком следующим образом:

  • в результате смены картинки в процессе движения человеку без разницы, сколько кадров в секунду образуется, изображение для него не поменяется;
  • глаза воспринимают объекты лучше, если они движутся быстро и резко;
  • если перед глазами человека располагается движущийся объект, то чем больше кадров в секунду будет, тем лучше восприятие.

Именно из-за вышеперечисленных факторов можно сказать, что человек видит картинку с FPS намного больше, чем 24 кадра в секунду.

Насколько четко будут отображаться движущиеся предметы в головном мозге человека, зависит здоровье органов зрения. Если острота восприятия снижается, картинка будет расплывчатой.

При 100% зрении для человека намного лучше будет кинофильм, содержащий не 24, а 60, 100 FPS.

Влияет не только количество кадров в секунду, но и следующие факторы:

  • амплитуда смены кадра;
  • резкость от перехода на разные цвета;
  • время, необходимое для одного кадра.

Можно склеить 100 не схожих кадров вместе и перелистывать их быстро. Человек в это время будет ощущать дискомфорт, так как вышеперечисленные параметры не соблюдены.

Неприятное ощущение образуется из-за того, что органы зрения человека пытаются воспринять каждый кадр в отдельности, так как они не взаимосвязаны. У испытуемого болят глаза, голова.

Если у человека наблюдается эпилепсия, начнется приступ.

Выявлено, что человек способен воспринимать четко 120-150 кадров в одну секунду. Число может и увеличиваться, но восприятие будет ухудшаться. Это означает, что до 150 кадров человек распознает изображение идеально.

Если они увеличиваются, это вызывает неприятные ощущения в глазах, дискомфорт. При этом считается, что при высокой смене кадров за одну секунду показывается большое число картинок, человеческий глаз распознает их плавно. Но даже если он не видит смену кадра, головной мозг все равно ее воспринимает.

Об исследованиях

Учеными проводилось множество исследований на тему распознания разного количества кадров, которое воспринимает человеческий мозг и органы зрения. Наиболее часто опыты ставили рекламщики, так как считали, что скрытый кадр приведет к подсознательному восприятию, что заставит человека покупать определенный продукт:

  • Разные группы людей садили перед телевизором. Им предоставляли видеоматериал, который содержал дефектные кадры с изображением предмета, являющийся лишним для данного кинофильма. После его просмотра большинство людей рассказывали, что видели какое-то непонятное мелькание на телевизоре. Это достаточно интересно, так как FPS находился за пределами числа 220. То есть означает, что человек может распознавать число кадров намного более 24.
  • Учеными было исследовано периферийное зрение. Обнаружилось, что оно имеет отличие от прямого зрения по частоте изображения. Поэтому при создании шлемов используют значения не 30-60 Герц, как для телевизора, а выше – 90 Герц.
  • В пятидесятых годах прошлого века выпустили американский фильм, в котором во многих кадрах были вставлены надписи «Ешь попкорн, пей Кока-колу». Так встраивали кадры, которые распознавались только на бессознательном уровне. Маркетинговая компания, которая занималась этим исследованием, рассказала, что продажа попкорна и кока-колы после этого выросла во много раз.
  • В американском телевидении было исследование на тему содержания 25 кадра. В одном популярном американском телешоу вставляли 350 раз на высокой скорости слова «Звони прямо сейчас». Но никто так и не позвонил. В конце телешоу ведущий рассказал, что в шоу содержалось послание, и попросил прислать правильный ответ про содержание. Было прислано множество писем, но ни одно из них не содержало правильного ответа.

Американскими торговыми компаниями было разработано множество исследований на тему 25 кадра и внедрения информации в подсознательную область человеческого мозга.

Но ни одно из исследований не подтвердило правдивости данной теории. Тем не менее, во многих странах была запрещена реклама на уровне подсознательной деятельности человека.

В США применение такого метода может привести к потере лицензии для телевещания.

Была ли статья полезной? Оцените материал по пятибальной шкале! (2 4,50

Источник: https://proglazki.ru/interesnoe/skolko-fps-vidit-chelovecheskij-glaz/

Сколько FPS видит человеческий глаз

Сколько fps видит человеческий глаз

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?

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.

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.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5d1dcaa57fbb2000ae39d3fe/5d26b75a8da1ce00ae25c4a8

ЛичныйВрач
Добавить комментарий