зачем 60 fps если глаз видит 24

FPS и 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.

Инертность, как аналог FPS для человеческого глаза

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

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.

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.

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.

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.

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

Разрушитель мифов / Cколько фпс видит глаз?

Это очередной выпуск из рубрики «Разрушитель мифов». В этот раз я расскажу про миф, который гуляет активно среди любителей консолей. Сразу скажу, что к консолям я нормально отношусь, но я не очень люблю людей, которые с пеной у рта доказывают, что 30 фпс это топ, а вы на своих ПК все равно не увидите разницы.

Короче, друзья, в этом ролике я расскажу о том, сколько же на самом деле человеческий глаз может распознать фпс (fps) и сколько нужно для комфортной игры. Помимо этого, дам немного советов при выборе игрового монитора для вашего компьютера. Обо всем этом в ролике 🙂

И да, всем добра и большого ФПС, Друзья! 🙂

Всегда просто ору с таких людей, которые пытаются говорить что больше 25 кадров ты не видишь.

Кто и зачем такое гонит? Между 30 и 60 фпс, разница заметна, так же как и между 60-150.

_TEZ_ Сказали же, что возможно это консольщики пытаются оправдать отсутствие 60 фпс на своих гробах.

Dag-M Как такой бред вообще можно нести? Даже камеры есть с записью 30 фпс, и 60.

Как можно не заметить разницу?! Сядьте по играйте с условными 60-100fps в какой нибудь онлайн шутер, а потом играйте в тот же шутер в 30fps, уверен, горящий пукан и дискомфорт вам обеспечены!

Ждал сравнение видео 60 и 30 фпс, недождался. Видео ниочем. Много мата (он думает так круче? ) дурацкая музыка на фон. Оговорки (ну вырежи ты кусок этот), или ты считаешь это весело всем?. А топку короче. Хлам.

Смотрел роликов 10-15 этого чувака иии. Абсолютно нудные,бесполезные ролики про всем уже рассказанные темы в том числе и этот.Одни видео про эльдорадо чего стоят)

Источник

Загадки человеческого зрения: зачем нам 60 FPS

Одна из самых злободневных тем, которая постоянно всплывает в игровой и видео-индустрии – какую скорость передачи кадров можно считать оптимальной. По одну сторону баррикад стоят поборники традиций, которые считают, что 24 кадра в секунду для фильмов и 30 кадров в секунду для игр – это магические числа, и превышать эти значения нет никакого смысла. С другой стороны, существует масса объективных свидетельств несостоятельности этой теории, и целая армия квакеров употребляющих seta sv_fps «120».

В этой статье авторства Саймона Кука из Microsoft Xbox Advanced Technology Group мы постараемся объяснить, почему человеческому глазу приятнее более высокая скорость передачи кадров.

Обсуждение этого вопроса может быть немного проблематичным, так как человеческий глаз представляет собой невероятно сложный инструмент, который производит независимую обработку изображения еще до того, как сигнал достигнет мозга. Нам нравится думать, что то, что мы видим, является непреложной истиной, и вся наша визуальная система построена на этом утверждении. Тем не менее, это заблуждение. Чувствительность глаза к цвету, движению, свету и ускорению/замедлению уникальна для каждого человека. Ситуация еще больше осложняется тем фактом, что мы часто сравниваем наши глаза с камерами и говорим о зрении так же, как если бы мы говорили о компьютерной графике, однако ни одна из этих аналогий не описывает истинных процессов, которые позволяют глазам получать и обрабатывать информацию. На сайте представлен короткий ролик, который показывает разницу между 60 и 30 кадрами в секунду при разной скорости движения объекта.

При всем при этом, если человеку предоставляется возможность поиграть в игру с более высокой скоростью передачи кадров, он ей непременно воспользуется. Порой предпочтение отдается скорости передачи кадров даже выше 60 кадров в секунду (60 Гц); все зависит от множества потенциальных причин, включая жанр игры, ее графику, технические особенности и скорость геймплея.

Теория Саймона Кука заключается в том, что подобное предпочтение высокой скорости передачи кадров объясняется одним интересным механическим аспектом нашего зрения: даже если зафиксировать взгляд на одной неподвижной точке, сетчатка все равно не будет полностью неподвижной. Колебания сетчатки, которые в научных кругах называют микротремором глаза, происходят со средней частотой 83,68 Гц, а область сдвига составляет примерно 150-250 нм, что примерно соответствует размеру 1-3 фоторецепторов в сетчатке.

В чем смысл этих колебаний? Кук считает, что ему это известно. Легкое колебание сетчатки помогает вам увидеть одну и ту же сцену с двух немного разных ракурсов. Между тем, в самом глазе существует два разных типа ганглионарных клеток сетчатки: клетки с on-центром, которые откликаются, когда центр рецепторного поля освещен, и клетки с off-центром, которые откликаются, когда центр рецепторного поля не освещен.

Благодаря колебаниям сетчатки свет попадает как на клетки с on-центром, так и на клетки с off-центром, стимулируя оба типа клеток. Кук считает, что это улучшает нашу способность видеть очертания объектов. По словам ученого, все это также как-то связано с эффектом «зловещей долины».

Если теория Кука верна, это значит, что человеческая сетчатка увеличивает разрешение окружающего мира, как и видеокарты и игровые консоли, которые используют внутренние ресурсы для создания более четкой картинки, которую они затем выдают на дисплей. Представленное ниже изображение является примером того, как несколько вариантов изображения из одного источника при объединении дают более качественные результаты.

Но эта возможность извлекать дополнительную информацию из увиденного зависит от того, с какой скоростью нам подается информация. Если частота выборки (30 Гц, 30 кадров в секунду) ниже половины частоты микротремора сетчатки, то изображения не сменяются достаточно быстро, чтобы глаз мог извлечь дополнительную информацию.

Если вы следите за полемикой в области так называемого микро-«заикания» и задержки кадров в играх, то знаете, что одна из причин, по которой микро-«заикание» является менее интуитивным объективным показателем производительности по сравнению со скоростью передачи кадров, – это снижение преимущества более низкого времени смены кадров по мере того, как постоянная скорость передачи кадров приближается к 60 кадрам в секунду. Уменьшение задержки кадров с 33,3 мс (30 кадров в секунду) до 25 мс (40 кадров в секунду) более заметно, чем увеличение количества кадров в секунду с 40 до 60, и это несмотря на то, что во втором случае происходит более значительный сдвиг.

Если Кук прав, этот феномен объясняется тем, что собственная супер-разрешающая способность глаза наиболее эффективно работает на отметке примерно 43 кадра в секунду. Еще одним интересным аспектом наблюдений ученого является то, что более высокая скорость передачи кадров при более низком разрешении может обеспечить лучшие результаты, чем популярный в наши дни показатель 1080p @ 30 fps. Поверят ли в это разработчики или нет – пока что вопрос открытый. Большинство тайтлов для Xbox не смогли добиться показателя 1080p @ 30 fps и предпочли остановиться на 900p, нежели опускаться до свойственного прошлому поколению показателя 720p.

Если вы хотите увидеть наглядное сравнение картинки при 60 и 30 кадрах в секунду, посетите специальный веб-сайт (30vs60.com закрыт), где выложено по паре игровых сцен в формате MP4. Это не YouTube-ролики, и мы подтверждаем, что видео слева действительно имеет частоту 30 кадров в секунду, а видео справа – 60 кадров в секунду.

К сожалению, пока нет никаких признаков того, что исследования Кука будут использованы в игровой индустрии, даже если их подвергнут тщательному анализу. Игровая индустрия зациклена на разрешении, а не на скорости передачи кадров, и если показатель 720p @ 60 fps в наше время политически недееспособен, то практически нет надежды на то, что показатель 1080p @ 60 fps (в противоположность 4K @ 30 fps) имеет больше шансов на жизнь в будущих игровых продуктах. Конечно, у игр на ПК есть преимущество, так как перечисленные выше режимы там доступны, однако для их использования могут потребоваться довольно мощные видеокарты. ПК-мониторы с активированной вертикальной синхронизацией поддерживают только частоту обновления экрана 60 Гц, но если скорость передачи кадров в игре упадет, то монитор автоматически снизит частоту обновления до 30 Гц или 20 Гц. Таким образом, панели с частотой обновления 120 Гц могут скомпенсировать падение частоты обновления и положительным образом использовать возможности нашей сетчатки.

Подобные исследования и понимание человеческой физиологии могут сыграть важную роль в попытках извлечь максимум из возможностей нашего зрения. Новое поколение умных контактных линз, приборы ночного видения, периферийные устройства типа Oculus Rift – существует масса крупных исследовательских проектов, которые посвящены беспрецедентному взаимодействию технологий и человеческого зрения. Я считаю, что самыми жизнеспособными окажутся те проекты, которые будут максимально приближены к природным навыкам наших глаз и смогут наиболее точно имитировать функции человеческого зрения.

Источник

Вы когда-нибудь задумывались, почему кино снимается при частоте кадров равной 24?

Почему используется именно такой формат, когда есть камеры, снимающее с более высокой частотой кадров?

Разберём несколько вопросов:

• Какие есть преимущества у данного формата?

• Почему современные режиссеры отказываются от высокой частоты кадров в пользу пониженной?

• Откуда взялся данный стандарт и почему именно число 24?

Частота кадров – это количество сменяемых кадров за единицу времени, используемых в компьютерных играх, телевидении, кинематографе.

Давайте разберёмся с мифом о том, что это не правда. Человеческий глаз спокойно может заметить разницу между 24, 60, 120 и т.д. количеством кадров. В видео, которое располагается по ссылке ниже, есть пример, где наглядно демонстрируется разница на примере 30 и 60 кадров в секунду.

Всё пошло с тех самых пор, когда начали появляться первые фильмы со звуком, например, «Певец Джаза», снятый в 1927 году. Именно при частоте съемки в 24 кадра в секунду звук никуда не смещался, не убегал – не происходило рассинхрона.

Со временем все просто привыкли к кино, снятом в таком формате.

Раньше это способствовало экономить огромное количество плёнки. Времена меняются, поэтому стали экономить на носителях.

Съемка с пониженной частотой кадров уменьшает затраты на вычислительных машинах при монтаже, а также уменьшает время рендера всего видео.

Современные режиссёры зачастую не видят смысла в том, чтобы тратить лишние силы на то, что по итогу никакой зрительской отдачи не принесёт. В пример можно привести 2012 год, когда всемирно известный режиссёр Питер Джексон решил снимать свою новую трилогию в мире Средиземья – «Хоббит» с частотой кадров равной 48.

Тем самым режиссёр выразил протест против сложившегося в индустрии формата и призвал других режиссёров использовать новые технологии.

Однако данный подход оценили далеко не все зрители: многие просто не понимали, в чём смысл данной технологии, им казалось, что картинка как будто ускорена в 2 раза. Поэтому при просмотре им было не комфортно.

Только небольшая часть аудитории Хоббита – люди, которые увлекаются компьютерными играми, смогли по достоинству оценить новаторский подход Джексона, потому что привыкли видеть на экранах своих мониторов частоту больше 30, а порой и даже больше 60 кадров в секунду.

Даже такой именитый режиссер как Джеймс Кэмерон говорил, что устоявшийся формат страдает от дёрганости картинки и чрезмерной размытости, но при этом считает, что более высокая частота кадров не всегда смотрится уместно:

Мне кажется, что эффект повышенной частоты кадров выглядит хуже, когда на экране что-то обыденное. Например, два человека, которые разговаривают на кухне, будут смотреться как два актёра в гриме и в декорациях кухни. Но если вы в живую сняли что-то необыкновенное, то такой гиперреализм будет смотреться в вашу пользу.

Повышенную частоту кадров в киноиндустрии часто используют при замедленной съемке или при повторе на трансляции спортивных матчей, чтобы всё было видно в мельчайших деталях. Потому что слоу-мо работает следующим образом: берётся видео снятое, допустим, в 120 кадров, вы хотите увеличить его хронометраж в 2 раза, вам нужно разделить количество кадров на столько раз, во сколько хотите увеличить продолжительность видео, соответственно, у вас получится видео в 2 раза длиннее частотой 60 кадров в секунду.

Если вам было интересно, можете посмотреть моё видео на эту тему по ссылке ниже, там показано более наглядно и с примерами, хоть и не без огрехов.

Это одна из моих первых работ в данном формате, прошу оценить, знаю, что некоторые моменты можно было сделать лучше.

Источник

Почему глаз предпочитает 60 FPS

Реверс малвари

В технических дискуссиях часто возникает вопрос: какую частоту кадров считать достаточной для видео. Некоторые говорят, что вполне хватит 24 кадров/с для кинофильмов и 30 кадров/с для игр, а всё остальное — ненужное излишество.

С этим утверждением в корне не согласен исследователь Саймон Кук (Simon Cooke) из Xbox Advanced Technology Group. Он опубликовал аргументированную статью с доказательствами, почему человеческий глаз предпочитает больший фреймрейт.

Ясному ответу на этот вопрос мешает тот факт, что глаз — исключительно сложная конструкция, которая осуществляет предварительную обработку изображения до его передачи в мозг. Это не какой-то аналог камеры, просто фиксирующей изображение. Глаз постоянно изменяет свою чувствительность к цвету, освещению, движению объектов. Во многих случаях воспринимаемая мозгом картина — это иллюзия, специально сконструированная для обмана, а генерация такой картинки осуществляется по сложным и не до конца понятным алгоритмам.

Проведённые эксперименты показывают, что при показе видеороликов с разной частотой кадров люди всегда предпочитают больший фреймрейт, и это правило соблюдается даже на частотах выше 60 fps. Согласно теории Саймона Кука, причина в физической подвижности сетчатки глаза, на поверхности которой и регистрируется изображение. Медицинские исследования показали, что глаз совершает непроизвольные колебания (микротремор) со средней частотой 83,68 Гц, изменяя положение сетчатки на 150-250 нм. Это расстояние примерно соответствует размеру 1-3 фоторецепторов в сетчатке.

Микротремор глаза позволяет зарегистрировать одну и ту же сцену с двух слегка различных позиций. Это помогает чётче определить края объектов, что было жизненно важным для наших предков.

Если это правда, то получается, что глаз как бы искусственно повышает детализацию изображения перед отправкой мозг (upsampling), прямо как это делают компьютерные видеокарты.

Учитывая эту особенность, становится понятной польза от повышения частоты кадров. Частота кадров почти всегда ниже, чем частота микротремора (83,69 Гц). Поэтому чем больше кадров в секунду мы показываем, тем больше дополнительной информации извлечёт глаз.

Нужно учитывать ещё и то, что повышение фреймрейта с 30 fps до 40 fps субъективно воспринимается как более заметное, чем повышение с 40 fps до 60 fps.

Согласно теории Кука, повышение частоты кадров на видеоматериале с низким разрешением субъективно может обеспечить лучшее качество восприятия, чем HD-картинка на 30 fps. То есть разработчикам игр лучше бы сосредоточиться на повышении фреймрейта, а не разрешения. К сожалению, многие не прислушиваются к его доводам и продолжают «тупо» гнаться за размером картинки.

Для сравнения игровых видеоматериалов 30 fps и 60 fps есть специальный сайт.

Источник