Одна з найбільш злободенних тем, яка постійно спливає в ігровій та відео-індустрії - яку швидкість передачі кадрів можна вважати оптимальною. По один бік барикад стоять поборники традицій, які вважають, що 24 кадру в секунду для фільмів і 30 кадрів в секунду для ігор - це магічні числа, і перевищувати ці значення немає ніякого сенсу. З іншого боку, існує маса об'єктивних свідчень неспроможності цієї теорії, і ціла армія квакерів вживають seta sv_fps «120».

В цій статті авторства Саймона Кука з Microsoft Xbox Advanced Technology Group ми постараємося пояснити, чому для людського ока приємніше більш висока швидкість передачі кадрів.

***

Обговорення цього питання може бути трохи проблематичним, так як людське око являє собою неймовірно складний інструмент, який провадить незалежну обробку зображення ще до того, як сигнал досягне мозку. Нам подобається думати, що те, що ми бачимо, є непорушною істиною, і вся наша візуальна система побудована на цьому твердженні. Проте, це помилка. Чутливість ока до кольорів, руху, світла і прискоренню / уповільнення унікальна для кожної людини. Ситуація ще більше ускладнюється тим фактом, що ми часто порівнюємо наші очі з камерами і говоримо про зір так само, як якби ми говорили про комп'ютерну графіку, однак жодна з цих аналогій не описує справжніх процесів, які дозволяють очам отримувати і обробляти інформацію. На сайті представлений короткий ролик , Який показує різницю між 60 і 30 кадрами в секунду при різній швидкості руху об'єкта.

При всьому при цьому, якщо людині надається можливість пограти в гру з більш високою швидкістю передачі кадрів, він їй неодмінно скористається. Часом перевага віддається швидкості передачі кадрів навіть вище 60 кадрів в секунду (60 Гц); все залежить від безлічі потенційних причин, включаючи жанр гри, її графіком, технічні особливості і швидкість геймплея.

Теорія Саймона Кука полягає в тому, що подібне перевагу високій швидкості передачі кадрів пояснюється одним цікавим механічним аспектом нашого зору: навіть якщо зафіксувати погляд на одній нерухому точку, сітківка все одно не буде повністю нерухомою. Коливання сітківки, які в наукових колах називають мікротремором очі, відбуваються із середньою частотою 83,68 Гц, а область зсуву становить приблизно 150-250 нм, що приблизно відповідає розміру 1-3 фоторецепторів в сітківці.

У чому сенс цих коливань? Кук вважає, що йому це відомо. Легке коливання сітківки допомагає вам побачити одну і ту ж сцену з двох трохи різних ракурсів. Тим часом, в самому оці існує два різних типи гангліонарних клітин сітківки: клітини з on-центром, які відгукуються, коли центр рецепторного поля освітлений, і клітини з off-центром, які відгукуються, коли центр рецепторного поля не освітлений.

Завдяки коливанням сітківки світло потрапляє як на клітини з on-центром, так і на клітини з off-центром, стимулюючи обидва типи клітин. Кук вважає, що це покращує нашу здатність бачити обриси об'єктів. За словами вченого, все це також якось пов'язано з ефектом «зловісної долини».

Якщо теорія Кука вірна, це означає, що людська сітківка збільшує дозвіл навколишнього світу, як і відеокарти і ігрові консолі, які використовують внутрішні ресурси для створення більш чіткої картинки, яку вони потім видають на дисплей. Представлене нижче зображення є прикладом того, як кілька варіантів зображення з одного джерела при об'єднанні дають якісніші результати.

Але ця можливість отримувати додаткову інформацію з побаченого залежить від того, з якою швидкістю нам подається інформація. Якщо частота вибірки (30 Гц, 30 кадрів в секунду) нижче половини частоти мікротремора сітківки, то зображення не змінюються досить швидко, щоб око могло витягти додаткову інформацію.

Якщо ви стежите за полемікою в області так званого мікро- «заїкання» і затримки кадрів в іграх, то знаєте, що одна з причин, по якій мікро- «заїкання» є менш інтуїтивним об'єктивним показником продуктивності в порівнянні зі швидкістю передачі кадрів, - це зниження переваги нижчого часу зміни кадрів у міру того, як постійна швидкість передачі кадрів наближається до 60 кадрів в секунду. Зменшення затримки кадрів з 33,3 мс (30 кадрів в секунду) до 25 мс (40 кадрів в секунду) помітніше, ніж збільшення кількості кадрів в секунду з 40 до 60, і це не дивлячись на те, що в другому випадку відбувається більш значне зрушення.

Якщо Кук прав, цей феномен пояснюється тим, що власна супер-роздільна здатність очі найбільш ефективно працює на позначці приблизно 43 кадру в секунду. Ще одним цікавим аспектом спостережень вченого є те, що більш висока швидкість передачі кадрів при більш низькій роздільній здатності може забезпечити кращі результати, ніж популярний в наші дні показник 1080p @ 30 fps. Чи повірять в це розробники чи ні - поки що питання відкрите. Більшість тайтлів для Xbox не змогли домогтися показника 1080p @ 30 fps і вважали за краще зупинитися на 900p , Ніж опускатися до властивого минулого покоління показника 720p.

Якщо ви хочете побачити наочне порівняння картинки при 60 і 30 кадрах в секунду, відвідайте спеціальний веб-сайт , Де викладено по парі ігрових сцен в форматі MP4. Це не YouTube-ролики, і ми підтверджуємо, що відео зліва дійсно має частоту 30 кадрів в секунду, а відео праворуч - 60 кадрів в секунду.

На жаль, поки немає ніяких ознак того, що дослідження Кука будуть використані в ігровій індустрії, навіть якщо їх піддадуть ретельному аналізу. Ігрова індустрія зациклена на вирішенні, а не на швидкості передачі кадрів, і якщо показник 720p @ 60 fps в наш час політично недієздатний, то практично немає надії на те, що показник 1080p @ 60 fps ( на противагу 4K @ 30 fps) має більше шансів на життя в майбутніх ігрових продуктах. Звичайно, у ігор на ПК є перевага, так як перераховані вище режими там доступні, однак для їх використання можуть знадобитися досить потужні відеокарти. ПК-монітори з активованою вертикальної синхронізацією підтримують тільки частоту оновлення екрану 60 Гц, але якщо швидкість передачі кадрів в грі впаде, то монітор автоматично знизить частоту оновлення до 30 Гц або 20 Гц. Таким чином, панелі з частотою оновлення 120 Гц можуть компенсувати падіння частоти оновлення та позитивним чином використовувати можливості нашої сітківки.

Подібні дослідження і розуміння людської фізіології можуть зіграти важливу роль в спробах витягти максимум з можливостей нашого зору. Нове покоління розумних контактних лінз, прилади нічного бачення, периферійні пристрої типу Oculus Rift - існує маса великих дослідницьких проектів, які присвячені безпрецедентного взаємодії технологій і людського зору. Я вважаю, що найбільш життєздатними виявляться ті проекти, які будуть максимально наближені до природних навичкам наших очей і зможуть найбільш точно імітувати функції людського зору.