چشم انسان توانایی تشخیص چند فریم در هر ثانیه را دارد؟
درست از زمان به صدا در آمدن سوت آغاز نسل هشتم بازی ها و تا شاید همین یکی دو سال گذشته، رقابت بین دو شرکت سونی و مایکروسافت بیشتر در زمینه های کم اهمیت تری چون تعداد فریم ریت ها و وضوح تصویر بازی های مشترکشان بود.
هر دو کمپانی از فقر بازی های انحصاری خوب رنج می بردند اما بیشتر بازی های مولتی پلتفرم با سرعت 60 فریم بر ثانیه و رزولیشن 1080p روی کنسول پلی استیشن 4 اجرا می شدند و همین موضوع برای سونی کافی بود تا رقیب قدرتمندش را به سخره بگیرد.
از سونی، مایکروسافت و کنسول هایشان که بگذریم، حقیقت آن است که ریشه این بحث سرعت پردازش تصویر به سال ها قبل باز می گردد. پی سی گیمرهای حرفه ای معتقدند که کوچکترین افت فریمی را تشخیص می دهند و گاهی به شکلی وسواس گونه بی وقفه در گوشه تصویر، تعداد فریم های بازی در هر ثانیه را بررسی می کنند.
اما آیا چشم انسان قادر به تشخیص نرخ فریم های بالا است؟ بزرگترین نرخ فریمی که چشم انسان می تواند ببینید، چقدر است؟ تشخیص تفاوت بین 30 و 60 هرتز و یا بین 60 و 144 هرتز توسط چشم امکان پذیر است؟ از چه نقطه ای به بعد، نمایش سریع تر یک بازی دیگر اهمیتی ندارد؟
در ادامه مطلبی از الکس ویلتشیر (Alex Wiltshire)، نویسنده وبسایت PCgamer را می خوانیم که به این پرسش ها پاسخ می دهد.
جنبه های بینایی
اولین نکته مهم این است که ما شکل های مختلفی از بینایی را به روش های متفاوتی درک می کنیم. تشخیص حرکت، مشابه تشخیص نور نیست.
مهم تر از آن، بخش های مختلف از چشم، به شکل های متفاوت از یکدیگر، عمل می کنند. مرکز بینایی شما در تشخیص بهتر از بخش های پیرامونی چشم است.
همچنین بر سر راه بینایی و درک ما، محدودیت های طبیعی و فیزیکی مختلفی وجود دارد. مدت زمانی به طول می انجامد تا نوری که از قرنیه چشم شما گذشته، به اطلاعات تبدیل شود و مغز ما نیز با سرعت به خصوصی این اطلاعات را پردازش می کند.
نکته حائز اهمیت دیگر آن است که کلیت درک چشم ما بزرگتر از آن چیزی است که هر المان منفردی از سیستم بینایی ما بتواند به دست آورد. فهم این نکته در شناختن ادراک ما از بینایی بسیار مهم است.
جردن دی لانگ (Joedan DeLong) می گوید:«شما نمی توانید رفتار کل یک سیستم را بر مبنای یک سلول یا یک عصب پیش بینی کنید.» جردن دی لانگ استادیار روانشناسی در دانشگاه سنت جوزف است و بخش عمده ای از تحقیقاتش روی سیستم های بینایی بنا شده.
«ما می توانیم پهنای یک خط یا دو خط هم راستا را درک کنیم، درکی جزئی تر از زمانی که یک رشته عصبی این کار را انجام دهد و به همین علت است که چشم ما از نتایج هزاران رشته عصبی میانگین می گیرد. در واقع مغز شما بسیار دقیق تر از یک جز منفرد از آن است.»
و در آخر باید بگویم که ما استثنایی هستیم. گیمرها سیستم بینایی بسیار خوبی دارند. دی لانگ می گوید:«اگر سر و کار شما با گیمرها است، با جامعه غریبی از مردم مواجه هستید که بینایی آن ها احتمالاً عملکردی نزدیک به سطوح بیشینه دارد چرا که ادراک بینایی را می توان بهبود بخشید و بازی های اکشن به خصوص در این امر بسیار موفق هستند.»
آدرین چاپین (Adrien Chopin)، محقق فوق دکترای علوم شناختی می گوید:«بازی های ویدیویی یکی از معدود راه های بهبود قابل توجه تمامی جنبه های بینایی شما است، جنبه هایی چون حساسیت تباین (کنتراست)، توانایی توجه و ردیابی همزمان چندین شی.»
اثربخشی بازی ها حتی به اندازه ای است که امروزه از آن ها در درمان های بصری استفاده می شود.
بنابراین قبل از آن که از خواندن نظرات محققین درباره محدوده تشخیص نرخ تصویر توسط چشم، عصبانی شوید، به خود افتخار کنید؛ جون اگر بازی های اکشن می کنید، بیشتر از یک فرد عادی، نسبت به تغییرات سرعت تصاویر حساس هستید.
درک حرکت
حالا وقت آن رسیده کمی با ارقام صحبت کنیم. اولین چیزی که باید به آن اشاره کرد، فرکانس سو سو زدن است. بیشتر افراد یک منبع نوری متناوب را که با سرعت 50 تا 60 بار در ثانیه سو سو می کند، ثابت می بینند. اما برخی از مردم می توانند لرزش هایی را در منابع نوری فلورسنتی در 60 هرتز تشخیص دهند.
اکثریت نیز زمانی که به چراغ های LED ماشین های مدرن نگاه کرده و بلافاصله چشمانشان را به سرعت حرکت می دهند، لکه هایی از سو سو نور ماشین در محدوده بینایی شان ظاهر می شود.
اما این تنها بخش کوچکی از پازل معمای درک ما از تصاویر نرم و روان بازی ها است. احتمالاً شنیده اید که تحقیقات نشان داده خلبان های جنگنده می توانند تصویری را که به مدت چهار هزارم ثانیه روی صفحه ظاهر می شود، مشاهده کنند اما نمایش و اجرای تصاویر بازی های ویدیویی داستانی دیگر دارد.
بازی های ویدیویی تصاویری متحرک را به نمایش گذاشته و در نتیجه سیستم های بینایی متفاوتی را به کار وا می دارند، در واقع دیگر عملکرد چشم و سیستم بینایی تنها محدود به پردازش نور نمی شود.
به عنوان مثال، قانونی وجود دارد به نام Bloch. توماس بیوسی (Thomas Busey)، پرفسور دانشکده روانشناسی و علوم مغزی می گوید:«قانون Bloch در واقع یکی از معدود قوانین حوزه علوم ادراکی است.» این قانون بیان می کند که تعادلی میان شدت و مدت زمان نوری که در کمتر از 100 میلی ثانیه برقرار می شود، وجود دارد.
دو نور مختلف را تصور کنید. یکی از آن ها بسیار روشن بوده اما در مدت زمان بسیار کوتاه یک نانوثانیه ظاهر می شود، نور دیگر روشنایی کمتری داشته اما تا یک دهم ثانیه به طول می انجامد. چشم شما تفاوتی میان این دو نور قائل نمی شود.
بیوسی در این باره می گوید:«به طور کلی، افراد نمی توانند در مدت زمان یک دهم ثانیه، میان محرکه های کم نور کوتاه، متوسط و بلند، اختلافی تشخیص دهند.»
این قانون به نحوی مشابه رابطه میان سرعت شاتر و پرده دیافراگم دوربین عکاسی است. با تنظیم شاتر روی سرعت پایین و جذب نور بسیار از دهانه لنز، مشابه عکسی را خواهید گرفت که سرعت شاتر بالا و دهانه لنز باریک باشد.
اما با وجود آن که ما در تشخیص شدت نورهایی کوتاه تر از 10 میلی ثانیه دچار مشکل هستیم، می توانیم آرتیفکت هایی بسیار سریع را درک کنیم. دی لانگ می گوید:«این آرتیفکت ها باید بسیار خاص و ویژه باشند اما شما اگر بخواهید، می توانید یک آرتیفکت را در 500 فریم بر ثانیه نیز مشاهده کنید.»
این ویژگی ناشی از آن است که ما انواع مختلف از حرکت را به شکل های متفاوتی درک می کنیم. اگر شما نشسته باشید و اجسامی متحرکی را در رو به روی خود مشاهده کنید، ذهن شما سیگنال بسیار متفاوتی را دریافت می کند نسبت به زمانی که خود نیز در حال حرکت هستید.
دی لانگ توضیح می دهد:«بخش میانی بینایی شما، منطقه گوده مرکزی (Fovea)، در تشخیص حرکت بسیار ضعیف عمل می کند. بنابراین، اگر در حال مشاهده اجسامی متحرک در وسط صفحه نمایش هستید؛ اهمیتی ندارد سرعت پخش تصاویر چقدر باشد، شما احتمالاً با آن بخش از چشم نمی توانید تصاویر را ببینید.»
اما محیط پیرامونی چشم های ما حرکت اجسام را به شکلی باورنکردنی تشخیص می دهند. اگر تصویری در نمای جانبی چشم قرار بگیرد و سرعت پخش تصویر به 60 هرتز یا بیشتر برسد، بیشتر افراد احساس می کنند که در حال حرکت هستند. بیشتر به همین علت است که تصاویر در هدست های واقعیت مجازی که می توانند در ناحیه جانبی چشم کار کنند، به سرعت بروزرسانی می شوند (90 هرتز).
همچنین نباید کارهایی را که هنگام بازی کردن انجام می دهیم، از قلم بندازیم. برای مثال هنگام تجربه یک بازی اکشن اول شخص، ما پیوسته در حال کنترل رابطه میان حرکت ماوس و دیدمان در بازی هستیم.
در محیطی سه بعدی حرکت کرده و همزمان به دنبال پیدا کردن دشمنان هستیم. در نتیجه، ما پیوسته درکمان از دنیای بازی را با اطلاعات بصری بروز می کنیم.
پرفسور بیوسی اعتقاد دارد که مزایای تصاویری روان با سرعت تجدید بالا بیشتر در درک بهتر ما از حرکات در مقیاس بزرگ است تا جزییات ظریف بازی.
اما ما تا چه سرعتی می توانیم حرکات را درک کنیم؟ با خواندن مطالب بالا، احتمالاً حدس می زنید که جواب دقیقی وجود ندارد اما باید بگوییم که در یک موضوع شکی به خود راه ندهید، شما قطعاً می توانید تفاوت میان 30 هرتز و 60 هرتز را متوجه شوید.
چشم ما واقعاً تا چه نرخی از فریم بر ثانیه را می تواند ببیند؟
بیوسی می گوید:«بدون شک، 60 هرتز بهتر از 30 هرتز است.» از آن جایی که ما می توانیم حرکات را در سرعت هایی بالاتر از یک منبع نوری متناوب 60 هرتزی درک کنیم، پس سطح توانایی چشم ما باید بالاتر از این عدد باشد اما بیوسی سرعت مشخصی را بیان نمی کند. او توضیح می دهد:«ممکن است حساسیت چشم ما تا 120 هرتز یا 180 هرتز برسد چرا که نمی توانم نظری قطعی بدهم.»
دی لانگ می گوید که اگر سرعت به بالاتر از 200 فریم بر ثانیه برسد، تصاویر درست مانند حرکات واقعی دیده خواهند شد. اما به شکل عادی، از دیدگاه او، اوج حساسیت افراد در نزدیکی 90 هرتز است. به عبارت دیگر، رفتن به سرعتی بالاتر از 90 فریم بر ثانیه برای ما بی فایده است زیرا دیگر نمی توانیم روان تر شدن تصاویر را تشخیص دهیم.
او توضیح می دهد:«علاقه مندان هنر شاید بتوانند متوجه تغییرات بسیار کوچکی شوند اما از نگاه ما، تصاویر با همان سرعت قبلی روی صفحه نمایش نقش می بندند.»
اما چاپین دیدگاه جنجالی و متفاوت دیگری دارد. او می گوید:«با رجوع به تحقیقات و مقالات می توان نتیجه گرفت که شما نمی توانید هیچ تصویری را با سرعتی بیش از 20 هرتز نظاره کنید.» نظر او هر چند در لحظه اول من را غافلگیر کرد اما در ادامه، توضیحاتش واقعیت را برایم روشن تر کردند.
او توضیح می دهد زمانی که ما در یک بازی اکشن اول شخص به دنبال اهداف و دسته بندی آن ها هستیم، اهداف مختلفی را ردیابی می کنیم و حرکت اجسام کوچکی را تشخص می دهیم. برای مثال، تشخیص حرکت جسمی کوچک را در نظر بگیرید، فرکانس زمانی بهینه آن جسم باید چقدر باشد تا بتوانید حرکتش را درک کنید؟
تحقیقات نشان داده اند که جواب پرسش بالا، بین 7 الی 13 هرتز است. در سرعت های بالاتر از این محدوده، حساسیت ما به حرکت به شدت کاهش پیدا می کند. چاپین می گوید:«زمانی که با چشم های خود به دنبال جسمی هستید، چندین هدف را ردیابی می کنید و یا جهت حرکت را تشخیص می دهید، مغز شما در هر ثانیه تنها 13 تصویر از تصاویر پخش شده را می گیرد. بنابراین، شما تصاویر دیگر پخش شده در این بین را در یک تصویر میانگین خواهید دید.»
روفین ون رالن (Rufin VanRullen)، محقق فرانسوی در سال 2010 توانست این ادعا را به اثبات برساند چرا که.نوار مغز ضربانی 13 هرتز ثابتی را از فعالیت مغز نشان می دهد، همچنین اثر چرخ واگن (Wagon-Wheel Effect) شاهدی دیگر بر این قضیه است.
اثر چرخ واگن نوعی از خطای دید و ناشی از چرخش اجسام دوار است. اثری که سبب می شود با نگاه کردن به ملخه هواپیما و یا رینگ اتومبیل، احساس کنید در جهت مخالف چرخیده و یا حتی ثابت به نظر می آیند.
چاپین می گوید:«مغز انسان فرآیند مشابهی را انجام می دهد. با در نظر گرفتن تمامی تحقیقات انجام شده، ما متوجه هیچ تفاوتی میان 20 هرتز و سرعتی بالاتر از آن نمی شویم. در نهایت تا سرعت 24 هرتز بالا برویم که استاندارد صنعت سینما است اما من دیگر توجیهی در رفتن به سرعت های بالاتر نمی بینم.»
اما فراموش نکنید که چاپین در مورد مغز و عملکرد آن در جمع آوری اطلاعات و پردازش آن ها صحبت می کند. او نمی گوید که ما متوجه تفاوتی میان تصاویر 20 با 60 هرتز نمی شویم.
چاپین ادامه می دهد:«اینکه متوجه تغییرات می شوید به این معنا نیست که می توانید در بازی کردن بهتر شوید. پس از 24 هرتز، تغییری در بازی کردن شما ایجاد نمی شود اما احتمال دارد از حیث بینایی و پدیدارشناسی تجربه ای متفاوت داشته باشید.» در نتیجه، میان تجربه شما از سرعت های بالاتر و اثر بخش بودن آن، فاصله است.
از نقطه نظر بیوسی و دی لانگ نیز که به بررسی جنبه های ظاهری نرخ فریمی روان پرداختند، نرخ فریم بر ثانیه تنها فاکتوری نیست که باید روی آن تمرکز کنیم. برای چاپین، وضوح تصویر اهمیت بیشتری دارد.
او می گوید:«ما در درک تفاوت های زمانی با محدودیت های زیادی رو به رو هستیم اما هیچ محدودیتی در درک ما از فضای بازی وجود ندارد.»
برای دی لانگ، رزولیشن نیز مهم است، اما تنها برای بخش مرکزی و کوچک چشم که به آن حساس است و تنها چند درجه از میدان دید شما را تشکیل می دهد. اما تمرکز اصلی او روی نسبت های تباین است، زمانی که بتوانیم رنگ های سیاه و سفید واقعی را روی صفحه های نمایش خود ببینیم.
در آخر از چه واقعیت هایی اطمینان کامل داریم؟
در پاسخ به این سوال سخت باید گفت که مغز انسان بسیار پیجیده است و هیچ جواب جامعی وجود ندارد که شامل همه شود.
- برخی می توانند سو سو زدن منبع نوری را در فرکانس های 50 یا 60 هرتز تشخیص دهند. سرعت های بالاتر تشخیص را سخت تر و سخت تر می کند.
- ما انسان ها حرکت اجسام را با بخش جانبی بینایی خود بهتر می بینیم.
- گیمرها قشری از افراد جامعه با حساس ترین سیستم بینایی هستند که می توانند تغییرات در تصاویر را راحت تر تشخیص دهند.
- توانایی ما در درک تفاوت میان نرخ فریم های مختلف لزوماً روی زمان پاسخگویی ما تاثیر نمی گذارد.
نظر شما در مورد سرعت پخش نمایشگرهای مختلف و تفاوت بازی های 30 و 60 فریم چیست؟ دیدگاه خودتان را با ما به اشتراک بگذارید.
The post appeared first on .
چشم انسان توانایی تشخیص چند فریم در هر ثانیه را دارد؟
آخرین دیدگاه‌ها