¿Cuántos fotogramas por segundo puede ver realmente el ojo humano?

Paso demasiados de mis primeros minutos tiernos en un juego nuevo con un contador de cuadros por segundo en la esquina de mi pantalla. Juego, hipersensible a los problemas más pequeños, entrando y saliendo de la configuración de gráficos para optimizar, preocuparme, optimizar y preocuparme de nuevo.

Juro que no tengo ese contador funcionando todo el tiempo. Eso no sería saludable, ¿verdad? Pero la velocidad de fotogramas es importante para nosotros. Es la medida principal mediante la cual calificamos tanto nuestros equipos como las habilidades técnicas de un juego. ¿Y por qué no? Un contador de framerate no miente. Informa un número directo y simple. En un mundo incierto es algo que podemos mantener.

¿Pero puedes ver ¿Altos cuadros por segundo? Así comienza una discusión tan antigua como los juegos de PC, una guerra constante y confusa en la que el orgullo choca contra la ciencia tambaleante. Pero dejando a un lado la furia de Internet, es una pregunta interesante, especialmente porque se relaciona con la forma principal en que experimentamos los juegos de computadora. Qué es ¿Cuál es la velocidad de fotogramas máxima que ve el ojo humano? ¿Qué tan perceptible es la diferencia entre 30 Hz y 60 Hz? ¿Entre 60 Hz y 144 Hz? ¿A partir de qué punto ya no tiene sentido mostrar un juego más rápido?

La respuesta es compleja y bastante confusa. Es posible que no esté de acuerdo con algunas partes; algunos incluso pueden hacerte enojar. Los expertos en visión y cognición visual, incluso aquellos que juegan, pueden tener una perspectiva muy diferente a la suya sobre lo que es importante en las imágenes fluidas que muestran las computadoras y los monitores. Pero la vista y la percepción humanas son algo extraño y complicado, y no funciona como parece.

Aspectos de la visión

Lo primero que debemos entender es que percibimos diferentes aspectos de la visión de manera diferente. Detectar movimiento no es lo mismo que detectar luz. Otra cosa es que las diferentes partes del ojo funcionan de manera diferente. El centro de tu visión es bueno en cosas diferentes a las de la periferia. Y otra cosa es que existen límites físicos naturales a lo que podemos percibir. Se necesita tiempo para que la luz que pasa a través de la córnea se convierta en información sobre la cual el cerebro pueda actuar, y nuestro cerebro sólo puede procesar esa información a una cierta velocidad.

Otro concepto más importante: el conjunto de lo que percibimos es mayor de lo que cualquier elemento de nuestro sistema visual puede lograr. Este punto es fundamental para comprender nuestra percepción de la visión.

No se puede predecir el comportamiento de todo el sistema basándose en una célula o una neurona, me dice Jordan DeLong. DeLong es profesor asistente de psicología en St Joseph's College en Rensselaer y la mayor parte de su investigación se centra en sistemas visuales. De hecho, podemos percibir cosas, como el ancho de una línea o dos líneas alineadas, más pequeñas de lo que puede hacer una neurona individual, y eso se debe a que estamos promediando miles y miles de neuronas. En realidad, tu cerebro es mucho más preciso que una parte individual de él.

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Los jugadores... [son] una población realmente extraña de personas que probablemente operan cerca de niveles máximos [de visión].

Profesor asistente Jordan DeLong

Y finalmente, somos especiales. Los jugadores de videojuegos tienen algunos de los mejores ojos que existen. Si trabajas con jugadores, estás trabajando con una población realmente extraña de personas que probablemente operan cerca de niveles máximos, dice DeLong. Eso es porque La percepción visual se puede entrenar y los juegos de acción son particularmente buenos para entrenar la visión. .

[Los juegos son] únicos, una de las únicas formas de aumentar masivamente casi todos los aspectos de tu visión, por lo que la sensibilidad al contraste, las capacidades de atención y el seguimiento de múltiples objetos, me dice Adrien Chopin, investigador postdoctoral en ciencias cognitivas. De hecho, son tan buenos que los juegos se están utilizando en terapias visuales.

Entonces, antes de que te enojes porque los investigadores hablan sobre qué velocidades de fotogramas puedes y no puedes percibir, date una palmadita en la espalda: si juegas juegos con mucha acción, probablemente seas más perceptivo de las velocidades de fotogramas que la persona promedio.

Percibir el movimiento

Ahora vayamos a algunos números. Lo primero en lo que hay que pensar es en la frecuencia del parpadeo. La mayoría de las personas perciben una fuente de luz parpadeante como una iluminación constante a una velocidad de 50 a 60 veces por segundo, o hercios. Algunas personas pueden detectar un ligero parpadeo en una bombilla fluorescente de 60 Hz, y la mayoría verá manchas de parpadeo en su visión si realizan un movimiento ocular rápido al mirar las luces traseras LED moduladas que se encuentran en muchos automóviles modernos.

Pero esto sólo ofrece una parte del rompecabezas cuando se trata de percibir imágenes de juego fluidas y fluidas. Y si ha oído hablar de estudios sobre pilotos de combate en los que han demostrado la capacidad de percibir una imagen que aparece en la pantalla durante 1/250 de segundo, tampoco se trata de eso la percepción de imágenes fluidas y fluidas de los juegos de computadora. . Eso es porque Los juegos generan imágenes en movimiento y, por lo tanto, invocan sistemas visuales diferentes a los que simplemente procesan la luz.

Como ejemplo, hay algo llamado la ley de Bloch . Básicamente, es una de las pocas leyes de la percepción, me dice el profesor Thomas Busey, director asociado del Departamento de Ciencias Psicológicas y Cerebrales de la Universidad de Indiana. Dice que existe un equilibrio entre intensidad y duración en un destello de luz que dura menos de 100 ms. Puedes tener un nanosegundo de luz increíblemente brillante y parecerá igual que una décima de segundo de luz tenue. En general, las personas no pueden distinguir entre estímulos cortos, brillantes y largos y tenues en una décima de segundo de duración, dice. Es un poco como la relación entre la velocidad de obturación y la apertura en una cámara: al dejar entrar mucha luz con una apertura amplia y establecer una velocidad de obturación corta, la fotografía quedará igual de bien expuesta que si se tomara con una pequeña cantidad de luz. luz con una apertura estrecha y estableciendo una velocidad de obturación larga.

Pero si bien tenemos problemas para distinguir la intensidad de los destellos de luz de menos de 10 ms, podemos percibir artefactos de movimiento increíblemente rápidos. Tienen que ser muy específicos y especiales, pero podrías ver un artefacto a 500 fps si quisieras, me dice DeLong.

La especificidad se relaciona con la forma en que percibimos los diferentes tipos de movimiento. Si estás sentado quieto y observas cómo se mueven las cosas frente a ti, es una señal muy diferente a la que obtienes cuando caminas. Se centran en diferentes lugares, dice DeLong. La parte media de tu visión, la región foveal, que es la más detallada, en realidad es bastante basura cuando se trata de detectar movimiento, por lo que si estás viendo cosas en el medio de la pantalla en movimiento, no es gran cosa. cuál es la frecuencia de actualización; No es posible que puedas verlo con esa parte de tu ojo.

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Pero En la periferia de nuestros ojos detectamos el movimiento increíblemente bien. . Con una pantalla que llena su visión periférica y que se actualiza a 60 Hz o más, muchas personas informarán que tienen la fuerte sensación de que se están moviendo físicamente. En parte, esa es la razón por la que los cascos de realidad virtual, que pueden funcionar en la visión periférica, se actualizan tan rápido (90 Hz).

También vale la pena considerar algunas de las cosas que hacemos cuando jugamos, digamos, a un juego de disparos en primera persona. Controlamos continuamente la relación entre el movimiento del mouse y la vista en un bucle de retroalimentación motora perceptiva, navegamos y nos movemos a través del espacio 3D, y también buscamos y rastreamos enemigos. Por lo tanto, actualizamos continuamente nuestra comprensión del mundo del juego con información visual. Busey dice que los beneficios de unas imágenes fluidas y que se actualizan rápidamente surgen de nuestra percepción del movimiento a gran escala en lugar de los detalles finos.

Pero ¿a qué velocidad podemos percibir el movimiento? Después de todo lo que has leído arriba, probablemente puedas adivinar que no hay preciso respuestas. Pero hay algunas respuestas definitivas, como ésta: definitivamente se puede percibir la diferencia entre 30 Hz y 60 Hz.

¿Qué framerates podemos ver realmente?

Ciertamente, 60 Hz es mejor que 30 Hz, claramente mejor, afirma Busey. Así que ese es un reclamo de Internet anulado. Y dado que podemos percibir el movimiento a una velocidad mayor que la que podemos percibir con una fuente de luz parpadeante de 60 Hz, el nivel debería ser más alto que eso, pero no se limitará a un número. Si eso se estabiliza en 120 Hz o si obtienes un impulso adicional de hasta 180 Hz, simplemente no lo sé.

'Creo que normalmente, una vez que superas los 200 fps, parece un movimiento normal y real', dice DeLong. Pero en términos más habituales, cree que la disminución en la capacidad de las personas para detectar cambios en la suavidad de una pantalla se sitúa alrededor de los 90 Hz. Claro, los aficionados pueden notar pequeñas diferencias, pero para el resto de nosotros es como si el vino tinto fuera vino tinto.

Chopin ve el tema de manera muy diferente. De la literatura se desprende claramente que no se puede ver nada más que 20 Hz, me dice. Y aunque admito que inicialmente resoplé en mi café, su argumento pronto empezó a tener mucho más sentido.

Ciertamente, 60 Hz es mejor que 30 Hz, demostrablemente mejor.

Profesor Thomas Busey

Me explica que cuando buscamos y categorizamos elementos como objetivos en un juego de disparos en primera persona, rastreamos múltiples objetivos y detectamos movimiento de objetos pequeños. Por ejemplo, si tomamos la detección de movimiento de un objeto pequeño, ¿cuál es la frecuencia temporal óptima de un objeto que podemos detectar?

Y los estudios han encontrado que la respuesta está entre 7 y 13 Hz. Después de eso, nuestra sensibilidad al movimiento disminuye significativamente. Cuando desee realizar una búsqueda visual, un seguimiento visual múltiple o simplemente interpretar la dirección del movimiento, su cerebro tomará solo 13 imágenes por segundo de flujo continuo, por lo que promediará las otras imágenes que se encuentran en el medio en una sola imagen.

Descubierto por el investigador Rufin vanRullen en 2010, Esto sucede literalmente en nuestro cerebro. : se puede ver un pulso de actividad constante de 13 Hz en un EEG, y está respaldado por la observación de que también podemos experimentar el ' efecto de rueda de carro ' se obtiene cuando se fotografían imágenes de un objeto con radios giratorio. Al reproducirse, las imágenes pueden parecer que muestran el objeto girando en la dirección opuesta. El cerebro hace lo mismo, dice Chopin. Puedes ver esto sin cámara. Teniendo en cuenta todos los estudios, no vemos ninguna diferencia entre 20 Hz y más. Vayamos a 24 Hz, que es el estándar de la industria cinematográfica. Pero no veo ningún sentido por encima de eso.

Este artículo trata sobre las velocidades de fotogramas que puede percibir el ojo humano. El elefante en la habitación: ¿qué tan rápido podemos? reaccionar a lo que vemos? Es una distinción importante entre juegos y películas digna de otro artículo completo.

Entonces, ¿por qué los juegos pueden sentir ¿Marca claramente diferente a 30 y 60 fps? Están sucediendo más cosas que la velocidad de fotogramas. Retraso de entrada es la cantidad de tiempo que transcurre entre la introducción de un comando, el momento en que el juego interpreta el comando y lo transmite al monitor, y el momento en que el monitor procesa y representa la imagen. Demasiado retraso de entrada hará que cualquier juego se sienta lento, independientemente de la frecuencia de actualización de la pantalla LCD.

Pero un juego programado para ejecutarse a 60 fps puede potencialmente mostrar tus entradas más rápidamente, porque los fotogramas son porciones de tiempo más estrechas (16,6 ms) en comparación con 30 fps (33,3 ms). El tiempo de respuesta humana definitivamente no es tan rápido, pero nuestra capacidad de aprender y predecir puede hacer que nuestras respuestas parezcan mucho más rápidas.

Lo importante aquí es que Chopin se refiere a que el cerebro adquiere información visual que puede procesar y sobre la cual puede actuar. No está diciendo que no podamos notar una diferencia entre el metraje de 20 Hz y 60 Hz. El hecho de que puedas ver la diferencia no significa que puedas ser mejor en el juego. , él dice. Después de 24 Hz no mejorarás, pero es posible que tengas alguna experiencia fenomenológica diferente. Existe, por tanto, una diferencia entre eficacia y experiencia.

Y aunque Busey y DeLong reconocieron el atractivo estético de una velocidad de fotogramas fluida, ninguno de ellos consideró que la velocidad de fotogramas sea el principio y el fin de la tecnología de juegos que quizás tengamos. Para Chopin, la resolución es mucho más importante. Estamos muy limitados a la hora de interpretar la diferencia en el tiempo, pero casi no tenemos límites a la hora de interpretar la diferencia en el espacio, afirma.

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Para DeLong, la resolución también es importante, pero sólo para la pequeña región central del ojo que se preocupa por ella, que comprende sólo un par de grados de su campo de visión. Algunas de las cosas más convincentes que he visto han sido el seguimiento ocular. ¿Por qué no utilizamos resolución completa sólo para las áreas del ojo donde realmente la necesitamos? Pero su verdadera atención se centra en las relaciones de contraste. Cuando vemos negros realmente auténticos y blancos brillantes, es realmente convincente, afirma.

lo que realmente sabemos

Después de todo eso, ¿qué sabemos realmente? Que el cerebro es complicado y que realmente no existe una respuesta universal que se aplique a todos.

• Algunas personas pueden percibir el parpadeo en una fuente de luz de 50 o 60 Hz. Las frecuencias de actualización más altas reducen el parpadeo perceptible.
• Detectamos mejor el movimiento en la periferia de nuestra visión.
• La forma en que percibimos el destello de una imagen es diferente a cómo percibimos el movimiento constante.
• Es más probable que los jugadores tengan algunos de los ojos más sensibles y entrenados cuando se trata de percibir cambios en las imágenes.
• El hecho de que podamos percibir la diferencia entre las velocidades de fotogramas no significa necesariamente que la percepción afecte nuestro tiempo de reacción.

Por lo tanto, no es un tema ordenado y, además de todo esto, también debemos considerar si nuestros monitores son realmente capaces de generar imágenes a estas altas velocidades de fotogramas. Muchos no superan los 60 Hz, y Busey se pregunta si los monitores anunciados a 120 Hz realmente muestran tan rápido (según algunas pruebas muy exhaustivas en TFTCentral , ciertamente lo hacen). Y como alguien que también ha disfrutado de los juegos a 30 cuadros por segundo (y a menudo bastante menos) renderizados por mis consolas, puedo identificarme con ellos sugiriendo que otros aspectos de las pantallas visuales podrían conectarse mejor con mi percepción visual.

Por otro lado, me encantaría escuchar a los equipos profesionales sobre sus experiencias objetivas con la velocidad de fotogramas y cómo afecta el rendimiento de los jugadores. Quizás corroboren o contradigan el pensamiento actual de la ciencia en este campo. Si los jugadores son tan especiales en lo que respecta a la visión, tal vez deberíamos ser nosotros quienes encabecémos una nueva comprensión de ella.