گیمرهاجزو انسان‌هایی هستند که تقریبا از حداکثر میزان میدان دید خود استفاده می کنند

چشم انسان حداکثر چند فریم در ثانیه می‌تواند مشاهده کند؟

فریم در اصطلاح تکنولوژی به معنای فرکانس نمایش تصویر در یک ثانیه تعریف می‌شود. برای تماشای یک فیلم به صورت پیوسته، نرخ فریم باید حداقل ۲۴ باشد تا بتوانیم حس کنیم تصویر حرکت دارد. ولی آیا تا حالا برایتان سوال شده نرخ فریم ۶۰ با ۳۰ هرتز چه تفاوتی در فیلم و بازی‌های ویدیویی دارد؟ یا چشم انسان حداکثر چند فریم در ثانیه می‌تواند مشاهده کند؟ با تک‌شات و پاسخی مفصل به این سوال همراه باشید.

شاید برای شما هم اتفاق افتاده که با استفاده از نرم‌افزارهای مختلف مانند Fraps یک بازی قدرتمند از لحاظ گرافیکی را اجرا می‌کنید و به گوشه‌ی تصویر نگاهی می‌اندازید تا ببینید نرخ فریم روی چه عددی ثابت می‌شود. به هر طریقی که این عدد پایین می‌آمد به سختی تلاش می‌کردیم با تغییرات کارت گرافیک و تغییرات جلوه‌های بصری در بازی باعث شویم نرخ فریم بیشتر شود. برای یک گیمر پی‌سی این رویه حداقل یک بار اتفاق افتاده و اکثر گیمرها نرخ فریم بالا در بازی را حکم بر عالی بودن جلوه‌های بصری و گرافیکی می‌دانند. البته تا حدودی این قضیه درست است و هر چقدر نرخ فریم بیشتر باشد جلوه‌ی بصری بازی بهتر تلقی می‌شود ولی برایتان سوال شده آیا می‌توانید فریم‌های زیادتری را در یک ثانیه مشاهده کنید؟

مسلما در دنیای مجازی بحث و گفتمان‌های زیادی پیرامون این نکته وجود دارد ولی این سوال جالبی است که چشم انسان حداکثر تا چند فریم در ثانیه می‌تواند مشاهده و درک کند؟ آیا نرخ فریم میان ۶۰ و ۱۴۴ هرتز تفاوت قابل درکی برای انسان به همراه دارد؟ به طور قطع اگر حداکثر میزان نرخ فریم را بدانیم، توسعه‌ی گرافیکی بازی‌های ویدیویی بیشتر از حد مجاز دلیلی ندارد.

جواب به این سوال بسیار پیچیده است و اگر حوصله‌ی مطالعه و کمی تفکر پیرامون آن ندارید بهتر است از ادامه‌ی این مقاله صرف نظر کنید. از طرفی ممکن است با بخشی از این مقاله مخالف باشید یا حتی نکاتی که اشاره می‌شود به مذاقتان خوش نیاید! متخصصان علوم اعصاب و علوم‌شناختی نیز در تحقیقات مختلف خود با یکدیگر اختلاف نظر دارند. قبل از پرداختن به جزئیات باید بدانید میدان دید انسان و ادراک حس بینایی دو مقوله‌ی کاملا مجزا و پیچیده است و به همین سادگی فرآیند مشاهده صورت نمی‌گیرد!

crysis 3

تصویری از بازی کرایسیس 3 که با کارت گرافیک GTX 960 با وضوح تصویر 8k رندر شده است. عدد ۱۹ در نرخ فریم نشان می‌دهد تصویر به صورت منقطع برای گیمر ارائه می‌شود. حداقل میزان فریم باید ۲۴ باشد تا به صورت پیوسته بتوانیم یک بازی را انجام بدهیم. فرکانس تصویر کمتر از ۲۴ را افت فریم می گویند.

جنبه‌های مختلف دید بینایی

اولین نکته‌ای که باید بدانیم در این است که ما جنبه‌های مختلفی از قدرت بینایی خود درک می‌کنیم. تشخیص حرکت اجسام به معنای تشخیص نور نیست و دو تجزیه و تحلیل جداگانه در مغز دارد. جالب است بدانید بخش‌های مختلف چشم، عملکردهای مختلفی دارد. نقطه مرکز میدان دید شما به مراتب قوی‌تر از بخش‌های محیطی محسوب می‌شود. البته جای هیچ گونه نگرانی نیست و این مقوله کاملا طبیعی بوده و جزو محدودیت‌های فیزیکی برای انسان‌ها بابت ادراک از طریق چشم است.

برای درک نور، مدت زمانی طول می‌کشد تا نور از قرنیه عبور کند تا به اطلاعات و دیتا تبدیل شود. سپس این اطلاعات توسط مغز پردازش می شود. مغز انسان با سرعتی معقول و مشخص می‌تواند این فرآیند را پردازش کند.

نکته‌ی حائز اهمیت در این است چشم انسان نمی‌تواند به طور مطلق تمام اطلاعات محیط پیرامون انسان را درک کرده و مورد تجزیه و تحلیل قرار دهد! دانستن این نکته برای درک قدرت بینایی انسان کاملا امری ضروری محسوب می‌شود.

دکتر دیلانگ (DeLong)، استادیار روان‌شناسی در دانشگاه سینت جوزف در رِنسِلِر در رابطه با این نکته توضیح می‌دهد:

شما نمی‌توانید رفتار کل دستگاه عصبی را بر اساس صرفا یک سلول یا نورون پیش‌بینی کنید. در حقیقت درک مواردی همانند عرض یک یا دو خط موازی توسط یک نورون انجام نمی‌شود! چون به طور میانگین بالغ بر صدها و هزاران نورون در حال فعالیت هستند. مغز شما در حقیقت در حالت سیستمیک و فعالیت جمعی، بسیار دقیق‌تر از این حرف‌ها هست! با این حال اگر روی گیمرها تحقیق کنید می‌توانید متوجه شوید این جمعیت عجیب جزو انسان‌هایی هستند که تقریبا از حداکثر میزان میدان دید خود استفاده می‌کنند.

ولی علت چیست؟ دیلانگ اعتقاد دارد می‌توان ادراک بینایی را تقویت کرد و بازی‌های اکشن مثال بسیار خوبی برای تقویت میدان دید محسوب می‌شود. آدرین شوپن، استاد برجسته‌ی علوم شناختی توضیح می‌دهد:

بازی‌های ویدیویی منحصر به فرد و یکی از معدود ابزارهایی هستند که می‌توانند تمام جنبه‌های بینایی را به ویژه حساسیت کنتراست، توانایی‌های توجه و ردیابی چندگانه‌ی اشیا را افزایش دهند.

جالب است بدانید برای بینایی‌درمانی از بازی‌های مخصوص کمک گرفته می‌شود. به همین خاطر بازی‌های ویدیویی از این جنبه تا حدودی مفید هستند.

fps

وی سینک: یکی از تنظیمات گرافیکی که باعث می‌شود نرخ فریم با صفحه نمایش همگام باشد. در این تصویر نمایشگر از ۳۰ فریم بهره می‌برد.

درک حرکت

اولین چیزی که باید به آن اشاره داشت در مفهوم «فرکانس حرکت» است. بسیاری از انسان‌ها یک منبع نوری متحرک را در نرخ ۵۰ تا ۶۰ فریم در ثانیه می‌توانند به عنوان یک شی نورانی ایستا درک کنند. بعضی از انسان‌ها نیز می‌توانند جنبش خفیفی را در لامپ‌های فلورسنت با فریم ۶۰ هرتز درک کنند. بسیاری از انسان‌ها نیز اگر نور LED‌ چراغ ماشین‌ها را با حرکت سریع چشم دنبال کنند می‌توانند به صورت لکه‌ای متحرک ببینند.

این مقدمه‌چینی‌ها را انجام دادیم تا بتوانید نحوه‌ی درک «فرکانس حرکت» در بازی‌های ویدیویی را متوجه شوید. برای دانستن بهتر این نکته بد نیست اشاره‌ای به قانون بلوخ داشته باشیم. پروفسور توماس بوسِی، دانشیار دپارتمان روان‌شناسی و علوم اعصاب در دانشگاه ایندیانا بیان می‌کند قانون بلوخ، یکی از معدود قانون‌های ادراک است. میان شدت و مدت زمان فلاش زدن نور در فاصله‌ی کمتر از ۱۰۰ متر رابطه‌ای وجود دارد. در یک نانوثانیه شما با ده‌ها تصویر نوری همراه هستید. در حالت معمول انسان نمی‌تواند میان یک تصویر نوری با طول موج کوتاه یا بلند تمایزی قائل شود. برای درک بهتر این مقوله می‌توانیم به رابطه‌ی میان سرعت شاتر و دهانه‌ی دوربین اشاره کنیم که اجازه می‌دهد نورهای بسیار زیادی از طریق یک دهانه‌ی عریض وارد دستگاه شود. با کاهش مدت زمان شاتر، می‌توانید عکس بهتر و شفاف‌تری داشته باشید چون تعداد موج‌های نوری به طرز قابل توجهی با یک دهانه‌ی ثابت کمتر می‌شود.

با اینکه نمی‌توانیم میان فلاش‌های نوری متعدد در فاصله‌ی کمتر از ۱۰ متر با چشمان خود تفاوتی قائل شویم، می‌توانیم حرکات مصنوعی سریعی را به طرز خارق‌العاده‌ای درک کنیم! دیلانگ اعتقاد دارد این حرکات مصنوعی باید بسیار خاص و دقیق باشد و اگر واقعا تلاش کنید می‌توانید حرکت مصنوعی سریعی را در نرخ فریم ۵۰۰ هم نظاره گر باشید!

این ویژگی به شیوه‌ای که ما می‌توانیم انواع مختلف حرکات را درک کنیم رابطه دارد. قوه‌ی ادراک بصری هنگامی که شما در همین حال که نشسته‌اید به متحرک‌های محیطی خود نگاه کنید با زمانی که در حال حرکت هستید بسیار متفاوت خواهد بود چون سیگنال‌های این دو وضعیت از سمت متحرک‌ها متفاوت است! دیلانگ به زبانی ساده‌تر توضیح می‌دهد:

این سیگنال‌ها در مناطق مختلف میدان دید متمرکز می‌شود. حداکثر دقت بینایی شما در منطقه‌ی کانونی واقع در سطح پشتی کره‌ی چشم شما است. این نقطه مسئولیت تجزیه و تحلیل اطلاعات را به عهده دارد. نقطه‌ی کانونی در برابر تشخیص حرکت، عملکرد چندانی ندارد و اگر شما تصاویر متحرک را در مرکز صفحه نمایش ببینید اهمیت چندانی ندارد که نرخ فریم چند باشد! حداقل امکان ندارد نقطه‌ی کانونی چشم شما فریم به فریم را درک کند.

در بخش محیطی دید بینایی، می‌توانیم حرکات را به طرز خارق‌العاده‌ای درک کنیم. جالب است بدانید با بالا بردن نرخ فریم به عددی فراتر از شصت، بسیاری از افراد احساسی عجیب را تجربه کردند! این افراد بیان می‌کنند از لحاظ فیزیکی گویا در حال حرکت هستند! یکی از دلایلی که هدست‌های وی‌آر باید با فرکانس ۹۰ هرتز اطلاعات را پردازش کند در القای حس واقعی بودن بازی به مخاطب است. در حقیقت هدست با تقویت بخش محیطی میدان دید انسان باعث می‌شود دنیای مجازی به ظاهر واقعی به نظر برسد.

درک جنبش در بازی‌های تیراندازی اول شخص بسیار حائز اهمیت است. بازیکن مدام رابطه‌ی میان حرکت ماوس و بخش حرکتی-ادراکی مغزش را حفظ می‌کند. ما در بازی و دنیایی سه بعدی به گشت و گذار می‌پردازیم و با دنبال کردن دشمنان سعی در کشتن آنها داریم. به همین خاطر با پیشروی در بازی درک ما از دنیای مجازی بازی بیشتر از قبل خواهد شد. بوسِی اعتقاد دارد در این وضعیت دقت به جزئیات و پردازش توسط نقطه کانونی به صفر می‌رسد و مغز دائم در تلاش است تا حجم وسیعی از اطلاعات تصویری را که از طریق چشم دریافت می‌شود را پردازش کرده و پاسخی به آن بدهد. حال این پاسخ می‌تواند حسی، حرکتی یا مخلوطی از این دو باشد. ولی سوال اینجاست که در این فرآیند پیچیده، مغز حداکثر تا چه میزان می‌تواند سریع عمل کند؟

شاید فکر کنید هنوز پاسخی علمی به این سوال داده نشده ولی در حالت کلی یک انسان سالم و عاری از هر گونه اختلالات ذهنی می‌تواند تصاویر را میان ۳۰ الی ۶۰ فریم در هر ثانیه مشاهده و درک کند.

FPS

مقایسه‌ی نرخ فریم بازی Assassin's Creed: Unity در کنسول‌های ایکس‌باکس وان و پلی‌استیشن 4

چه نرخ فریمی را می‌توانیم واقعا ببینیم؟

بوسِی در پاسخ به این سوال توضیح می‌دهد:

بدون شک نرخ فریم ۶۰ به مراتب بهتر از ۳۰ است. حتی اگر تصاویری با نرخ فریم ۱۲۰ هم جلو روی شما بگذارند، مغز سعی می‌کند با قدرت ۱۸۰ هرتز به پردازش اطلاعات بپردازد! واقعا نمی‌توانم عدد ثابتی را بیان کنم!

همانطور که متوجه شدید انسان می‌تواند مقادیر بالاتری از ۶۰ هرتز را نیز درک کند. مغز در هر شرایطی سعی خود را می‌کند تا به میزان بیش از حدی شروع به پردازش کند تا اختلالی در فرکانس پایین‌تر برای ادراک وجود نداشته باشد. 
دیلانگ در این رابطه توضیح می‌دهد:

فکر می‌کنم اگر بتوانید بالاتر از ۲۰۰ فریم در ثانیه را درک کنید، انگار با یک دنیای واقعی روبه‌رو هستید! البته طرفداران پر و پا قرص تکنولوژی می‌توانند متوجه تغییرات جزئی دنیای مجازی و واقعیت بشوند ولی برای سایر افراد مثل ما این دو دنیا انگار فرقی با یکدیگر ندارد.

در هدست‌های وی‌آر که معمولا نرخ فریم بر ۶۰ هرتز تنظیم شده می‌توان میان دنیای مجازی و واقعیت تغییراتی را قائل شد. ولی با این حال شوپن، به این موضوع دیدگاه متفاوتی دارد:

در لغت و تئوری واضح است که شما فرکانس تصویر بیش از ۲۰ هرتز را نمی‌توانید درک کنید.

تا حدودی حرف شوپن نیز صحیح است. به عنوان مثال در بازی‌های تیراندازی اول شخص، فرکانس‌های بالا و پایین فرقی به حال قدرت درک بازیکن ندارد. با این حال حتما باید جوابی برای میزان فرکانس دریافتی وجود داشته باشد!

بالاخره پس از تحقیقات متعدد جواب به این سوال مشخص شد! انسان بین ۷ تا ۱۳ هرتز می‌تواند به صورت موقتی برای درک حرکت یک شی دریافت کند. بر اساس نتایج به دست آمده وقتی شما حرکات تصویر را دنبال می‌کنید یا با استفاده از چشمان خود سعی می‌کنید در تصویر محیط را اسکن کنید، مغز شما صرفا ۱۳ تصویر در هر ثانیه می‌تواند به صورت مستمر درک کند.

bloodborne

روفین ون‌رولن، دانشمند فرانسوی توانست در شش سال گذشته برای این سوال مهم، پاسخی پیدا کند. در مشاهدات نوار مغزی (الکتروانسفالوگرام) در هر فرد می‌توان ۱۳هرتز فعالیت مداوم را مشاهده کرد. این نتایج به کمک اثر «چرخ واگن» نیز می‌توان استنباط کرد (اثر چرخ واگن: توهمی بینایی بوده که چرخ ممکن است برخلاف آنچه واقعا رخ می‌دهد در حال چرخش به نظر برسد). شوپن در رابطه با این مقوله‌ی پیچیده توضیح می‌دهد:

مغز نیز دقیقا همین کار را انجام می‌دهد. شما برای درک فریم به یک دوربین نیاز ندارید. بر اساس تحقیقات متعدد هیچ تفاوتی در فریم‌های بالاتر از ۲۰ نمی‌توان درک کرد. با این حال ۲۴ هرتز رقمی کاملا استاندارد در صعنت فیلم‌سازی است. به همین خاطر هیچ دلیلی برای افزایش عدد فریم نمی‌بینم.

شوپن در حقیقت باور دارد مغز اطلاعات بینایی را دریافت کرده و سپس پردازش می‌کند. پردازش این اطلاعات ورودی ممکن است پاسخ‌های متفاوتی را نیز در بر داشته باشد. وی این منظور را ندارد که ما نمی‌توانیم تفاوت نرخ فریم ۲۰ و ۶۰ در یک مدیا را حس کنیم. شوپن اعتقاد دارد دانستن تفاوت میان این دو وضعیت به این معنی نیست که می‌توانید در بازی‌های ویدیویی عملکرد بهتری داشته باشید. وی بیان می‌کند:

حس بهتری با افزایش نرخ فریم بیش از ۲۴ هرتز نخواهید داشت اما ممکن است با تجربه‌ای کاملا متفاوت همراه باشید.

با تمام این تفاسیر باید متوجه شده باشید که نرخ فریم صرفا المانی نیست که بتوان با استناد بر آن از قدرت گرافیکی یک محصول قاطعانه صحبت کرد. به عنوان مثال شوپن وضوح تصویر (رزولوشن) را مهمتر از نرخ فریم می‌داند. او می‌گوید:

ما انسان‌ها شاید در درک تفاوت‌های محیطی در یک «بازه‌ی زمانی» محدودیت داشته باشیم ولی هیچ محدودیتی در این زمینه در «فضای سه بعدی» نداریم.

دیلانگ نیز به رزولوشن (صرفا به علت منطقه‌ی مرکزی میدان دید) اهمیت می‌دهد. وضوح بیشتر صرفا باعث می‌شود میدان دید چشم انسان چند درجه بیشتر شود.

titanfall

برای خاتمه‌ی این مبحث پیچیده اجازه دهید نکاتی که در حال حاضر ثابت شده را دو مرتبه مرور کنیم.

- بسیاری از افراد می‌توانند نرخ فریم ۵۰ الی ۶۰ هرتز را درک کنند. هر چقدر نرخ فریم بیشتر شود درک آن سخت‌تر خواهد شد.

- ما می‌توانیم حرکت اجسام و افراد را در بخش محیطی میدان دیدمان بهتر شناسایی کنیم.

- نحوه‌ی درک تصاویر به صورت متحرک و ثابت دو مقوله‌ی کاملا جدا و پیچیده است و مسیری مجزا برای تجزیه و تحلیل هر کدام در مغز وجود دارد.

- به نظر می‌رسد گیمرها دارای چشمانی کاملا تقویت شده هستند که در برابر تغییرات فرکانس تصاویر (نرخ فریم) بسیار حساس هستند.

- صرفا چون می‌توانیم تغییرات نرخ فریم را تا یک میزان درک کنیم به این معنا نیست که از عکس‌العمل سریع‌تری در یک بازه‌ی زمانی مشخص، بهره می‌بریم!

بسیاری از صفحه نمایشگرها قابلیت ارائه‌ی نرخ فریم بیشتر از ۶۰ هرتز را ندارند. بوسِی حتی به تبلیغات تلویزیون‌های مختلف مبنی بر ارائه‌ی تصاویر با نرخ فریم ۱۲۰ هرتز مشکوک است و واقعا جای بحث وجود دارد که آیا تلویزیونی می‌تواند به این میزان قدرت دست پیدا کند یا خیر. مسلما گیمرها اکثرا با نرخ فریم ۳۰ هرتز به بازی‌های ویدیویی مختلف بر روی رایانه‌های شخصی و کنسول‌های خانگی پرداخته‌اند و شاید اصلا برای آنها تغییرات فریم چندان محسوس نباشد.

با این حال درباره‌ی مغز انسان‌ها و قدرت‌های خارق‌العاده‌ی آن می‌توان هزاران کلمه نوشت! در این مقاله صرفا سعی شد تا با استناد به صحبت‌های افراد علمی به این مقوله پردازیم که قدرت‌ گرافیکی یک بازی ویدیویی صرفا به نرخ فریم بستگی ندارد. هر چند همچنان پس از مطالعه‌ی این مقاله‌ی پیچیده عقیده دارید مگر می‌شود بازی‌های نسل هشتم را با نرخ فریم ۳۰ بازی کنیم؟ 

منبع:تک شات(رسول خردمندی)

    نظرات

    انجام 1000000000000000عملیات در ثانیه
    فرادانش
    انجام 1000000000000000عملیات در ثانیه
    این تجربه می‌تواند راه را برای کامپیوترهای متعارف فوق‌سریع- و شاید کامپیوترهای کوانتومی- در موقعیت‌هایی که تاکنون ناممکن شمرده می‌شدند، بگشاید.
      2018-05-22 17:56:00
    امکانات استثنایی دردوربین‌شرکت رد
    نوآوری
    امکانات استثنایی دردوربین‌شرکت رد
    کاربر می تواند در آن واحد تصاویر را به صورت ۴V و دو بعدی و همچنین به صورت دو بعدی و سه بعدی ضبط کند. فایل های دو بعدی به صورت جداگانه ذخیره می شوند و لذا به راحتی قابل بهره برداری و انتقال هستند.
      2018-05-22 07:12:00
    چین در مسیر تجارت الکترونیکی فرامرزی
    اقتصاد
    چین در مسیر تجارت الکترونیکی فرامرزی
    تجارت الکترونیکی فرامرزی به عنوان نحوه‌ی جدید و الگوی جدید در تجارت بین المللی روند توسعه عصر اطلاعات را بازتاب می دهد و بر ساختار اقتصاد و تجارت جهان تاثیرگذار است.
      2018-05-21 17:04:00
    تحولات محتوائی درگوشی‌های هوشمند
    فناوریهای برتر
    تحولات محتوائی درگوشی‌های هوشمند
    پژوهشگران معتقدند طی سال های آینده افزایش استفاده از برنامه های خلاقانه، مفهومی و ارتباط آفرین به گسترش شدید کاربرد برنامه های واقعیت افزوده طراحی شده برای گوشی های هوشمند منجر می شود.
      2018-05-21 11:24:00
    "نادلا" ازحیدرآبادتاسکانداری مایکروسافت
    شخصیت ها
    "نادلا" ازحیدرآبادتاسکانداری مایکروسافت
    یکی از مسائلی که باعث شد نام نادلا بیشتر از پیش بر سر زبان‌ها بیافتد، تغییر تمرکز وی از نرم‌افزار به‌طیف وسیع‌تری از محصولات از جمله کلاود و گجت‌ها بود. وی باعث شد تا اعتبار مایکروسافت در حوزه خدمات مبتنی بر ابر بیشتر از گذشته شود.
      2018-05-19 07:29:00
    اولین تراکنش مالی روی سیستم بلاک‌چین انجام شد
    اقتصاد
    اولین تراکنش مالی روی سیستم بلاک‌چین انجام شد
    اعتبارنامه مالی از راه‌های سنتی نقل‌وانتقال بیش از ۲ تریلیون دلار پول در جهان است که بین ۵ تا ۱۰ روز بر اساس میزان انتقال، طول می‌کشد اما با بلاک‌چین این فرآیند حذف‌شده و سیستم مالی بدون هزینه جانبی جلو می‌رود.
      2018-05-15 17:12:00