Частота кадров: сколько визуальной информации воспринимает человек?

Кадровая частота (FPS) — количество сменяемых кадров за единицу времени в кинематографе, телевидении, компьютерной графике. В контексте человеческого глаза FPS — это то, сколько визуальных стимулов можно обработать за определённое время. Разбираемся, как много зрительной информации мы можем воспринимать на самом деле.

Мозг и реальность

Начнём с основ. Формирование изображения в мозге — сложный, но очень быстрый процесс: 

• Свет проходит через роговицу (глазную поверхность) в хрусталик, который играет важную роль в преломлении света;
• Затем хрусталик фокусирует свет на точку в самой задней части глаза — в сетчатке;
• После фоторецепторные клетки в сетчатке превращают свет в электрические сигналы;
• Наконец, зрительный нерв передает электрические сигналы в мозг. Последний преобразует полученные данные в изображения. 

Подробнее о том, как работает зрительная система, можно почитать тут. 

FPS и частота обновления

Когда вы наблюдаете за футбольным матчем с трибун или приглядываете за ребенком на велосипеде, глаза и мозг обрабатывают визуальные данные как один непрерывный поток информации. Но если вы смотрите фильм по телевизору или «‎залипаете» ‎на YouTube, всё немного по-другому.

Человек привык к частоте кадров от 24 до 30. Например, все фильмы, снятые на плёнку, имеют FPS 24. Это означает, что каждую секунду перед глазами мелькают 24 изображения. Но не все, что вы видите, будет иметь такую же частоту. Важно учитывать и частоту обновления — сколько новых изображений появляется на экране за 1 секунду.  Если частота обновления монитора составляет 60 Гц (что является стандартным), это означает, что он «обновляется» 60 раз в секунду. Один FPS примерно соответствует 1 Гц. 

При 60 Гц мозг обрабатывает свет от экрана как один непрерывный поток, а не как серию постоянных мерцающих огней. Более высокая частота обычно означает меньшее мерцание.

Больше 60 FPS — фантастика?

60 кадров в секунду многие воспринимают как верхний предел возможностей человеческого глаза. Однако современные научные работы показывают, что мы можем видеть больше. 

Авторы исследования 2014 года из Массачусетского технологического института обнаружили, что мозг способен обрабатывать изображение всего за 13 миллисекунд — это очень высокая скорость. Особенно по сравнению с 100 миллисекундами, которые фигурировали в более ранних экспериментах. 

13 миллисекунд эквивалентны 75 кадрам в секунду. Возможно, это не окончательная цифра: исследования по теме продолжаются и сейчас.