肉眼每秒能捕捉多少畫面?遊戲幀數達到最佳視覺效果的奧秘

2021-01-08 遊民星空

　　越來越多的玩家開始注意幀數的議題，像是每秒有幾幀、幀數是否穩定、掉幀的幅度有多大等等。然而比起遊戲幀數，我們也該關注肉眼對幀數的接受度。人類的肉眼每秒能夠捕捉多少畫面？肉眼與幀數之間有著什麼樣的關係呢？

　　某些玩家習慣將幀數顯示在畫面角落，掌握遊戲全程的幀數，一旦幀數出現任何異常，就開始感到焦慮，想要關掉佔用資源的常駐程序，或是抱怨開發商沒有將遊戲優化。網絡上有一派人認為60幀才是王道，另一派人覺得30幀就堪用了，大家對幀數都有自己的看法。

　　人類對幀數的感覺非常主觀，而且不怎麼精確。我們可以感知一定範圍內的幀數，卻無法憑肉眼算出精確的幀數。你該怎麼分辨30Hz與60Hz的畫面？你能夠區分60Hz與120Hz的不同嗎？你能夠觀察到多細微的幀數變化？遊戲幀數到底該設定為多少，才能夠達到最佳視覺效果？


肉眼可以感知幀數，但是必須用程序才能算出正確幀數

　　上面這些問題的答案不一而足，就算是專業的視覺學家或眼科醫師，也不見得可以提出一套公認的滿意答案。每個人的肉眼構造不同，視覺認知也不盡相同。眼前的景象是一回事，神經運作與大腦解析又是另外一回事。人類的視覺與感知能力既奇特且複雜，其運作原理還經常與我們的預期大相逕庭。

　　外界的影像藉由光線反射，投射在我們的視網膜上。這些影像會被解析成信息，然後透過神經傳入大腦，大腦再以極快的速度處理這些信息。一連串過程精巧絕倫，其原理足以寫滿好幾本書。


PS4版的《最後生還者》提供60FPS與高畫質30FPS兩種顯示模式

　　「你無法只經由一個細胞，或是一個神經元，來預測整個視覺系統的運作。」美國聖若瑟大學的心理學教授，研究領域為視覺系統的喬登．迪隆（Jordan DeLong）指出，」要感知一件單純的事物，像是一條線的寬度，或是兩條線的對齊程度，用一個神經元來處理就綽綽有餘。可是若要感知整個視覺影像，通常必須動用成千上萬的神經元。比起單一神經元，大腦可以對事物做出更具體的認知。」

　　某些人，如電競選手與球類運動選手，其視覺格外敏銳。」若你與玩家共事，就等於和眼力超群的怪咖打交道。」迪隆表示，」視覺的感知能力可藉由後天訓練獲得，動作遊戲就很適合用來訓練視覺。」


電競選手的視覺比常人更靈敏

　　「電子遊戲很特別，因為電子遊戲幾乎可以全方位鍛鍊視覺感官，包含了敏感性、注意力，以及對象追蹤能力。」主修認知科學的艾迪恩．蕭邦（Adrien Chopin）這麼表示。事實上，某些遊戲還被拿來做為視覺療法呢。

　　想深入了解肉眼與幀數的關係，就必須先認識頻閃頻率（Flicker Frequency）。大部分的人可以感知每秒50次至60次，也就是50Hz至60Hz的頻閃。一般人在注視60Hz的LED光源時，若試著搖晃光源，或是搖晃自己的腦袋，就可以察覺頻閃的影響：看見影像產生類似水波紋的晃動，以及程度不一的閃爍。

　　某些研究證實，部分戰鬥機駕駛員可以感知高達250Hz的頻閃。

　　「想像一下，你眼前有一個持續閃動的光源。」印第安納大學的心理與大腦科學系的教授，託馬斯．波西（Thomas Busey）表示，」該光源先是發光一段時間，然後熄滅很長一段時間，如此周而復返，發光與熄滅的時間長度比約為1比10。如果該光源的頻閃頻率夠高，人們就會認為該光源持續發亮，而看不出有任何閃爍。」

　　我們可以用另一個例子來做說明：照相機以極快的快門拍下連續影像，再依序將影像照順序播放，每一張影像之間相隔一小段期間。如果影像間的相隔時間夠短，我們就會看到一段平順的影片，反之就是看到不甚協調的一連串影像，就像是在觀賞幻燈片。


中心窩位於眼球底部，黃斑部的中央位置

　　值得注意的是，坐在椅子上的視覺感受，與走在路上的視覺感受並不相同。」中央窩（Fovea，黃斑部的中央位置）位於視網膜的中心，該部位可以感知到最豐富的影像細節。」迪隆說，」但是中央窩並不適合拿來感知影像動態，理由是過多的信息會干擾我們對動態的感受。如果你坐在椅子上，直盯著正前方的影像，就很難得到客觀的動態觀察結果。」

　　相較於眼睛正中央的中央窩，中央周邊的位置比較適合觀察影像動態。科學家做過實驗，將60Hz的影像投射在受測者中央窩以外的位置，許多受測者都指出影像有閃爍的現象。要避免影像閃爍，就得提升畫面更新率，當代VR裝置總是習慣將更新率向上調整，原因就在這裡（Oculus Rift為90Hz，PSVR為120Hz，皆高於一般顯示器的60Hz）。


PSVR的畫面更新率為120Hz，目的是避免影像閃爍

　　所以囉，我們玩遊戲的時候（特別是FPS），有必要考慮更多的因素。玩家進行遊戲時總是緊盯屏幕，接收豐富的視覺信息，再根據這些信息採取對應行動，利用滑鼠與鍵盤輸入指令，如此不斷循環。比起精緻的材質或逼真的渲染，流暢的畫面才是幫助玩家融入遊戲的關鍵。

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