Sfatiamo i luoghi comuni #1: "30 fps sono abbastanza"

Ciao a tutti!

Stanco di sentire gente che afferma, contro l'evidenza e il buon senso, che sopra i 30 fps "non si notano differenze", mi accingo a demolire tale affermazione, spero una volta per tutte, anche con l'aiuto di mio cognato che fa l'oculista (grazie per il ripasso di come e' fatto l'occhio ).

La prima premessa d'obbligo e' che ritengo che le persone che affermano questo siano state tratte in inganno da come funzionano le proiezioni dei film nei cinematografi (24 - 25 fps).

Il punto cruciale e' proprio questo, la sostanziale differenza che esiste tra assistere alla proiezione di un film (TV o cinema che sia) ed usare un videogame, data la struttura dell'occhio.

Ma andiamo con ordine.


LA STRUTTURA DELL'OCCHIO

L'occhio non e' altro che un'antenna (avete capito bene, e' proprio una antenna) in grado di decodificare grazie alla sua complessa struttura quelle onde elettromagnetiche che noi chiamiamo "luce visibile" (ma teoricamente potrebbero esistere occhi per vedere a infrarossi, o i raggi X, o gli ultravioletti, o persino i suoni...) grazie a due componenti fondamentali, coni e bastoncelli, che visualizzano sulla corteccia cerebrale quanto da loro analizzato.
I coni sono di tre tipi specializzati per verde, rosso e blu, mentre i bastoncelli (molto piu' sensibili) si occupano della focalizzazione e dell'intensita' della luce "tradotta".
I bastoncelli sono molto piu' fitti agli estremi della retina e questo spiega l'effetto della visione periferica (quando guardate le stelle fioche direttamente non le vedete, se mettete a fuoco un punto vicino invece le scorgete ai bordi del vostro campo visivo).
Infine la cosa piu' importante: il nostro occhio e' ANALOGICO ovvero traduce un flusso continuo di informazioni, non impulsi o "frame" alla volta.

I LIMITI DELL'OCCHIO

Sento gia' i primi mugugni
"Ma come mai allora in certe situazioni non si distinguono i contenuti mentre in altri si' se l'occhio ha una capacita' infinita?" direte voi fans dei 30 fps.
Ora ci arriviamo.
Il "limite" non e' dell'occhio ma del cervello e come infatti vedremo puo' variare da persona a persona (ma non e' comunque 30 fps ).
Per consentirci di vivere nel mondo reale dandoci la possibilita' di percepire la posizione e il moto degli oggetti (cosa MOLTO piu' importante che distinguere i contenuti, per ovvie ragioni) anche in situazioni particolari (ad esempio, quando ci muoviamo ad alte velocita') il nostro cervello applica alla vista un effetto (che spesso si vede nei demos della "scena" ) che si chiama "motion blur" ed e' quello che ci fa percepire le gocce di pioggia come linee che si muovo dall'alto verso il basso e non come una sequenza di istantanee in cui distinguiamo le sferette d'acqua sospese nell'aria.
Questo effetto non e' altro che la traduzione visiva del movimento (che e' una cosa ANALOGICA e quindi infinita... ricordate il paradosso di Zenone? ) da parte di una struttura con dei limiti (anche se elevati) quale e' il cervello.
E che centra questo coi videogames direte voi? Ora arriviamo al punto

DIFFERENZE TRA CINEMA E VIDEOGAMES: OVVERO, IL BLUR

Analizziamo il cinema.
Al cinema siamo in un ambiente buio e osserviamo passivamente una proiezione altamente luminosa riflessa da uno schermo sul nostro occhio. La situazione fa si che i bastoncelli siano superstimolati a scapito dei coni (che distinguono i particolari) e che l'effetto di blur succitato sia amplificato dalla maggiore persistenza delle immagini sulla retina.
Inoltre, ci sono altre 2 cose importanti da notare.
Ogni fotogramma viene proiettato e percepito istantaneamente e non rasterizzato una o piu' volte come nel caso di un monitor CRT.
E seconda e piu' importante cosa, la visione ci appare fluida perche' i fotogrammi CONTENGONO l'informazione di blur!! Se infatti osservate un fotogramma fermo di una scena concitata o di un film di animazione, noterete distintamente questo effetto.
Questo fa si che il film venga percepito esattamente come una situazione reale, anche se bidimensionale.
I piu' intelligenti di voi hanno forse capito dove voglio ora andare a parare .
Vediamo infatti il nostro bel quakko 2 (o quello che preferite).
Al contrario del film, il videogame genera immagini dove ogni oggetto occupa una posizione ESATTA... ovvero niente blur. Non mette il blur per due ragioni: la prima puramente tecnica (ci vorrebbero troppi calcoli) e la seconda e' che se lo facesse succederebbe quello che forse alcuni di voi hanno provato se tentano di giocare a un first person shooter su uno schermo LCD, ovvero la visione appare molto piu' fluida (e qui si vi bastano 30 fps!) ma vi risulterebbe molto piu' difficile mirare e sparare.
Il fatto di usare immagini ESATTE e non con blur fa si che il cervello
percepisca come "meglio" quei flussi che piu' si avvicinano alla visione del mondo reale (che e' analogica...) ovvero quei flussi che hanno FPS maggiori e che quindi danno all'occhio (ovvero al cervello!) la sensazione di essere immerso in una situazione reale.
L'errore di fondo e' appunto ragionare sul contenuto e non sulla percezione del movimento!!


NON NE SIETE CONVINTI?

Fatti vostri
Scherzi a parte, il limite oltre il quale non si puo' dire la differenza esiste anche per questo ragionamento, ma e' ben piu' alto dei tanto paventati 30-40; oscilla tra i 75 e i 120-130 (!) a seconda della sensibilita' personale.
Per i San Tommasi basta fare questa prova: settate il monitor a 60 hertz e fissatene il centro per un po'. Noterete flicker e vi si affatichera' la vista.
Ora settatelo ad 85. La cosa non si ripete. Se gia' il buon senso non vi dice che c'e' una differenza percepita dall'occhio, rileggetevi bene quanto detto prima :P
Volete verificare che i bastoncelli sono di piu' ai bordi e quindi la vostra vista e' piu' sensibile "in periferia"?
Mettete il monitor a 75 hertz (un valore in genere di soglia) e guardatelo prima direttamente, poi con la visione periferica.
Se il vostro limite si aggira attorno a quella cifra, guardandolo direttamente lo noterete stabile mentre con la visione periferica lo vedrete flickerare!
Questo metodo puo' essere ovviamente usato per scoprire la vostra sensibilita' ripetendo il giochetto aumentando via via il refresh.

NOTA CONCLUSIVA

Non ce l'ho assolutamente con chi pensa che 30-40 fps siano abbastanza. Quella e' un'opinione e come tale la rispetto.
Ma sappiate che la percezione visiva e' appunto sensibile a variazioni anche fino a 150 fps, questi sono i fatti.
Ringrazio mio cognato Marco per la consulenza.
Infine una mia nota di colore dedotta da questo ragionamento.
E' probabile che una delle caratteristiche dei quaker migliori sia una BASSA sensibilita', ovvero che a parita' di FPS la loro percezione sia migliore, e quindi migliori le loro reazioni e la loro capacita' di mirare con precisione...

Meditate gente meditate e... alla prox!

Nereid[SD]
Sei un mito! Mi stampo questo post e lo faccio leggere ad un negoziante che sosteneva proprio il contrario , quel fesso

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Nemo[IBM]
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EMAIL : [email protected]
HomePage del Clan : IBM.freeweb.org
Ma allora e' vero!!!
NBQ Alex è GENETICAMENTE un Quaker superiore!!!!!!!
Era proprio quello che stavo pensando stanotte verso le 4 !!!
A parte gli scherzi! Ottimo pezzo e soprattutto semplificato per essere fruibile anche a i non adepti!
GRAZIE
Semplicemente un mito.

Orgoglioso di averti in Clan.

Amami.
Ecco spiegato perchè giocare a Q2 a 30 fps sul mio vecchio p133 con voodoo2 e poi sul p2 350 non era esattamente la stessa cosa

Sempre Grande NEREID
BEEEELLLOOOOO !!!! MI SALVO LA PAGINA E ME LA TENGO XCHE' E' TROPPO INTERESSANTE !!! MITICO !!!!

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(IK) Spaccaculo
uin: 42639187
bel saggio sugli fps e sugli occhi

GRANDE
Complimenti per il trattato!

Per ribadire i concetti ci alcune cose da chiarire:

1) l'immagina rimane sull'occhio per circa un decimo di secondo, infatti se di notte fate ruotare velocemente un brace appare ua circoferenza continua

2) per eliminare l'effetto della tv, gli ultimi modelli hanno adottato i 100Mhz di refresh al posto dei classici 50mhz

3) ai tempi di amiga non esistevano, se non a costi esorbitanti monitor ad alta frequenza, allora si comperavano i monitor con i fosfori ad alta persistenza per eliminare lo sfarfallio ad alte risoluzioni

questi tre punti sono per gli scettici

ciao

Populous
50mhz ?sono un po' tanti....ehm saranno 50 hz ...50 immaginette al secondo....si'..si'...fidati ^_^
hehe ma il gamer medio conosce solo i MHZ gli HZ non li considera
zzzz ronf zzzzz ronf
cazzo un paio di tette una bella fika ed un culo e che gambe azz onde magnetike vi amo!!
Sei un grande Nereid, è quello che sostemgo io da sempre ... col cazzo che è impercettibile da 30 a 60 fps, è percettibilissimo, addirittura evidente (nei videogiochi) ... bhè mi sto facendo prendere troppo la mano

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Ciao da [D2Q]Punisher!
http://d2q.ngi.it
P.S. = Action Rulez!
oooppppssss, la cantonata... si 50hz e 100hz

ciao

populous
Azz NEREID fai paura!!!!
Che rischio abbiamo corso a tornare da Torino....se venivi fuori con robe un po' piu' complesse di queste rischiavo di schiantarmi! Per fortuna che il MATI a lato fungeva da AirBag!

SCHERZO! Davvero interessante sta cosa. Una trattazione simile la fece pure il nostro prof. di teoria dei segnali.

Byez!
Eheheh grazie ragazzi ma quando ci vuole ci vuole

Siccome un mio amico mi ha chiesto, parlando di quest'argomento, cosa fosse il paradosso di Zenone, e soprattutto dopo che glielo avevo propinato quale fosse la soluzione ,
vi intratterro' ancora per un pochetto

Cosa dice il paradosso di Zenone ovvero di Achille e la Tartaruga?

Supponiamo che Achille sfidi una tartaruga a compiere un tratto di un metro dandole mezzo metro di vantaggio, sapendo di essere il doppio piu' veloce.
Il paradosso asserisce che Achille non raggiungerà mai la tartaruga!
Perche'?
Quando la tartaruga avra' fatto un ulteriore quarto di metro (ovvero si trovera' a 1/2 +1/4, ovvero 3/4) Achille sara' ad un mezzo, ovvero dietro.
La tartaruga fara' poi un ottavo di metro, portandosi a 7/8, e Achille nel frattempo fara' un altro quarto di metro (il doppio di un ottavo), portandosi a 3/4... e quindi sta ancora dietro!!
E' facile ragionando cosi' (tararuga un sedicesimo/achille un ottavo etc etc) vedere che la tartaruga è sempre davanti, ma soprattutto che nessuno dei due arriverà mai al traguardo!! (che e' 1)
Dove sta l'inghippo?

L'inghippo sta nel fatto che Zenone e la matematica del tempo non avevano il concetto di continuità (infatti Zenone ragiona a "frames" ) e tantomeno quello di limite.

E' facile infatti far vedere che le serie che rappresentano il moto in questo modo (che a occhio sono 1/2 alla n per Achille e 2 alla n meno uno fratto 2 alla n per la tartaruga, ma magari sbaglio sono un po' arrugginito ) per n che tende a infinito (limite!!) convergono a 1, ovvero entrambi raggiungono il traguardo.
Non solo, come facilmente intuirete (o se volete prendete carta e penna e impostate un banalissimo problema di fisica con la formula velocita' = spazio / tempo per entrambi i concorrenti) questo e' proprio il punto dove Achille raggiunge per poi superare la tartaruga.

Per chi di voi si fosse spaventato, non si preoccupi: capira' tutto in quinta liceo o se va a fare una facolta' con gli esami di analisi all'universita'

Ciaooooo

Nereid[SD]
Uhm...sarebbe interessante sapere per quanto tempo, ma magari è genetico, un'immagine persista sulla retina....
Più o meno di un trentesimo di secondo?
Sennò tutto questo discorso è molto interessante...del tutto valido per quanto riguarda una FLUIDITA' per l'appunto PERCETTIBILE ma non fondamentale per giocare...visto che credo che tutti i NORMALI giocatori ricerchino un valore DI SOGLIA oltre il quale si gioca agevolmente e sotto il quale invece non si riesce...il discorso dei 30 fps è sempre stato questo mi pare...non certo dire che 30 è meglio di 125...

Se invece il tempo di persistenza del fotogramma è minore un discorso del genere potrebbe essere più sensato

Ciao

Ant
Siccome sono (probabilmente) il piu accanito a sostenere i 30 fps non posso che intervenire

Devo congratularmi con te Nereid perchè il tuo è il primo post che contiene dei ragionamenti sensati, a differenza di insulti (vero Eraser?) dettati dalla pura creduloneria.

Il mio sostenere i 24 frames deriva non dal cinema, ma un noto esperimento di fisica in cui, mettendo in rotazione una ruota razze ed aumentando lentamente la velocità, ad un certo punto vedi la ruota girare all'incontrario, che permette di calcolare i limiti di percezione della retina; fatti i debiti calcoli sono proprio quei 24-25 fps.

In ogni caso non avevo pensato al fatto che il PC propone immagini statiche (e non già 'blurrate') e che ciò stimola in modo differente i recettori della retina.
Qui c'è del vero, e non posso far altro che darti ragione.

Mi convince meno l'esempio del monitor a 50 Hz (che proviene da un articolo pubblicato in rete nonricordipiùdove) in quanto percepire lo sfarfallio dei pixel a 50-60 hz non è proprio la percezione di un immagine completa.

Tuttavia la prima parte della tua disquisizione mi convince... anche perchè non ho argomenti da contrapporre.
Quindi non mi sentirete piu dire che 30 fps bastano

30 fps sucks...W i 60 !!!

bye

bada
Eheheh salve a tutti! Gohan mi ha indicato questo post molto interessante, e visto che ora sto studiando proprio questo, vi aggiorno un po'

Dati aggiornati al 1998 dicono questo (fonte: E.R. Kandel, Principi di Neuroscienze):

La risoluzione temporale dei coni della fovea (la cosiddetta "regione della visione distinta,") è 55 Hz, quella dei bastoncelli 12 Hz.

La variabilità individuale è innegabile, ma tieni conto che questi valori sono conseguenza della cinetica enzimatica della cosiddetta ropsina, una proteina contenuta nei recettori ottici, e dell'isomerizazione del retinale da 11-cis a tutto-trans (no, non nel senso di travestito )... Va bene la variabilità, ma non vi concedo più di uno o due Hertz di deviazione

Per quanto riguarda il tipo di "periferica," è innegabile che l'occhio sia un'incredibile telecamera... Digitale... Sì, perché la codifica del segnale non è modulata sulla base dell'intensità dell'impulso che il singolo recettore manda, ma sulla sua frequenza di scarica. In sostanza, il neurone altro non è che un elegante e complesso transistor che può o può non trasmettere segnali unitari (potenziali d'azione).

Nel complesso il messaggio viene codificato sulla base di due codici e altre sfumature, che in poche parole sono:

- Frequenza di scarica, e durata dell'attivazione. Il singolo potenziale d'azione non varia "analogicamente" con la luce che colpisce il recettore, quindi, ma si comporta all'incirca come una fotocellula elettronica.

- Codice di popolazione e gruppi -on -off... Qui le cose si fanno complicate, ma in sostanza vuol dire che il cervello percepisce coscientemente le diverse immagini in base a chi le trasmette... Se scambi i fili, escono fischi per fiaschi... Inoltre, somma algebricamente l'intensità dei segnali provenienti da ogni canale, e ne ottiene ulteriori informazioni (in un certo senso, aumenta la risoluzione...)...

Applicando queste nozioni al problema, la risposta è presto detta... In un videogioco è importante soprattutto, ma non solo, la fovea, perché se dobbiamo mirare l'unico modo per farlo con precisione è puntare l'occhio sul bersaglio... Le zone esterne alla fovea (ovvero le zone rivestite di bastoncelli) hanno risoluzione molto bassa, nell'ordine dei millimetri, che per armi a largo raggio d'azione vanno comunque bene...

Poiché la risoluzione temporale massima, comunque, è 55 Hz, più di questo è difficile percepire, anche se il problema non è così semplice:

Pensate a questo: nella retina abbiamo milioni di recettori... Quanti di questi verranno attivati esattamente nello stesso istante? Ben pochi... Dopo un millisecondo da che apriamo gli occhi i recettori si saranno desincronizzati tra loro, per cui la nostra risoluzione temporale si abbrevierà... Ma per un'immagine che "duri" meno di 1/55 secondi, solo pochi recettori saranno disponibili... E che succede se un'immagine è percepita da pochi recettori? Si abbassa la risoluzione, onde il blur (ovvero, una specie di fusione tra un'immagine e la precedente).

Ricapitolando, nell'occhio, a una risoluzione spaziale ottimale (un micron se non erro) corrisponde una risoluzione temporale di 55 Hz (55 FPS).

Questo non vuol dire, però, che non possiamo percepire un'immagine che duri meno di 1/55... Entro un certo limite (magari anche 1/120 di sec come dice Nereid), a causa della desincronizzazione inevitabile tra recettori attivati più o meno a lungo in precedenza, avremo dei coni (e dei bastoncelli) disponibili per un'attivazione quando altri ancora non lo saranno... Di qui, si deduce il beneficio di avere più di 55 immagini al secondo, per essere sicuri di aggiornare sempre TUTTI i recettori ogni volta che questi possono essere aggiornati...

La dimostrazione di questo è che il testi di Nereid col monitor va benissimo per dimostrare che si può discernere un flickerio anche a 75 Hz, perché il monitor stimola solo una (grossa) parte dei recettori..

Se per il test usate una particolare apparecchiatura, ad esempio una lampadina molto potente e a fascio concentrato, Andando oltre i 55 impulsi al secondo la vedrete fissa.. .Questo perché stavolta avrete reclutato davvero tutti i recettori disponibili, e li avrete stimolati al massimo della loro semsibilità...

Concludendo, 55 Hz/FPS sono più che sufficienti, ma per un videogioco più ce n'è meglio è

P.S.: Ah, dimenticavo, ma che è sta storia che il "mondo" ha immagini blurrate e il computer no? NESSUNO DEI DUE le ha blurrate, il blur è un artefatto causato proprio dalla "scarsa" risoluzione temporale della retina. Come ha detto Nereid, i furboni che inventarono il cinema sfruttarono proprio quest'effetto inevitabile per far credere alla retina (prima ancora che al cervello) che le immagini scorressero in maniera continua!
Ma, d'altra parte, non è vero che sono solo i bastoncelli ad essere attivati al cinema? La prova? I bastoncelli non percepiscono le variazioni di lunghezza d'onde della luce visible (er colore, 'nzomma), quindi magari per vedere Casablanca vanno pure bene, ma per il resto sarebbero un po' limitanti

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[This message has been edited by STURO (edited 03-07-2000).]