24帧动画走路分解图_人眼只能分辨24帧?我们来聊聊高刷新率的意义
想必我們都經常聽到這樣的說法:
當物體在快速運動時, 人眼所看到的影像消失后,人眼仍能繼續保留其影像1/24秒左右的圖像,這種現象被稱為視覺暫留現象。是人眼具有的一種性質。人眼觀看物體時,成像于視網膜上,并由視神經輸入人腦,感覺到物體的像。但當物體移去時,視神經對物體的印象不會立即消失,而要延續1/24秒左右的時間,人眼的這種性質被稱為“眼睛的視覺暫留”。
這里關于1/24秒的數據來源是因為電影行業常用24幀標準拍攝影片,在這個幀率下人眼能在影片中看到連續流暢的畫面。(其實視覺暫留時間在科學上通常被認為是0.1~0.4秒,我們在下文將繼續引申)
也因此有許多人認為144Hz屏幕刷新率根本沒有意義,甚至連60Hz也是多余的,對于人眼來說30Hz刷新率已經超出人眼分辨能力的極限了。
對此我只想說:
事實上,就像我們拍照一樣,由于光學成像原理,快門需要經過一段時間的曝光來記錄畫面,而當被拍攝物體運動時相機就會記錄下這段時間物體的運動軌跡,如下圖:
這是一瓶靜止的元氣水,我們嘗試快速晃動瓶子拍攝。當晃動飲料瓶時我拍出了一張曝光時長0.02秒的照片,畫面記錄下的就是在這0.02秒內瓶子的運動軌跡。這種模糊效果稱為動態模糊。
攝像機也同理,在24幀標準下,理論上電影中的每一幀最大都可以完整記錄1÷24≈0.042秒的畫面變化(但由于在真實拍攝中移動膠片也需要一定的時間所以實際單幀曝光時間不會這么久,本文以理論最大的0.042秒敘述)
可是游戲中顯卡渲染畫面的原理并不是這樣,顯卡只會根據當前的場景渲染出每一個瞬間的定格畫面,而每個畫面前后都沒有過渡,因此單幀是沒有動態模糊效果的。
也就是說,電影每秒24幀、每幀曝光0.042秒,加起來正好記錄了一秒內畫面中的所有變化,時間流逝中產生的動態模糊使畫面過渡更平滑;而游戲中的幀數,則是記錄了顯卡在一秒內渲染出的每一個不連貫的瞬間畫面,它與電影最關鍵的差距就是缺少了時間維度。
因為膠片記錄了時間維度的關系,24幀電影中單幀的信息量會遠高于游戲中的幀。
看下面的動畫,是不是很容易理解?
https://www.zhihu.com/video/1184814403530199040兩個小球的動畫速率都是24幀,但左側小球動畫在視覺上比右側沒有動態模糊的小球更流暢。
我們在右邊增加一個60幀率的小球,通過動畫可以看到60幀和24幀的差距還是相當明顯的:
https://www.zhihu.com/video/1184814588280856576你也應該想到了,人眼并不是照相機或者攝影機,眼睛接收到畫面信息是持續性的而不是每秒按一定次數來采集。現實世界中的畫面也是持續地在改變,呈現在我們眼中的并不像顯示器一樣是按幀來輸出的。因此不存在“人眼幀數是多少幀”這種說法。
關于視覺暫留,實際是指人眼看到的畫面消失后在大腦中仍保留了一段時間,因此我們在觀察運動物體時視覺上會產生殘影的效果。可以說每一瞬間我們看到的都是一次0.1秒曝光的畫面,當幀數是24時,暫留時間內畫面共顯示了24×0.1=2.4幀的內容,那么你在觀看第一張動圖時應該會看到如下圖一樣的殘影:
右邊的圖像是三個透明度不同的小球,并沒有直觀表現出運動軌跡
而在60幀動畫中你看到的殘影是這樣:
可以看出60幀的殘影更多更密集,已經比24幀順滑了不少因為我們暫時不會制作144FPS的MP4文件,這里以testufo網站的高速攝像模式錄制了144Hz和較低刷新率的對比:
https://www.zhihu.com/video/1184833536544088064在實際頁面觀看中,我們看到的殘影也會是這種樣子:
另一個直觀的例子是當你用同樣的手速移動鼠標時,你在144Hz屏幕上看到的鼠標箭頭殘影數量和密集度會遠高于60Hz屏。
上文說的是我們的視覺感知能力并非限定在“某一個幀率”之下,此外在同幀率下因為游戲幀缺少時間維度而導致觀感不如電影流暢。但我們也知道,一秒鐘的電影無論是24幀還是48幀,它的總曝光時長都是一秒,若增加一倍幀數自然會導致單幀時間信息減半,而游戲畫面并沒有時間維度那么增加一倍幀數帶來的則是實打實的流暢度翻倍。也就是說,游戲幀率越高,它和同幀率電影的流暢度差距就會越小。
如果說時間維度帶來的動態模糊就可以顯著提升流暢度,那么在游戲中開啟動態模糊就可以跟電影一樣流暢了?
游戲中拖動視角產生的動態模糊效果然而這個功能是根據前后幀畫面差值來繪制出模糊效果,而非真實記錄了畫面在每一幀之間的運動狀態,與其說是動態,倒不如說是拖影。而且因為現在的游戲電腦運行游戲幀率本來也不低,不像電影那樣只有24幀,單幀曝光時間較長。因此這個功能對游戲畫面動態的提升并不明顯,在實際游戲體驗中反而產生一種奇怪的粘滯感。一些暈動癥玩家也會產生不適感(俗稱暈3D)如果你的硬件太差幀數很低只有二三十幀,那么開啟動態模糊后夠帶來的觀感提升倒是會更明顯一些,這樣才算是能彌補那些負面影響。此外,一些游戲中開啟動態模糊也可能會模糊掉一些本不該模糊的內容,或是沒有模糊掉一些本該被模糊的內容,這也妨礙到玩家觀察游戲畫面中的部分環境信息。
這些問題都受限于當前的算法水平,或許未來游戲動態模糊的實現技術得到改進,我們就可以得到更擬真的動態模糊效果了。
在現階段,提升顯示幀率仍是直觀提升畫面順滑度的解決方案。屏幕刷新率提高的目的是使用戶視覺暫留周期能同時存在更多幀數讓動畫流程更接近現實世界中的物理移動,讓動畫過渡更加平滑,而并不是為了讓用戶一幀不落地數出144幀。這樣理解,或許你就不會再糾結于人眼識別幀數的問題了。
也有不少用戶認為對于他們愛玩的大型單機游戲來說,即使是游戲電腦的顯卡性能也難以達到144FPS的輸出,甚至連70FPS都不到。而他們不愛玩性能要求較低的電競類游戲,那么144Hz電競屏的優勢就完全體現不出來。
其實,我們的電腦并不是全部時間都用來玩游戲的。在日常的非游戲場景下,144Hz的刷新率每時每刻都可以得到體現,無論是鼠標移動還是窗口動畫,還有每一次點擊操作中更即時的反饋。它都能給我們帶來比60Hz更絲滑的體驗。如果說只是因為顯卡性能不足,144Hz不一定能改善你游戲的體驗;但至少,它一定能改善你生活的體驗。
今天的講解就到這里,希望這篇文章能夠解答你對高刷新率的疑問。說起上文中我們提到了游戲中的動態模糊功能,也許有機會我們可以再來聊聊抗鋸齒、垂直同步、還有G-SYNC等功能都是怎樣改善我們的游戲體驗的。我們下期再見!
不過,雖然人眼不是按幀率來采集畫面信息的,但人的視覺感知能力總還是會有個上限吧。那么一開始的問題又回來了:人眼最多到底能感知多少幀的刷新?
總結
以上是生活随笔為你收集整理的24帧动画走路分解图_人眼只能分辨24帧?我们来聊聊高刷新率的意义的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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