Кадры решают всё: видна ли разница между 30 и 60 FPS?

написаноadminGWP 14.05.2017

Eдвa рaзрaбoтчики в угoду стaбильнoсти кoнсoльныx игр oгрaничили иx тридцaтью кaдрaми в сeкунду, грянули дeбaты. Влaдeльцы PC принялись xoдить гoгoлeм, зaбыв, чтo нe у всex стoят цaрскиe видeoкaрты, и вooбщe-тo кoмпьютeры кoму xoчeшь дaдут мaстeр-клaсс пo тoрмoзaм кaртинки. Кoнсoльщики жe вooружились aргумeнтoм, чтo стaбильнoй тридцaтoчки при HD дoстaтoчнo, чтoбы прoйти, нe мoрщaсь, любую игру любoгo жaнрa, a oстaльнoe — пoнты и рaздувaниe. Зa нeскoлькo лeт нa спoр нaмoтaлo нeмaлo мифoв, нo пoпрoбуeм рaспутaть клубoк, снaбдив oбe стoрoны тeзисaми для фoрумныx xoливaрoв.

A eсть ли прoблeмa?

Смиритeсь, для мнoгиx людeй рaзницa мeжду 30 и 60 FPS (кaдрaми в сeкунду) oчeвиднa. Нa тридцaти изoбрaжeниe у крaёв мoнитoрa рaзмывaeтся и дёргaeтся, кaк двoeчник нa экзaмeнe, a eщё с ними улaвливaeшь мeньшe дeтaлeй. Зaтo шeстьдeсят дaрят милую нaшeму сeрдцу плaвнoсть. A eсли вы этoгo не замечаете, то… живите себе спокойно и наслаждайтесь любимыми играми. Тем более, наука о мозге — на вашей стороне. О чём нам и поведал нейрофизиолог и доктор биологических наук Георгий Алексеевич Иваницкий.

На основании экспериментов известно, что субъективно мелькание перестаёт быть заметным при частоте больше 20–25 Гц. Это значит, что испытуемый не может сказать, какая из двух развёрток чаще, если обе они больше 25 Гц. Но в этом случае речь идёт о коротких зрительных стимулах (наверное, по несколько секунд). Другое дело — утомление от длительного просмотра.

Что касается неразличения 30 и 60 Гц — это как раз признак здоровой нервной системы. Некоторые болезненные состояния, сопровождаемые высокоамплитудной электрической ритмикой мозга, в том числе травма головы, отравление, кислородное голодание, сосудистые нарушения, эпилептический статус, сопровождаются мельканием зрительной картины и болезненным восприятием всех периодических и мелькающих предметов. Причём как на мониторе, так и в реальности — например, решёток, быстро вращающихся колёс.

Так что не путайте причину со следствием. Если вам физически плохо от тридцати кадров — скорее всего, будет плохо и от шестидесяти. Вырубите монитор и прогуляйтесь — за окном хоть и снежок, но весенний. А испортив здоровье длительными марафонами за компьютером или телевизором, вы вряд ли сумеете убедительно списать это на неправильные Герцы, которые делают неправильный мёд.

Но как тогда быть тем, для кого фреймрейт — залог удовольствия от игры? Не на пустом же месте возникли споры. Сравнение в лоб при помощи видеоролика всё-таки не отвечает на вопрос, какую частоту можно считать наиболее подходящей для развлечений. И раз уж впервые им задались режиссёры фильмов, обратимся к истокам.

Я видел некоторое кино

Вот эксперимент, который многие ставили в детстве: рисуем на первой странице блокнота фигуру, на второй чуть сдвигаем её в сторону, на третьей — ещё дальше. И так — на несколько десятков листов. В результате, если перелистывать картинки хотя бы со скоростью 15 штук в секунду, они складываются в анимацию, а вроде бы статичное изображение «оживает». С одной стороны, таково свойство нашего зрения, а с другой — элементарный способ обмануть его и создать таким образом искусство. Ведь, заменив бумагу плёнкой, мы получим кинематограф. Но 15 кадров в секунду — это, согласитесь, мало. Мы замечаем смену картинок, чувствуем подвох — магия пропадает. Нужно чуточку быстрей. Насколько?

Первопроходец кинематографа Луи Люмьер установил норму в 16 кадров в секунду, чтобы расходовать за это время аккурат по футу плёнки. Вот почему фильмы того времени кажутся слайд-шоу с актёрами-туреттиками, да и механики эпохи немого кино крутили ручки проекторов кто во что горазд. Точки над «i» расставило лишь появление звука: 24 FPS и глаз не мозолят, и дают воспроизвести музыку без искажений. Но устоявшийся формат породил мифологию 25-го кадра.

Спутав тёплое с мягким, бизнесмен Джеймс Викери в 1957 году попытался запатентовать метод рекламы, по которому достаточно пустить лозунг типа «пейте Кока-колу!» дополнительным кадром в секунде, чтобы это повлияло на подсознание зрителей. По мнению автора ноу-хау, люди не в состоянии понять, что именно они разглядели за столь сжатый отрезок времени, но что образ западёт им в душу — к гадалке не ходи. Хотя на деле такую вставку мы уверенно распознаем и в 60 кадрах. В 2014-м доктор Мэри Поттер из МИТ опубликовала исследования, где опытным путём доказала: человеку хватает жалких 13 миллисекунд, чтобы увидеть и распознать изображение чего-нибудь знакомого. К счастью, наше восприятие работает куда лучше, чем о нём думал мистер Викери.

Впрочем, одно дело предельно сосредоточить внимание ради опыта в лаборатории, и другое — получать удовольствие от пары часов такого выпучивания глаз. Своё решение предлагают телевизионные стандарты, фреймрейт которых обычно выше 30 FPS. Вот почему мы с первого взгляда отличаем телефильм от киноленты — по крайней мере, так было до недавнего времени. Когда Питер Джексон снял «Хоббита» с частотой смены кадров 48 в секунду, режиссёра обвинили в том, что вместо эпического полотна он выдал телешоу со спецэффектами. Постойте, а как же магия кино?

Похожим образом это работает в играх — с той лишь разницей, что здесь разработчики, наоборот, стремятся к тому самому реализму, который вертели на ведёрке попкорна завсегдатаи кинотеатров. Поэтому мнения разделились: сегодня разногласия адептов 30 и 60 кадров сродни противостоянию футбольных болельщиков — вроде интерес один и тот же, но есть нюанс. Что ж, попробуем отыскать истину в споре.

Мыло — на мыло?

Немногие вспомнят, но все поймут, что в эпоху 8- и 16-бит проблема стояла в сторонке и никого не заботила. Ведь игры, что для NES, что для SEGA Mega Drive, исправно работали на 60 кадрах в секунду, а если и сбоили, то не всё ли равно — при двухмерной-то графике? И только с появлением в виртуальных мирах объёма геймеры узнали, почём фунт рендера — например, Star Fox на SNES и Zelda: Ocarina of Time для Nintendo 64 шевелились ниже планки в 20 FPS. Сегодня это повод купить новое «железо», однако в 90-е впечатляло и такое слайд-шоу, так что многомиллионная аудитория ежесекундно прощала разработчикам по десятку отсутствующих изображений.

PlayStation 2 и Xbox, научившиеся поддерживать нормальный фреймрейт, сняли вопрос с повестки дня — казалось бы, тут и сказке конец. Но с приходом седьмого поколения консолей индустрия, что богатырь из той же сказки, снова пришла к выбору: направо пойдёшь — «мыло» издашь, налево пойдёшь — FPS потеряешь. Как видим, дилемма актуальна до сих пор, и волнует она не только владельцев устройств Sony и Microsoft, но и компьютерных игроков. Поскольку аргументов «за» и «против» примерно поровну, никто не бросается в атаку с заветной цифрой на флаге — так, иногда постреливают из окопа в окоп.

Сторонники 30 FPS резонно отмечают, что в таком формате глаз уже не видит мельтешения, изображение достаточно стабильно и даже кинематографично — в отличие от 60 кадров в секунду, которые будто удешевляют картинку. Всё равно, что сравнить крупнобюджетный блокбастер и трансляцию футбольного матча. Играть такой фреймрейт не мешает, а если начинает лагать, это не так сильно бросается в глаза, как при 60, где проседание тут же разрушает эффект присутствия. И потом, меньше нагрузка на «железо» — не у всех же в компьютерах стоят топовые видеокарты, да и разработчики могут охватить более широкую аудиторию, чтобы сорвать кассу и спокойно клепать сиквелы с приквелами. Так уж устроен бизнес, шах и мат.

Ха, посмеиваются в ответ «шестидесятники», у вас там как, глаза не устают? Зато мы наслаждаемся более плавной анимацией и даже в подвижных сценах видим больше деталей — даром, что ли, над ними дизайнеры потели? За всё деньги плачены, между прочим, за каждую текстурку. Боевики на тридцати кадрах в секунду вообще дохлый номер, ведь здесь надо попадать по движущимся мишеням, и желательно — в головы. Наконец, именно из-за 30 FPS мы до сих пор плюёмся на размытие движения или Motion blur, которым игровые движки компенсируют недостаток кадров. Да, в динамике это действительно добавляет плавности, но если поставить экшен на паузу, мы отчётливо увидим те «сопли», на которых держится обаяние игры.

Короче, дело ясное, что дело тёмное. Вот почему популярна формула «чем больше, тем лучше». Реальность-то мы воспринимаем безо всяких кадров, непрерывно и как есть. Но это справедливо лишь отчасти, ведь у наших глаз тоже есть фреймрейт. Чтобы чётче передать края объектов и схватить больше подробностей, они постоянно подрагивают — в науке это называется микротремором. Каждое положение зрачка фиксирует статичную картинку, которая затем поступает в мозг, а за ней ещё одна, и ещё — так они и сыплются в зрительный отдел мозга с частотой около 90 кадров в секунду. А серое вещество дорисовывает недостающие кадры, комбинирует детали разных изображений и склеивает весь этот фотоархив в плавное действо, где незаметна работа монтажёра. Зато порой возникают иллюзии — вам когда-нибудь казалось, что колёса вращаются в сторону, противоположную движению автомобиля?

Эта система чрезвычайно сложна, но устойчива. И даёт маху она только в экстренных случаях, когда что-то травмирует мышцы, отвечающие за пресловутый микротремор. Например, у боксёра после нокаута внутренний FPS проседает вдвое, а значит, «монтажёру» в голове приходится «фотошопить» гораздо больше, и человек начинает видеть странные вещи — от уже упомянутого Motion blur, которым одинаково компенсируют нехватку кадров игровые движки и головной мозг, до откровенной чуши.

Вот почему количество деталей, схваченных нашим зрением, зависит как от разрешения кадров, так и от скорости их воспроизведения. Что 60 FPS в банальном HD даёт больше подробностей, чем 30 в разрешении 2K, отметил Саймон Кук из Microsoft в своём знаменитом исследовании 2014-го года. С другой стороны, как быть с кинематографичностью изображения?

Когда разработчики The Order: 1886 заявили об ограничении в 30 FPS ради эстетики в духе кино, геймерам это казалось подвохом — мол, сбавили обороты в угоду текстурам и модели освещения. Но представьте, что каждая деталь прыгает на вас с экрана, будто кошка на воробья. Внимание рассеивается, всё труднее сосредоточиться на художественных качествах игры. Не забывайте, что формат в 24 кадра оказался живучим не из-за дани традициям, а потому что он достаточно комфортен для восприятия и в то же время позволяет режиссёрам расставлять акценты. А 60 FPS самостоятельно превращают в акцент вообще всё, как в документалке от BBC. Майкл Бэй доволен, Стэнли Кубрик — наоборот.

Так важно или нет?

Кто скрупулёзно считает кадры, так это киберспортсмены. Поскольку на кону карьера и призовые, здесь принят общий стандарт: берём частоту монитора, умножаем на два и добавляем ещё кадр для верности. То есть, имея дело с шестидесятигерцовым экраном, профессиональный игрок в Counter-Strike добивается 121 FPS. Причём тема «30 против 60» давно закрыта не только в огнестрельных дисциплинах, но и в таких, казалось бы, стратегических вещах как Dota 2 или League of Legends.

«Относительно LoL разница большая. Глаз не особо замечает всё, что выше 60 FPS, но между 30 и 60 — видит, ведь картинка довольно нечёткая и подлагивает. Зато на шестидесяти игра работает прекрасно», — отвечает на вопрос 4PDA Иван Paranoia Типухов, профессиональный игрок в League of Legends из команды Virtus.pro.

Что же касается рядовых геймеров, то взвешенное и окончательное мнение пока в проекте, ведь его пытаются сформулировать как минимум с 2009 года. Тогда директор Insomniac Games Майк Эктон после ряда исследований заявил, что фреймрейт не влияет ни на продажи игр, ни на оценки критиков. И если перед разработчиком стоит выбор между высоким FPS и качественной графикой, лучше сделать упор на последнюю. С тех пор утекло много воды, а воз и ныне там. За 60 кадров сегодня активно ратуют поклонники боевиков, особенно мультиплеера со стрельбой. Почему? Вот поэтому:

Кажется, что «тридцатка» ездит медленнее, хотя на самом деле это не так. И, возможно, вы постоянно мажете в шутерах не из-за плохого зрения или кривых рук, а потому, что пора раскошелиться на новую начинку для компьютера. У поклонников других жанров фреймрейт кушать не просит — здесь точка зрения Майка Эктона актуальна до сих пор. Поэтому вопрос по-прежнему открыт, и начинать ответ на него логичнее со слов «я предпочитаю…». Так что же предпочитаете вы и какой выбор сделали для себя — 30 или 60?

Что вы предпочитаете в играх: 30 кадров в секунду или 60?