Если коротко: у глаза нет «частоты кадров», потому что он вообще не снимает кадрами. Сетчатка непрерывно копит свет, а мозг склеивает его в картину. Поэтому вопрос «сколько FPS видит человеческий глаз» не имеет одного ответа: ровное мигание лампы большинство перестаёт замечать где-то на 50–90 Гц, а артефакты на картинке с резкими краями в лаборатории видели и на 500 Гц. 144 Гц заметно лучше 60 не потому, что глаз «считает» 144 кадра, а потому, что каждый кадр короче висит на экране: меньше смаза при слежении за целью и меньше задержки между мышкой и картинкой.
Это канал «Во что поиграть», и сегодня разбираем спор, который всплывает под каждым обзором игрового монитора: «Зачем тебе 144 герца, глаз всё равно видит 24 кадра». Звучит научно, но это смесь из истории кинопроката и неправильной модели зрения. Ниже — по шагам, что именно глаз ловит, на каких частотах и когда высокие герцы стоят своих денег.
Глаз — не камера: почему у зрения нет FPS
Камера работает дискретно: открыла затвор, записала кадр, закрыла, следующий. У каждого кадра есть номер и время. В глазу ничего подобного нет. Фоторецепторы сетчатки реагируют на свет постоянно и с инерцией: сигнал нарастает и спадает не мгновенно, а за какое-то время. Разные клетки работают не синхронно, никакого общего «затвора» нет, а мозг собирает из этого потока устойчивую картину, достраивая движение.
Отсюда главное следствие. Нельзя спросить «сколько кадров в секунду видит глаз», можно спросить только конкретнее: при какой частоте перестаёт быть заметно мигание? При какой частоте движение кажется плавным? Сколько смаза я увижу, если буду глазами вести цель по экрану? Сколько миллисекунд проходит от движения мышки до картинки? У каждого вопроса свой ответ, и они различаются в разы. Миф про «24 кадра» как раз и появился из-за того, что все эти вопросы свалили в один.
Откуда взялись 24 кадра и почему это не предел зрения
24 кадра в секунду — это не замер возможностей глаза, а промышленный стандарт кино. Когда в конце 1920-х в кинотеатры пришёл звук, плёнку пришлось крутить с постоянной скоростью: звуковая дорожка печаталась прямо на ней, и любая «плавающая» скорость портила звук. 24 кадра выбрали как компромисс — достаточно для приемлемого звука и плавного движения, но не настолько много, чтобы разориться на плёнке. То есть это ответ на вопрос «какой минимум нас устроит по деньгам», а не «сколько способен увидеть человек».
И самое показательное: даже кино никогда не показывало 24 вспышки в секунду. Если просто менять кадры 24 раза в секунду, экран заметно мерцает. Поэтому шторка проектора перекрывала свет на каждом кадре два или три раза, и зритель видел 48 или 72 вспышки в секунду. В работе Дэвиса и соавторов в Scientific Reports это сформулировано прямо: традиционные кинотеатры и телевизоры показывали последовательность изображений на 48–60 Гц. Получается, что уже сто лет назад инженеры знали: 24 Гц глаз ловит как мигание, а «24 кадра» — это частота смены картинки, а не частота, на которой зрение упирается в потолок.
Кино при этом смотрится нормально по другой причине: в каждый кадр уже «зашито» размытие движения — затвор камеры открыт долю секунды, и быстрый объект на плёнке получается смазанным. Мозг принимает такой смаз за естественный. В игре кадр рисуется мгновенно и идеально резким, поэтому 24 или 30 к/с ощущаются рваными, хотя в кинотеатре та же частота не раздражает.
Мигание: 60 Гц, 90 Гц или 500 Гц?
Самый изученный порог называется критической частотой слияния мельканий (CFF, critical flicker fusion). Это частота, на которой мигающий свет начинает казаться ровным. В учебниках обычно пишут 50–90 Гц, и это не выдумка, просто цифра сильно зависит от условий. Чем ярче свет, тем выше порог: это закон Ферри — Портера, по которому CFF растёт линейно с логарифмом освещённости сетчатки. В исследовании периферического зрения при высокой яркости в журнале Vision этот рост проследили на шести порядках яркости: на очень ярком пятне порог выходит на плато около 90 Гц для пятна размером 5,7° и около 100 Гц для пятна в 10°. Поэтому мигание старой лампы или ШИМ-подсветки многие замечают краем глаза, а не в центре взгляда.
Теперь «ага»-момент. Все эти цифры получены на ровном мигающем поле. Экран монитора — не ровное поле, на нём полно резких краёв. Дэвис и соавторы проверили именно это: на проекторе DLP они чередовали картинку и её негатив. Когда поле было однородным, чувствительность падала до нуля около 65 Гц — ровно как в учебниках. Когда в картинке был один резкий край (левая половина светлая, правая тёмная, потом наоборот), все десять испытуемых видели артефакты выше 200 Гц, медианный зритель — до 500 Гц, а несколько человек — выше 800 Гц.
Почему так? Авторы связывают это с саккадами — быстрыми непроизвольными скачками глаз. Когда взгляд проскакивает через мигающий край, разные моменты мигания ложатся на разные участки сетчатки, и вместо ровного серого получается «пунктир» — тот же эффект, что видно, если быстро перевести взгляд мимо мигающего светодиода. Глаз не «насчитал» 500 кадров. Он просто сдвинулся, и время превратилось в пространство.
Главная причина, почему 144 Гц видно: смаз при слежении
Мигание на современном игровом мониторе почти не при чём: ЖК- и OLED-панели обычно не гаснут между кадрами, а держат картинку до следующего обновления. Это и есть sample-and-hold — «показал и держит». Казалось бы, отлично: никакого мерцания. Но именно здесь прячется главный эффект, который вы замечаете, пересаживаясь с 60 на 144 Гц.
Когда вы следите за бегущим противником, глаза двигаются плавно и непрерывно — это называется плавным слежением. А картинка на экране стоит на месте всё время, пока держится кадр, и потом прыгает. Глаз за это время уезжает вперёд, и неподвижное изображение размазывается по сетчатке. В работе о методе оценки смаза на разных типах дисплеев механизм описан так: глаз продолжает двигаться даже внутри одного кадра, поэтому изображение смазывается на сетчатке на всю длительность кадра. Этот смаз добавляется к медленному отклику пикселей, и его не убрать «быстрой матрицей» — он возникает даже на идеальной панели с мгновенным откликом.
Прикинуть размер смаза можно на пальцах: ширина шлейфа ≈ скорость объекта × время показа одного кадра. Пусть цель пересекает экран со скоростью 960 пикселей в секунду — для резкого поворота в шутере это немного.
Частота → Кадр держится → Смаз при слежении
60 Гц → 16,7 мс → ≈16 px
144 Гц → 6,9 мс → ≈7 px
240 Гц → 4,2 мс → ≈4 px
360 Гц → 2,8 мс → ≈3 px
Это упрощённая модель без учёта отклика матрицы, но порядок величин она даёт честно. Между 60 и 144 Гц шлейф сокращается более чем вдвое, и это видно невооружённым глазом: текст в прокручиваемом окне читается, у противника различимы контуры. Между 240 и 360 Гц выигрыш уже единицы пикселей — заметный не всем и не в каждой игре. Отсюда же и смысл режимов стробинга подсветки и вставки чёрного кадра: в той же работе их называют способами ослабить эффект удержания — кадр показывается короче, и смаза становится меньше даже без роста герц, ценой яркости и иногда заметного мерцания.
Важное условие: всё это работает, только если видеокарта выдаёт столько же кадров, сколько обновлений делает экран. Монитор 144 Гц с игрой на 60 FPS просто показывает каждый кадр по два-три раза подряд, и шлейф остаётся как на 60. Как подружить частоту кадров и частоту экрана без разрывов, мы разбирали отдельно.
Плавность и задержка: что говорят опыты на киберспортсменах
Вторая половина ответа — не про зрение, а про время. Каждый кадр — это порция задержки: пока он висит на экране, свежая информация о вашем движении мышкой до глаз не дошла. На 60 Гц кадр длится 16,7 мс, на 144 Гц — 6,9 мс, на 240 Гц — 4,2 мс. Плюс к этому вся цепочка «мышь → игра → видеокарта → экран» на высокой частоте кадров тоже короче.
Исследователи NVIDIA проверяли, что из этого на самом деле влияет на стрельбу. В исследовании «Esports Arms Race» в Journal of Vision игроки поражали цели на мониторе с частотой 60, 120 и 240 Гц, и результаты росли с каждым шагом; авторы сделали вывод, что 240 Гц даёт соревновательное преимущество. Но тут же возник вопрос: это заслуга плавности или просто меньшей задержки, которая приходит вместе с герцами?
Чтобы разделить эти два фактора, в следующей работе для SIGGRAPH Asia 2019 восемь сильных игроков стреляли на 60, 120, 240 и 360 Гц, а задержку искусственно выравнивали — высоким частотам её специально добавляли. Результат: снижение задержки дало явный выигрыш во времени выполнения задачи, а сама частота обновления без её «бонусной» низкой задержки — лишь небольшой эффект, заметный в задачах на слежение за целью и почти незаметный в одиночных выстрелах. Формулировка авторов показательна:
Наше исследование показывает не то, что высокая частота неважна, а то, что она важна во многом из-за снижения задержки, которое она даёт. — Spjut, Kim и соавторы, NVIDIA, 2019
То есть 144 и 240 Гц помогают в шутерах по двум каналам одновременно: картинка чётче при слежении, и экран раньше показывает результат ваших действий. И второй канал, судя по этим опытам, весит больше. Это хорошая новость: задержку можно сокращать не только монитором, но и настройками игры и драйвера.
Так сколько FPS видит человеческий глаз?
Честный ответ складывается из нескольких цифр, и ни одна из них не равна 24:
Вопрос → Примерный порог → Откуда
Когда ровное мигание сливается → 50–90 Гц, зависит от яркости → классические замеры CFF
Яркое крупное пятно краем глаза → до ~90–100 Гц → Vision, 2023
Мигание картинки с резким краем → у медианного зрителя до 500 Гц → Davis et al., 2015
Смаз при слежении → уменьшается с каждым ростом частоты → модель sample-and-hold
Точность в шутере → растёт с частотой, в основном за счёт задержки → NVIDIA, 2019
Обратите внимание, что у смаза и задержки вообще нет «порога, после которого не видно». Это не способность глаза, а физика: вдвое меньше время кадра — вдвое меньше шлейф и вдвое меньше ожидание. Вопрос лишь в том, где это становится несущественно для вас лично. У большинства людей скачок 60 → 144 Гц очевиден, 144 → 240 Гц заметен опытным игрокам в быстрых играх, а дальше выигрыш становится тонким и дорогим.
Когда 144 и 240 Гц имеют смысл
144–165 Гц — разумный минимум почти для всех
Если вы играете хоть во что-то динамичное — шутеры, гонки, экшены от третьего лица, — переход с 60 Гц даёт самый большой прирост на рубль. Даже в стратегиях и на рабочем столе приятнее: прокрутка и курсор перестают смазываться. Условие одно: видеокарта должна выдавать в ваших играх хотя бы около 100 кадров, иначе часть герц будет простаивать.
240 Гц — для соревновательных шутеров
Смысл появляется, если вы много играете в CS2, Valorant, Overwatch, Apex и подобные игры, где решают доли секунды, и система реально выдаёт 200+ FPS. Тогда вы получите и меньше смаза при резких поворотах, и меньше задержки. Для одиночных сюжетных игр на 60–100 FPS переплата за 240 Гц почти не окупается — лучше вложиться в видеокарту или разрешение.
360 Гц и выше — тонкая настройка для тех, кто уже упёрся во всё остальное
Работы Дэвиса показывают, что глаз в принципе способен заметить артефакты на сотнях герц, так что «бесполезными» такие мониторы не назовёшь. Но прирост здесь — единицы пикселей смаза и единицы миллисекунд. Он ощутим, когда остальное уже отлажено: стабильный FPS, низкая задержка, мышь с нормальной частотой опроса. Если же кадры скачут, ограничение частоты кадров даст больше пользы, чем новые герцы.
Коротко
- У глаза нет FPS: сетчатка копит свет непрерывно, без «затвора».
- 24 кадра — стандарт звукового кино, выбранный ради экономии плёнки. Даже кинопроектор мигал 48–72 раза в секунду, чтобы не было мерцания.
- Ровное мигание сливается на 50–90 Гц в зависимости от яркости, но картинку с резкими краями люди «ловят» на мигании до 500 Гц и выше из-за движений глаз.
- 144 Гц заметно лучше 60 из-за двух вещей: меньше смаз при слежении на sample-and-hold экранах и меньше задержка. В опытах NVIDIA второе весило больше.
- 144–165 Гц имеет смысл почти всем, 240 Гц — в соревновательных шутерах при 200+ FPS, выше — когда всё остальное уже настроено.
Пока нет комментариев