FPS (Frame per second)能翻译为「每秒显示画面张数」或「帧率」,其常用于解释视频或游戏每秒能播放多少张影像,所以FPS越高,影像就会越流畅。而打游戏到底需要多少FPS呢?
虽然很多人讨论过这个问题,但可惜的是,因为游戏是电子类的衍生物,使得目前多数讨论仅谈论到「释放端」,也就是屏幕及软体技术的部分,而长期忽略「接受端」的人眼及人脑,所以小编将试着运用「演化」及「神经科学」的观点来切入此议题。
两只老虎,跑得快
在看完这个标题后,一定有人想说:「这个小编一定是脑子有坑!两只老虎会跟FPS有什么关系」。请各位先耐住性子,容小编先用一个「情境想像」来引导文章。
将时间倒转到一万年前,想像自己是远古的先祖,在一个夜黑风高的夜晚,手持着木棒在丛林中漫步,一切看似平静祥和,却未察觉自己早已被「两只老虎」盯上。而就在那瞬间,「两只老虎」朝向你扑去,请问脑中第一个闪过的念头会是什么?请作答:
1. 啊!卧槽!有什么东西冲过来?
2. 啊!卧槽!那是什么形状?
3. 啊!卧槽!那是什么颜色?
4. 死前回忆录:「喜欢隔壁的老王很久了,可是一直不好意思说出口」
基本上,会去选2. 3. 4.的朋友,应该是没办法在屏幕前看小编的废话了,因为在「物竞天择」的环境下,你的祖先是无法存活的。而为何第一个闪过的是「有什么东西在动」?而不是「那是什么形状或颜色」?这其实是一个演化的结果。
动态、明暗、色彩:
在远古时期,人类的祖先常常处于狩猎及被狩猎的生活。而在这样的环境下,生物若要生存,会优先演化出快速的「动态捕捉」来产生「警觉」,次要为「明暗」勾画出「型态及景深」,最后才是「色彩」的「辨识及填补」。
而也因为上述三者的「演化压力」不同,人脑对于「动态捕捉、明暗变化、颜色变化」其实是各有不同的敏锐度。个人虽未能找到人脑对于三者之精确FPS,学界也似乎尚未有这样的研究,但人脑对「动态捕捉」最为敏锐,其次是「明暗变化」,最后是「色彩变化」。而或许有读者会问:「人的视觉是以可见光为基础,为什么对明暗会较不敏锐?」,这是因为外部的「明暗变化」不等同大脑意识或感知到「明暗变化」,在我们意识到「明暗变化」前,会优先意识到「动态」。
可以尝试想像眼前有一对叶片,一片为红,另一片为蓝。当叶片开始高速旋转时,读者可以知道它在旋转,但看不清楚叶片的轮廓,而会看成近似圆形的图像。也分辨不清蓝跟红,会看成紫色。
而将上述的概念导回游戏中,游戏影像同样也可以划分出「动态、明暗、色彩」三个部分,所以当某些玩家宣称「游戏一定要60FPS」或「只需要30FPS」,这些其实只能说是简略或片面的描述。所以接下来,小编将依序用几个问题来厘清概念:
1.人对于画面的接收,不就像是个相机,影像就直接印在脑袋上?为何会将画面细分成「动态、明暗、色彩」?
解释:人眼像是个相机,但人脑不是。当影像传送进脑袋时,影像其实会先经过「细部划分」,然后再传到各负责部位进行影像整合,而也因为经过这样的途径,大脑对于「动态、光影、色彩」会有着不同的处理速度跟敏锐度。
2. 为何动作游戏或第一人称射击游戏要讲求60FPS?
解释:因为人脑对「动态捕捉」最为敏锐,如果游戏一直长时间处于动态,FPS就要高到某种程度以求流畅。
3.为何游戏影像从60FPS提升到90FPS时,玩家仅能感觉些微变化?甚至是没有变化?
解释:因为画面到60FPS左右,其实已差不多达到多数人对「明暗变化」及「色彩变化」的感知极限,再上去其实就只是「动态捕捉」的差异。
4.为何早期许多游戏用30FPS(甚至更低)就觉得顺畅,而当下游戏却不断强调60FPS?
解释:这问题能有三个解释。
A. 今日游戏不断往动态发展,像回合制等静态游戏则相对减少,而人脑对「动态捕捉」又最为敏锐,自然就会倾向将FPS拉高。
B.因为现在游戏的光影及色彩不断复杂化,而30FPS对部分玩家而言,画面不一定能够流畅表现。
C. 游戏互动性不断的深化及复杂化,所以画面的「即时回馈」就变得相当重要,自然就倾向拉高FPS。
所以游戏画面到底要多少FPS?这问题除了因个体差异会造成不同,也要看游戏内容而定。长期以来,多数人只将各种「视觉成分」压缩成一张画面来解释,只把重点放在屏幕频率及软体技术等,忽略了人脑并不是这样处理影像。若把影像拆成「动态、明暗及色彩」来看,长时间处于动态的游戏,FPS就会希望越高越好,静态游戏则可以低一点。而明暗及色彩也是,复杂的光影跟色彩就会希望FPS高。
以「神经科学」为根据
而接下来的文章内容,将会用「神经科学」的文献来连结上面的解释,而提出的文献都是网络上较容易搜寻到的,若有读者想延伸阅读,可以直接百度。
1.影像的分离:接受域(receptive field)、Magno系统、Parvo系统
早在1980年代,科学家就大略掌握到人对影像的处理过程。影像在进入「视网膜神经节细胞(retinal ganglion cell)」之后,一种名为「接受域(receptive field)」的结构会接着分化影像讯息,然后分化的内容又会传到各负责区块,而这样的分化途径又以Magno及Parvo系统为最主要。
其中Magno系统主要负责「动态」跟「明暗对比」,且有相对较高的「传导速率」,但无法处理「颜色」。而Parvo系统主要负责「颜色」处理,但其「传导速率」相对较慢。而这两个路径的特质也符合上面所说,人脑对「动态」及「明暗」有较快的处理速率。
2. 「视锥细胞(cone cells)」的演化:「果子假说」及「嫩叶假说」
视锥细胞位于视网膜中,是构成「色彩视觉」的一大要素。而多数陆生哺乳类只有两种视锥细胞,但灵长类却几乎都有三种,这也代表着人类现有的「色彩视觉」其实是较近的演化结果。而学界也提出数种假说来解释这样的现象,其中两种为「果子假说」及「嫩叶假说」。
「果子假说」的解释为,因为随着生活范围的扩展,灵长类的祖先开始接触到大量不同的果子,而为了要从叶丛中辨识出不同颜色(或成熟)的果实,灵长类开始拥有三种视锥细胞。而「嫩叶假说」则解释为,因为哺乳类的体型逐渐增大,需要更有效率的摄食技巧,因此演化成三种视锥细胞,以方便挑选较嫩的叶子。而不管是叶子或果子,这些物体在时空上都是较「静态」的存在,这其实也间接指出人脑对「色彩变化」倾向较不敏锐。
3. 多数「视锥细胞(cone cells)」只能接受「光影」
承上述,视锥细胞是构成「色彩视觉」的一大要素。但在2016年,有学者发现了一个有趣现象,那就是多数视锥细胞其实只能感受「明暗」,而这结果也暗示着,相对于「色彩」,人类对「明暗」的敏锐有更高的需求。
结语
在看完上面的解析后,读者应该都能了解「人脑对于影像的处理」并不是「你丢我捡」这样简单,而是对影像各构成要素有不同的敏锐度,对动态最敏感,明暗为次要,色彩为最后。而有趣的是,儿歌「两只老虎」的歌词也恰巧与上述顺序相符,先是动态的「跑得快」,再来是明暗的「没耳朵跟尾巴」,也不知这样是一种巧合?还是一次「潜在倾向」表现在语言上?
而著名哲学家伊曼努尔·康德也认为人并不是直接观测到所在的世界,而是戴着「有色的眼镜」来看自身周遭。但对当下游戏玩家而言,除了本身戴着这「有色的眼镜」外,更是隔着「屏幕」来审视着另一端,不知会是单纯的数据与画面的结合?还是在投入意识及情感后,能够升华成另一个真实?
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