Meneos Retinianos:
Por qué nuestros ojos y cerebro prefieren los juegos a 60 fps.
Una de las cuestiones recurrentes en las discusiones técnicas sobre juegos y videos es cuántos fotogramas por segundo (fps) debe ser considerado “suficientemente bueno”. Por un lado, hay personas que sostienen lo que cortésmente llamaré tradición, que creen que 24 fps para películas y 30 fps para juegos representan una cifras mágicas a las que superar no supone beneficio alguno. Hay en realidad bastante evidencia objetiva que sugiere que eso no es cierto, y un nuevo blog posteado por Simon Cooke, del Grupo de Microsoft de Tecnología Avanzada de Xbox, que indaga el por qué los humanos prefieren mayores índices de fps.
Parte del problema tratando este tema es que el ojo humano es un componente fantásticamente complicado que realiza su propio proceso de imágenes antes siempre de que la señal sea transmitida al cerebro. Tendemos a pensar que lo que vemos es un todo coherente porque nuestro entero sistema visual ha evolucionado para permitirnos hacerlo así. De varias formas, sin embargo, esto es una ilusión. La sensibilidad al color del ojo, movimiento, luz, y aceleración/desaceleración son todas distintas. La situación es luego agravada por el hecho de que, mientras nosotros pensamos en el ojo como en una cámara y tratamos la visión con los mismos términos que usamos cuando hablamos de gráficos generados por ordenador, ninguna de esas analogías captan en realidad cómo es que el ojo recibe o procesa información.
El siguiente video muestra la diferencia entre 60 fps y 30 fps a 3 diferentes índices de movimiento.
Esto indica, que las personas tienden a preferir mayores índices de fotogramas para juegos una vez que tienen la oportunidad de probarlos. Esta preferencia se mantiene incluso a más de 60 fps (60Hz), por una variedad de potenciales razones dependiendo de la naturaleza del juego, sus gráficos, y qué tan veloz es su ritmo de acción.
La Teoría de Simon Cooke’s es que esa preferencia tiene que ver con uno de los interesantes aspectos mecánicos de la visión humana – incluso cuando fijas la visión en un único punto fijo, la retina en realidad nunca está quieta. El bamboleo – más propiamente conocido como microtemblor ocular – ocurre a una frecuencia promedio de 83.68Hz, con un rango de meneo de alrededor de 150-250nm, o cerca del grosor de 1-3 fotoreceptores en la retina.
Entonces, ¿cuál es el sentido de este meneo de ida y vuelta? Cooke cree que lo sabe. Meneando la retina de ida y vuelta, tu percibes la escena desde dos muy leves puntos distintos. Mientras tanto, dentro del ojo, tienes dos tipos diferentes de células ganglionares de la retina — las células centrales que responden cuando el centro de su perspectiva es expuesta a la luz, y las células no-centrales que responden cuando el centro del campo no está expuesto a la luz.
Cuando la retina menea hacia adelante y atrás, la luz entrante golpea en ambas células centrales y no-centrales, estimulando ambas. Cooke piensa que esto potencia nuestra habilidad para detectar los bordes de los objetos. Además sostiene que todo esto entra ya en el campo de lo desconocido.
Volviendo a los video-juegos
Si esta teoría es correcta, significa que la retina humana efectivamente aumenta el mundo a nuestro alrededor, tal y como las tarjetas gráficas y consolas de juegos pueden reproducir internamente resoluciones mucho mayores antes de arrojar la imagen a la pantalla. La siguiente imagen muestra un ejemplo de cómo tomar múltiples muestras de una imagen con exactamente el mismo equipo puede llevar a mejores resultados.
Pero esta habilidad de extraer información adicional de aquello que vemos depende de la alimentación de información al sistema a una velocidad determinada. Si la velocidad de muestreo (30Hz, 30 fps) es menor que la mitad de la velocidad de los microtemblores de la retina, entonces el campo de la imagen no está cambiando lo suficientemente rápido para que el ojo pueda extraer información adicional.
Si has seguido las discusiones de micro-tartamudeo y latencia de fotrogramas en los juegos, ya estás enterado de que la razón por la que el micro-tartamudeo es menos intuitivo que los índices de fotogramas como una medida de desempeño objetiva por el beneficio de las menores caídas en los índices de fotogramas a medida que el índice se acerca a los 60 fps. Cortando la latencia de fotogramas pasando de 33.3ms (30 fps) a 25ms (40 fps) se siente mas que pasar de 40 fps a 60 fps – sin importar el hecho de que el segundo cambio es a la vez relativo y absolutamente mayor.
Si Cooke está en lo correcto, la explicación a este fenómeno es que el propio modo de super-resolución del ojo efectivamente puede superar la marca de los 43 fps. Interesantemente, él sugiere que mayores índices de fotogramas a menor resolución puede dar mejores resultados que el objetivo de FULL-HD a 30 fps. Si varios desarrolladores están dispuestos a probar eso o no continua siendo una pregunta sin respuesta; muchos títulos de Xbox han fallado en llegar a los 30 fps en FULL-HD (1080p), pero la mayoría han apuntado a los 900p en lugar de dejar todo y volver a los 720p (HD simple). Se piensa que una mejora en la resolución puede ir en contra de los intentos de los desarrolladores para optimizar otros aspectos de la experiencia.
Si tienes curiosidad de ver cómo se comportan 60 fps y 30 fps lado a lado, échale un vistazo a la web 30 fps vs 60 fps. Ahí tienen subidos video en MP4, no videos de YouTube, y está confirmado que los videos mostrados están codificados a 30 y 60 fps respectivamente.
Comparar los índices de fotogramas en las consolas está de moda en este momento – pero con ambas consolas bastante debajo de los 43 fps, no valdría la pena discutir.
Desafortunadamente, no hay ninguna señal de que la industria de los videojuegos adoptará cambios que aprovecharían la significativa investigación de Cooke, incluso si sus afirmaciones soportan las comprobaciones. La industria de los juegos está obsesionada con la resolución en lugar de los índices de fotogramas, y si 720p a 60 fps no es políticamente posible hoy en día, hay poca esperanza que 1080p a 60 fps (en oposición a 4K a 30 fps) sea más sostenible para los futuros ciclos de producción. Los Gamers de ordenadores, por supuesto, tienen ya acceso a esas ventajas, aunque aún pueden requerir tarjetas de video potentes o reducir la configuración de calidad de detalles. Los monitores de PC con sincronía vertical (v-sync) activada mantendrán solamente una tasa de refresco de 60Hz si pueden mantener esa velocidad constantemente – si el índice de fotogramas cae debajo de ese punto, el monitor automáticamente bajará a 30Hz o 20Hz. Lo que significa que necesitamos ver paneles de 120Hz hacerse mucho más comunes, de manera que la mitad o la tercera parte en caída de la frecuencia corresponderá al mínimo índice necesario para aprovechar el aumento retiniano.
Este tipo de trabajo y entendimiento será vital para los diversos intentos para aumentar la visión humana. A partir de lentes de contacto inteligentes de próxima generación para complementos de visión nocturna, a periféricos como el visor 3D Oculus Rift, una serie de proyectos de investigación de alto nivel todos ellos, se centran en la integración de la tecnología con la visión humana de maneras sin precedentes. Los proyectos que sobrevivan, sospecho, serán aquellos que adapten las estrategias que se ajusten más estrechamente a lo que el ojo humano ya hace por su cuenta, y que pueda imitar sus funciones en maneras que no perturben sus actividades normales diarias.
