[ЛОНГ] Человеческий глаз может различать мерцающие объекты на частоте до 500 Герц: исследование, опубликованное на nature.com в 2015 году, а также краткий перевод исследования
В последнее время в ленте и в комментариях я с удвилением читаю, как люди на полном серьезе пишут, что глаз не может различать высокую герцовку. Опустим дискуссии про индивидуальные особенности организма и прочие факторы, и обратимся к валидным источникам.
В далеком 2015 году на сайте nature.com было опубликовано исследование, которое носит крайне неприятное для староверов название: Humans perceive flicker artifacts at 500 Hz (Человек воспринимает мерцающие объекты на частоте до 500 Герц)
Исследование было выполнено учеными James Davis, Yi-Hsuan Hsieh, Hung-Chi Lee из известных университетов The University of Texas at Austin, University of California Santa Cruz.
Исследование проводилось с помощью проектора Texas Instruments Digital Light Processing Lightcrafer, который может воспроизводить изображение с частотой до 4000 Герц.
Испытуемый сидел на расстоянии 187 см от стены. Модулированное изображение от проектора падало на участок 23*12 см, при этом вокруг этого участка был участок с рассеянным немодулированным светом площадью 47*36 см.
Испытуемому предлагалось самому повышать частоту мерцания квадратов в участке 23*12, обозначенном пунктиром на картинке выше, до тех пор пока мерцание не перестанет быть заметным, повышая частоту от 20 до 1000 Герц.
Ten subjects are presented modulated light starting from 20 Hz and increasing to 1000 Hz, specifically [20 Hz, 33 Hz, 42 Hz, 50 Hz, 56 Hz, 63 Hz, 71 Hz, 83 Hz, 100H z, 250 Hz, 400 Hz, 500 Hz, 556 Hz, 625 Hz, 714 Hz, 833 Hz, 1000 Hz]. At each tested frequency the subjects were asked to adjust the ambient illumination using computer controls until flicker was just noticeable.
При этом о целях эксперимента испытуемым не сообщалось за исключением двух из трех авторов исследования, которые тоже приняли участие в эксперименте. У всех испытуемых было нормальное зрение или с небольшими отклонениями.
The eight non-authors were informed of and consented to the task, but were not informed of the goals of the experiment until after providing observations. All subjects have normal or corrected to normal vision.
In our experiments, uniform modulated light was produced by a DLP projector and consists of a solid “bright” frame followed by a solid “black” frame. The high spatial frequency image is first “bright on the left half of the frame and black on the right” and then inverted. We observed the effect described in this paper whenever we displayed an image containing an edge and its inverse in rapid succession. The effect was even stronger with more complex content that contained more edges, such as that in natural images. We chose a simple image with a single edge to allow our experimental condition to be as repeatable as possible.
Модулированный свет с проектора представлял собой светлый однотонный прямоугольник, следом за которым появлялся черный однотонный прямоугольник. Пространственно изображение выглядело как "левая половина яркая, правая черная", а затем наоборот. Эффект, описанный в статье, наблюдался, когда у выводимого на стену изображения были границы, при этом происходила быстрая инверсия яркого и темного участков. Эффект усиливался, когда у изображения была более сложная форма, приближенная к таковой у реальных объектов.
The median contrast sensitivity curve as well as the individual curves for ten subjects is shown in Figure 1. When the modulated light source is spatially uniform, we obtain a contrast sensitivity curve that matches that reported in most textbooks and articles. Sensitivity drops to zero near 65 Hz. However, when the modulated light source contains a spatial high frequency edge, all viewers saw flicker artifacts over 200 Hz and several viewers reported visibility of flicker artifacts at over 800 Hz. For the median viewer, flicker artifacts disappear only over 500 Hz, many times the commonly reported flicker fusion rate.
Медианная кривая чувствительности, равно как и индивидуальные кривые чувствительности испытуемых показаны ниже на рисунке 1. Когда модулированный источник света выдавал не изменяющееся в пространстве изображение без контуров [статичное и однотонное], было зафиксировано, что кривая чувствительности соответствует общепринятым данным из книг и статей: чувствительность падала до промежутка с максимальным значением в 65 Герц. Однако, когда модулированный источник света создавал мерцающее изображение с четкими границами, все испытуемые видели эти объекты на частоте выше 200 Герц, а некоторые - до 800 Герц. На уровне медианы, мерцающие объекты исчезают на частоте выше 500 Герц, что является значением, о котором раньше уже неоднократно сообщалось.
Нет, ну если некоторые ребята на ДТФ играют в игры, которые представляют собой тест на битые пиксели, то да, выше 60 Герц монитор покупать бессмысленно.
Our projector allowed for the use of a red, green, or blue light source. In the experiment above, only the green light source was used. To test that the findings were not specific to a particular color, we repeated the experiments with each light source.
Проектор позволял выводить изображение и с цветом. Ученые провели эксперимент с разными цветами, чтобы исключить влияние одного цвета на результат.
В этой итерации эксперимента выяснилось, что, как и сообщалось ранее, глаз наиболее чувствителен к зеленому цвету, далее красный и синий соответственно. При этом кривая чувствительности точно так же достигала медианного значения в 500 Герц при высокой контрастности изображения.
Вывод ученых из проведенного эксперимента:
Исследование, проведенное в рамках данной работы является крайне важным для разработчиков современных дисплеев. Частота мерцания изображения, которая может восприниматься человеком, значительно выше, чем сообщалось ранее, и существующие стандарты матриц должны быть пересмотрены. Телевизор воспроизводит последовательность изображений каждое из которых выглядит очень похожим на предыдущее, при этом на каждом из этих изображений пространственное распределение света практически идентично реальному. Исследования, показывающие достаточность низкой частоты обновления экрана, являются применимыми для такого класса устройств. Современные же дисплеи [в том числе для ПК], наоборот, воспроизводят совокупность участков изображения, которые должны восприниматься, как единое целое. Это никак не является последовательностью похожих друг на друга и схожих с реальностью картинок.
Стоит отметить, что в дополнение к тому, что современные дисплеи воспроизводят последовательность сложных кодированных изображений, у них так же имееюся широкие возможности изменения частоты обновления из-за модулированной подсветки и технологии овердрайва.