人間の視力の限界

質問

フレームレートについて。

ゲームなどで30fpsと60fpsを切り替えるとはっきりと違いが分かるのですが、
例えば、120fpsにしたらもっとなめらかに感じるのでしょうか。
人間の視力で認識できるのはfpsで言うとどのくらいまでなのでしょうか。

また、映画など24fpsとテレビの30fpsの違いは分かるのですが、
人間は1fpsの違いが見分けられるのでしょうか。

回答No.3

tomi-chan · ベストアンサー

すみません。ANo.2のtomi-chanと申します。解答への「補足」の方法が解らないので、新たな解答として書き込みさせていただきます。ヒトがイメージ形成をする時、一見、視覚情報のみによるものと思われるようなものであっても、実はそれ以外の情報、例えば聴覚、嗅覚、触覚、長期記憶、作業記憶など、「全て」の情報がそのもとになっています。その意味では、ヒトは「目」でものを見ているのではなく、「脳」でものを見ている（イメージ形成）と言えます。夢を「見る」のも、錯視の機序も、幻覚・妄想が起こるのもこれが原因です。脳の高次領域でのイメージ形成は「数えられない」概念なのです。そもそも、イメージ形成の情報の一つである視覚情報についても、量子化できるものではありません。ヒトは、量子化された視覚情報から、一方的に（受け身で）イメージの書き換えをしているわけではありません。サブリミナル効果は、例えば10000フレームの中に、数マイクロ秒のフレームがたった1つ挿入された場合、量子化されたフレームの「数」の上での意識への影響力としては、10000分の1という事になるはずなのに、先述の「脳」でのあらゆる情報が総合されてイメージ形成がされるので、時に思わぬエフェクトとなるものです。サブリミナル「効果」に、ヒトによって違いが見られるのはこのためです。視覚だと思っている部分も、実は視覚ではなかったり（例えば意識）します。視覚情報の処理能力という点では、例えば、ロドプシンの11シス・レチナールのコンフォメーションの転換の反応速度、かん体細胞・錐体細胞の脱分極および再分極速度、視神経の軸索の長さとシグナル伝達速度、コラムの応答速度などの「要素」に分解すれば、それぞれの性能・性質は「数値化」できる可能性はあります。しかし例えば「楽しさ」を、その「要素」に分けて数値化が可能な「ものさし」があったとしても、それは全く意味を持ちません。

お礼

たびたびありがとうございます。

つまり脳で情報を組み合わせてイメージ化しているので、我々が認識できるのはあくまでこの処理後のイメージでしかないと言うことでしょうか。
視覚情報はイメージ化する際に用いられる1要素でしかないということですね。

その視覚情報は視覚器官が得てくるものですよね。だとしたら、その視覚器官そのものにはどの程度の「視覚情報を作る能力」があるか。
これを調べるには、

> ロドプシンの11シス・レチナールのコンフォメーションの転換の反応速度、かん体細胞・錐体細胞の脱分極および再分極速度、視神経の軸索の長さとシグナル伝達速度、コラムの応答速度などの「要素」に分解すれば

などを測定すればそれが可能かもしれない、と言う理解でよろしいでしょうか。

> 10000フレームの中に、数マイクロ秒のフレームがたった1つ挿入された場合
これでサブリミナル効果が出るのだとしたら、視覚器官はこの1フレームを捉えることができていると言うことですね。

最近VR（Virtual Reality）技術などの研究が盛んですが、
それには人間に仮想的な現実感を与えるハードウェア（視覚なら映像提示装置）などをエンジニアが開発しないといけません。つまり人間の感覚器官がどの程度の性能を持つかが分かっていないとこれらの装置の仕様が決まりません。このように仕様や効果を評価するために、「要素」を個別に数値化することは意味を持つと思います。

回答No.5

tomi-chan

はい！　おおよそご理解いただいた通りです。補足しますと、サブリミナル効果を期待して挿入される1フレームによってもたらされる「効果」は、受け手によって全く異なります。1フレームの情報そのものが視覚情報として認識されるのではなく、要素として、脳への「入力」の一部分でしかありません。脳での情報処理（コンピューターの演算と同義）の結果、時に意図しない「効果」をもたらしてしまう事もあり、一時話題になったのはご存知の通りです。「昔」の情緒感を描写しようとする時に、意図的にセピアトーンの表現をする事があります。これは視覚情報としては再現性を低下させる行為ですので、リアリティーに注目すれば、マイナスになるはずですが、受け手は「その」部分から「時の経過」の表現をちゃんと感じ取ります。単に視覚情報の再現性を高めればリアリティーが増して受け止められるとは限らないようです。

お礼

何度も詳しく説明していただきありがとうございました。
大変勉強になりました。

回答No.4

tomi-chan

ANo.3のお返事です。はい！その通りです。機能分子または視覚情報処理の要素ごとの「性能」は数値化して示す事ができますが、ヒトは目からの視覚情報を「一枚一枚」処理しているわけではないので、これには「フレームレート」という概念がありません。サブリミナル効果における、1フレームの「挿入」も、ヒトは挿入前後のコンテクストも含めて「全体」として認識します。つまり、サブリミナル効果を狙って挿入された「1フレーム」を認識しているわけではなく、「1フレームが挿入された10000フレーム全体」を視覚情報としています。「こころここにあらずば、見れども見えず、聞けども聞こえず」ということわざの通りです。映画やTVのフレームレートは高いほど良いですが、機器の性能やコストとの兼ね合いで妥協点を見い出した結果です。それぞれヒトでの臨床的な実験から求められたものです。映画もTVも「マンガ」もそうだと思いますが、フレームレートは、ヒトの脳のトップダウンプロセスに応えるために「後から」決められたものです。ヒトの「感覚機関」の性能によって決定されたものではありません。VRの世界で「装置」のフレームレートを決めたい場合も臨床的な方法で決めるのが良いと思います。必要な部分（ヒトが「注意」している部分）には情報を集中しなければならないので、視覚情報に限って言えば120fpsでも足りないかも知れませんし、そうでない部分は16fpsで十分です。

お礼

ありがとうございます。
大体理解できました。

> サブリミナル効果を狙って挿入された「1フレーム」を認識しているわけではなく、

たしかにこの1フレームがなんであるかは認識できないかもしれませんが、反応はできていると言うことですよね。フレーム挿入の有無に対して。

> 必要な部分（ヒトが「注意」している部分）には情報を集中しなければならない

交通事故などで投げ出されたときなどには、視覚の情報処理能力が大きく上がるというのは聞いたことがあります。
集中力に左右されると言うことですね。

回答No.2

tomi-chan

ヒトの視覚イメージの形成では、フレームレートという概念が成り立ちません。脳の高次領域で「イメージ」として認識されるまでの間には、視覚野だけでなく、時には長期記憶の内容などとも照らし合わせながら「再構築」されます。それは機械のように、一秒間に何フレームというわけではなく、（瞬きなどで）目を閉じている間にも休みなく進行しますし、場合によっては「見ていなくても」進行します。同じものを見ても、ヒトによって形成される「イメージ」が異なる事もあります。一方でサブリミナル効果のような事も起こります。ヒトの脳は、必要な時に、必要なところ(視覚情報など)から、適宜情報を取得しながらイメージ形成を行っています。したがってfpsの「違い」の認識については、量る指標がありません。また、rozin108さんが認識した30fpsと60fpsとの「違い」は、「fps」の違いを見分けているのかどうか、どの程度までフレームレートの「分解能」があるのかは分かりません。視覚に限定して「適宜情報を取得しながらイメージ形成」をするために必要十分なのは30fps程度と言われています。

「解像度」については、視覚神経細胞および、イメージの再編成に係る全ての神経細胞の「可塑性」によって、ヒトによって、齢などの状態によって異なります。

お礼

ありがとうございます。
私は工学の人間なのでフレームレートというのは既にそこにある「物理現象」だと思ってます。
それを視ている人間と言うシステムがどこまで認識できるか（認識過程ではなく認識結果）、と言うことに興味を持っています。

測る指標がないと言うことは、人間の視覚の性能については未だに定量化されていないということでしょうか。
人間が、あるフレームレートを持つ映像を認識できているのなら、その認識範囲と分解能は実験的に調べることは可能だと思うのですが。
もちろんその認識結果は認識過程における様々な要因が絡んでくるはずなので、余分なパラメータは可能な限りコントロールしないといけないですし、
ある条件を決めたときにその時の視覚性能というのが量的に評価可能なのかは分かりませんけれど。

サブリミナル効果というのは例えば30fpsの映像中に1フレームだけ違う画像を忍ばせるというものですよね？
意識的には気付かないけれど、無意識には認識しているということでしょうか。
視覚器官のハード的にはその程度の違いは認識できる性能があるけれど、情報処理のソフト的部分ではフィルタリングされてしまうということですかね。

回答No.1

napochan19

映画は毎秒24コマのようです。ゲームでは30や60とそれより多いのに、なぜ映画のようにスムーズではないのでしょうか？fpsの大きさよりも画像の連続性自体の問題がありそうですね。

HPをご参考ください。

参考URL：

http://homepage1.nifty.com/metatron/zone-6/kin180-654.htm

お礼

ありがとうございます。

HPを見ました。聴覚に関する限界についてはその通りなのですが、
視覚に関するフレームレートの認識限界および最大解像度についてはよく分かりませんでした。

補足

認識限界という意味では2つ考えられそうです。

1つは、認識できる範囲。
つまり人間の視覚は何fps～何fpsまで動画として知覚できるのか、ということ。
（聴覚だと20Hz～20000Hzくらいですね）
（でも視覚の場合の上限ってどういう意味だろうか）

2つ目は解像度。
つまり何fpsの違いを認識できるのか、ということ。

質問に補足をしておきます。