28 Января 1999

С момента публикации размышлений о quake, кадрах в секунду и особенностях восприятия информации человеком пришло несколько откликов самого разного вида и свойства. Однако все они делились на две категории. Одна - "бред все это, не может быть", другая - "я сам видел и чувствую отличие 220 от 80".

Одно из самых интересных писем пришло от Андрея Шалькова, который работал с пилотами и профессиональныим тренажером-симулятором самолета на базе Silicon Graphics (Onyx2 - 8 x R10000 x 250Mhz). Частота обновления - 50 кадров в секунду.

Так вот, он утверждает, что профессиональный пилот чувствует задержку в ровно один кадр: "Самолет ведет себя так, как будто в люках - три тонны бомб. Но они ПУСТЫ!"

Отметим, что пилота это раздражает. Пойдем дальше. Вы не видели людей, которые различают 72 и 75 Гц развертки? Я вижу ежедневно за соседним компьютером. Женю раздражает развертка в 72 Гц, а вот 75 - уже терпимо.

Плавно повышаем частоту - 50, потом 75, теперь вот комментарий от человека, который играет на voodoo2 с теми самыми 220 кадрами в секунду: "Помнится, я пустил в бэкграунде стандартный виндовый cd-player, так играть сразу стало неприятно - секунд 5-6 все нормально, а потом 1 или 2 кадра пропускаются, ну или падает fps... и этот рывок очень сильно заметен, причем не на 'сознательном' уровне, что вот мол здесь - рывок, а я именно ощущал что что-то не то... как бы сначала все плавно-плавно, а потом рывок... сложно обьяснить, но мешает..."

Все это - на фоне ставшего уже классическим утверждения о том, что человек теряет способность различать отдельные кадры после пересечения границы в 24 кадра в секунду.

Так вот, фокус именно в том, что эта обобщенная формулировка хороша только для школьного учебника, и то не совсем. На самом деле когда кадров становится более 24 в секунду человек теряет способность различать их лишь на сознательном уровне!

В соответствии с современными представлениями, система обработки образов (в том числе и изображений) человека делится на три части: так называемый сенсорный регистр, кратковременную и долговременную память.

Сенсорный регистр - это тоже память. Но называют ее регистром (как и регистр процессора) за то, что емкость ее крайне мала, а скорость работы - напротив, крайне велика. Сенсорный регистр канала обработки визуальной информацией называют также иконической памятью (ИП) - за тот факт, что хранит она конкретно то, что "свалилось" из глаза, еще до того, как начнется какая-либо обработка. Ввиду ограниченности объема и принципиального устройства ИП информация не может храниться в ней долго. За 0.5 секунды, как показывают эксперименты, наступает "полураспад" сохраненного образа, а значит эффективно использовать иконическую память можно только в пределах нескольких сотен милисекунд. Кроме того, ИП (как и другие сенсорные регистры) способна освобождать себя от старой информации если поток информации поступающей слишком велик, чтобы ждать полсекунды.

Кратковременная память хранит информацию в течение порядка 30 секунд. То есть всю недолгую жизнь одной инкарнации среднего квейкера. :-)

Основное предназначение ИП - сохранить первозданный образ до того, как станет понятно, что в нем важно, а что - нет. Пропускная способность последующих "отделов" памяти ниже, и после ИП начинается "сортировка" - анализ информации "с пристрастием" - мозг вырабатывает критерии "ценности" тех или иных аспектов на данный момент и в соответствии с ними в кратковременную память попадает лишь то, что ценно.

Довольно интересен один изэкспериментов, посвященных анализу сенсорного регистра. С нашей с вами точки зрения этот эксперимент доказывает, что на пути от глаза к долговременной памяти есть два участка, и полоса пропускания у первого существенно выше, нежели у второго. Доказательство этого факта является ключевым в вопросе о том, достаточно ли пресловутых 20 КГц и 24 кадров в секунду с научной точки зрения. Что с практической недостаточно - и так ясно.

Эксперимент Сперлинга по изучению непосредственного отпечатка сенсорной информации. Фаза 1: Карточку с изображенным на ней квадратом из 9 букв предъявляют испытуемому в течение 50 мс. Обычно испытуемый воспроизводит на память 4 - 5 букв, вне зависимости от числа букв в карточке или длительности ее предъявления. Фаза 2: После карточки с 9 буквами предъявляется карточка, где прямоугольным значком отмечено место одной из них. Испытуемый должен назвать отмеченную букву и до предъявления карточки с меткой не знает, какая из 9 букв будет отмечена. при этом он почти всегда правильно называет помеченную букву. Значит, он в состоянии увидеть в одно мгновение все 9 букв, то есть больше, чем может сообщить в отчете. Фаза 3: Метка появляется не сразу же после букв, а с некоторым интервалом. Процент воспроизведения по мере увеличения интервала постепенно понижается, причем после интервала ок. 500 мс кривая выравнивается. При этом процент воспроизведения оказывается примерно равным 50.

Итак, мозг не в состоянии прожевать эти девять букв сразу. А вот любую по отдельности - пожалуйста. Нужно лишь, чтобы отбор производился прямо в сенсорном регистре. Более того - несмотря на то, что объем информации, которая выбирается из сенсорного регистра сильно ограничен, мозг в состоянии эффективно использовать тот факт, что ее там больше, чем он может "съесть". Иначе, собственно, этого регистра и не было бы. Мало того, мозг в состоянии отличать ситуации, когда сенсорный регистр наполнен "под завязку", и когда в него поступает ровно столько, сколько может забрать следующая ступень памяти.

Эффект этот чем-то напоминает палитру в старых видеокартах, которые могли показывать, к примеру, 2²⁴ разных цветов, но лишь 256 из них одновременно, на одном экране. И, тем не менее, всякий в состоянии отличить 256 из палитры в 2²⁴ и 256 из 256 возможных. Не так ли?

Хочу высказать благодарность за помощь в подготовке этого материала Евгении Завалишиной, которая снабдила меня информацией по эксперименту Сперлинга и сенсорной памяти. И могу. :-) А потому высказываю. :-)

Для тех, кто хочет написать свою операционную систему, но не знает, как это делать, найдено уникальное решение - кубики для писателя операционных систем. Что вам надо? Подсистему управления памяти? Вот. Драйвера? Вот. Своппер? Пожалуйста. Файловую систему? Аж несколько. Ядерный отладчик? Нет проблем. В общем, OSKit включает в себя "опилки" FreeBSD и Linux, из которых, если просто ссыпать их в одну коробку, уже некоторая несложная ОС получится сама собой. А если приложить руки, то кто знает, может вот тут-то и родится ОС будущего? :-)

Смех смехом, а в комплекте поставки - 31 библиотека функций, 500 страниц документации, примеры использования... неслабая работа.

"Раздолбать Микрософт пополам? Нечестно. Ограничить торговлю? нарушение свободы частного предпринимательства. Отделить подразделение ОС от прикладников? Слишком сложно. А давайте объявим импичмент Гейтсу!"

Довольно злая американская самоирония, не слишком связанная, собственно, с Микрософтом.