提高分辨率和屏幕尺寸的小FPS目標(biāo)的瞄準(zhǔn)時(shí)間

如今，大多數(shù)電子競技專業(yè)人士傾向于使用高刷新率 240 或 360 Hz 的顯示器，其中大部分顯示器的對角線尺寸為 24 至 25 英寸，分辨率為 1080p 。在過去，我們已經(jīng)看到更高的刷新率有助于提高性能， 特別是因?yàn)樗鼈兙哂休^低的系統(tǒng)延遲 。許多生產(chǎn)力用戶更喜歡更高的分辨率和屏幕尺寸，傾向于 27 到 32 英寸的對角線和 1440p 到 4k 的分辨率。

隨著 CES 上公布的最新產(chǎn)品， 27 〃 1440p360 Hz 顯示器將很快面世，因此我們開始尋找一種情況，即這種顯示器的假設(shè)優(yōu)勢可以在第一人稱射擊游戲（ FPS ）中看到（圖 1 ）。

圖 1 小目標(biāo)實(shí)驗(yàn)旨在測試 360 Hz 時(shí) 24.5 〃 1080p 和 27 〃 1440p 之間的差異。請注意，目標(biāo)（綠色）如此之小，以至于在 1080p 屏幕截圖中幾乎看不到它們。在 1440p 時(shí)，它們變得更加明顯。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

我們設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)集中在非常小的目標(biāo)上（圖 1 ），這些目標(biāo)可以被認(rèn)為是 Valorant 、 CS:GO 或 PUBG 等游戲中中中長距離頭像的代理。對于這樣的小目標(biāo)，我們可以假設(shè)，與低分辨率監(jiān)視器相比，高分辨率監(jiān)視器將更準(zhǔn)確地顯示目標(biāo)的邊緣。事實(shí)上，基于 1440p 時(shí)可用的總像素?cái)?shù)是 1080p 時(shí)的兩倍，我們可以估計(jì)任何給定目標(biāo)的像素?cái)?shù)大約是 1440p 時(shí)的兩倍。除了這些額外的像素外，更大的屏幕使目標(biāo)本身根據(jù)額外的 2.5 英寸對角線（ 24.5 英寸 vs 27 英寸）覆蓋更大的區(qū)域。

我們選擇的目標(biāo)任務(wù)是讓每個(gè)用戶完成一系列隨機(jī)目標(biāo)消除，其中一組四個(gè)目標(biāo)在任務(wù)開始時(shí)同時(shí)出現(xiàn)，并且當(dāng)玩家每次單擊所有四個(gè)目標(biāo)一次時(shí)，任務(wù)即被視為完成。這使得任務(wù)完成時(shí)間或“瞄準(zhǔn)時(shí)間”成為一個(gè)負(fù)指標(biāo)；瞄準(zhǔn)時(shí)間越短越好。

作為次要措施，我們可以考慮球員的準(zhǔn)確性，或者點(diǎn)擊總數(shù)。由于拍攝需要時(shí)間，我們希望這些措施相互關(guān)聯(lián)，因此較低的瞄準(zhǔn)時(shí)間應(yīng)與較高的精度和較低的拍攝次數(shù)相對應(yīng)。

為了驗(yàn)證我們的假設(shè)，即更大、更高分辨率的顯示器有助于玩家更快地點(diǎn)擊一系列目標(biāo)，我們在 FPS 研究平臺 第一人稱科學(xué) 中實(shí)現(xiàn)了上述任務(wù)。這是一個(gè)類似于商用 aim 訓(xùn)練器的程序，但允許對游戲循環(huán)和硬件配置進(jìn)行仔細(xì)的低級控制。如果你想親自嘗試這個(gè)任務(wù)，你可以在 Github下載這個(gè)特殊的實(shí)驗(yàn)。

我們讓 13 名 NVIDIA 員工在兩臺不同的顯示器上分別完成 75 次這項(xiàng)任務(wù)（共 5 個(gè)模塊，共 15 次試驗(yàn)）。第一款是 24.5 英寸 1080p360 赫茲 Alienware 25 ，第二款是 27 英寸 1440p360 赫茲華碩 ROG Swift PG27AQN 。每個(gè)用戶大約需要 20 分鐘來完成所有 150 次試驗(yàn)（每個(gè)顯示器上 75 次）。我們使用了一個(gè)平衡的隨機(jī)順序，每個(gè)參與者都可以選擇在任何時(shí)候拒絕或停止參與。其中一名參與者在執(zhí)行任務(wù)時(shí)遇到困難，因此我們將該用戶的結(jié)果從以下分析中排除。剩下的 12 名參與者平衡了展示順序。

任務(wù)完成時(shí)間

作為成功的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，我們衡量了每個(gè)試驗(yàn)完成所需的時(shí)間。在圖 2 中的直方圖圖中，您可以看到這些時(shí)間的分布，這些時(shí)間由屏幕大小著色。雖然兩種顯示器的時(shí)間分布大致相同，但您可以看到，對于更大、更高分辨率的顯示器，在任務(wù)完成時(shí)間的低端會(huì)有稍微多的試驗(yàn)，而對于更小、更低分辨率的顯示器，則會(huì)有稍微多的高完成時(shí)間。請記住，這兩個(gè)顯示器都設(shè)置為以 360 Hz 的頻率更新。

圖2 任務(wù)完成時(shí)間直方圖

圖 2 顯示，雖然 24 英寸和 27 英寸監(jiān)視器導(dǎo)致了類似的任務(wù)完成時(shí)間，但 27 英寸 1440p 360 Hz 監(jiān)視器的總體分布有一個(gè)小的轉(zhuǎn)變，即更快的完成時(shí)間。

24.5 英寸 1080p 試驗(yàn)的平均完成時(shí)間為 3.75 秒，而 27 英寸 1440p 顯示器的平均完成時(shí)間為 3.64 秒。因此，該實(shí)驗(yàn)平均完成時(shí)間的改善為 111 ms 。我們對該數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩兩 t 檢驗(yàn)，表明這些平均值的差異對于我們納入分析的 900 個(gè)試驗(yàn)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ p – 值= 0.000325 ）。

我們還考慮了每個(gè)用戶的完成時(shí)間（圖 3 ）。當(dāng)移動(dòng)到較大的監(jiān)視器時(shí)，四個(gè)用戶的任務(wù)完成時(shí)間略有增加。大多數(shù)用戶（ 8 ）在大屏幕上顯示任務(wù)完成時(shí)間縮短。雖然平均改進(jìn)明顯在該任務(wù)目標(biāo)時(shí)間的正常每個(gè)用戶變化范圍內(nèi)，但這些用戶中仍有很大的改進(jìn)趨勢。大多數(shù)用戶在 27 英寸、 1440p 、 360 Hz 的顯示器上顯示完成時(shí)間縮短。

圖 3 按顯示大小列出的每用戶（匿名）任務(wù)完成時(shí)間

精確

我想預(yù)先聲明，所有關(guān)于準(zhǔn)確性的成對 t 測試都不能達(dá)到顯著性，因此準(zhǔn)確性的差異不應(yīng)被視為具有統(tǒng)計(jì)顯著性。還需要注意的是，每次試驗(yàn)的準(zhǔn)確度完全取決于為消除目標(biāo)而進(jìn)行的射擊次數(shù)。

從圖 4 中的精度和放炮柱狀圖可以看出，每一個(gè)額外的放炮都會(huì)按比例降低該輪的精度，因?yàn)榫扔?jì)算為命中率/放炮率。假設(shè)每個(gè)試驗(yàn)中有四個(gè)目標(biāo)，命中率始終為 4 ，因此每次試驗(yàn)的準(zhǔn)確度是從一小組特定值（ 4 / 4 、 4 / 5 、 4 / 6 等）中選擇的。

圖 4 準(zhǔn)確度和放炮次數(shù)直方圖，兩者呈反比關(guān)系。

如果相反，我們總結(jié)了所有點(diǎn)擊和所有鏡頭在每個(gè)用戶的所有試驗(yàn)，我們可以考慮每個(gè)用戶的準(zhǔn)確性。下圖顯示了我們研究中每個(gè)用戶 24.5 〃 1080p 和 27 〃 1440p 的準(zhǔn)確度結(jié)果。在所有用戶中， 1080p 顯示屏的平均準(zhǔn)確率為 81.78% ， 1440p 顯示屏的平均準(zhǔn)確率為 82.34% ，因此準(zhǔn)確率提高了 0.56% 。同樣，在兩兩 t 檢驗(yàn)中，平均準(zhǔn)確度的這種變化在統(tǒng)計(jì)學(xué)上并不顯著。雖然這可能是導(dǎo)致任務(wù)完成時(shí)間差異的一個(gè)次要因素，但在統(tǒng)計(jì)上有顯著性。

圖 5 每用戶 acc u racy 的結(jié)果好壞參半

圖 5 顯示，與圖 3 所示的任務(wù)完成時(shí)間相比，每個(gè)用戶的準(zhǔn)確度有更多的混合結(jié)果。雖然你可以用更大的顯示器更快地瞄準(zhǔn)，但這似乎是由于瞄準(zhǔn)速度的提高，而不是精度的顯著變化。

結(jié)論

由于該實(shí)驗(yàn)將物理顯示尺寸的變化與顯示分辨率的變化相結(jié)合，因此從結(jié)果中不清楚尺寸或分辨率對任務(wù)完成時(shí)間的差異可能有多大的影響。需要進(jìn)一步的研究來分離這些因素。

我們選擇的任務(wù)也是為了找到一個(gè)瞄準(zhǔn)挑戰(zhàn)，在這個(gè)挑戰(zhàn)中，顯示器的大小和分辨率可能會(huì)產(chǎn)生影響。對于任何給定的 FPS 游戲，您可能會(huì)在實(shí)踐中或多或少地發(fā)現(xiàn)這種類型的任務(wù)，這些結(jié)果的價(jià)值取決于游戲、角色、技能水平和許多其他因素。

我們從這些結(jié)果得出結(jié)論，對于那些經(jīng)常瞄準(zhǔn)小目標(biāo)并希望盡快擊中目標(biāo)的玩家來說，從 24.5 英寸 1080p 360 Hz 顯示器升級到今年晚些時(shí)候最新和最棒的 27 英寸 1440p 360 Hz 顯示器，有一點(diǎn)實(shí)際好處。

關(guān)于作者

Josef Spjut 是 NVIDIA 的高級研究科學(xué)家，致力于新的人類體驗(yàn)，例如電子競技和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。他的研究興趣包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、光線追蹤、視頻游戲和高性能人機(jī)交互。在加入 NVIDIA 之前，他是 Harvey Mudd College 的工程學(xué)客座助理教授。 Josef 獲得了博士學(xué)位。來自猶他大學(xué)和學(xué)士學(xué)位來自加州大學(xué)河濱分校，計(jì)算機(jī)工程專業(yè)。

審核編輯：郭婷