提高分辨率和屏幕尺寸的小FPS目标的瞄准时间

如今，大多数电子竞技专业人士倾向于使用高刷新率 240 或 360 Hz 的显示器，其中大部分显示器的对角线尺寸为 24 至 25 英寸，分辨率为 1080p 。在过去，我们已经看到更高的刷新率有助于提高性能， 特别是因为它们具有较低的系统延迟 。许多生产力用户更喜欢更高的分辨率和屏幕尺寸，倾向于 27 到 32 英寸的对角线和 1440p 到 4k 的分辨率。

随着 CES 上公布的最新产品， 27 〃 1440p360 Hz 显示器将很快面世，因此我们开始寻找一种情况，即这种显示器的假设优势可以在第一人称射击游戏（ FPS ）中看到（图 1 ）。

图 1 小目标实验旨在测试 360 Hz 时 24.5 〃 1080p 和 27 〃 1440p 之间的差异。请注意，目标（绿色）如此之小，以至于在 1080p 屏幕截图中几乎看不到它们。在 1440p 时，它们变得更加明显。

实验设计

我们设计的实验集中在非常小的目标上（图 1 ），这些目标可以被认为是 Valorant 、 CS:GO 或 PUBG 等游戏中中中长距离头像的代理。对于这样的小目标，我们可以假设，与低分辨率监视器相比，高分辨率监视器将更准确地显示目标的边缘。事实上，基于 1440p 时可用的总像素数是 1080p 时的两倍，我们可以估计任何给定目标的像素数大约是 1440p 时的两倍。除了这些额外的像素外，更大的屏幕使目标本身根据额外的 2.5 英寸对角线（ 24.5 英寸 vs 27 英寸）覆盖更大的区域。

我们选择的目标任务是让每个用户完成一系列随机目标消除，其中一组四个目标在任务开始时同时出现，并且当玩家每次单击所有四个目标一次时，任务即被视为完成。这使得任务完成时间或“瞄准时间”成为一个负指标；瞄准时间越短越好。

作为次要措施，我们可以考虑球员的准确性，或者点击总数。由于拍摄需要时间，我们希望这些措施相互关联，因此较低的瞄准时间应与较高的精度和较低的拍摄次数相对应。

为了验证我们的假设，即更大、更高分辨率的显示器有助于玩家更快地点击一系列目标，我们在 FPS 研究平台 第一人称科学 中实现了上述任务。这是一个类似于商用 aim 训练器的程序，但允许对游戏循环和硬件配置进行仔细的低级控制。如果你想亲自尝试这个任务，你可以在 Github下载这个特殊的实验。

我们让 13 名 NVIDIA 员工在两台不同的显示器上分别完成 75 次这项任务（共 5 个模块，共 15 次试验）。第一款是 24.5 英寸 1080p360 赫兹 Alienware 25 ，第二款是 27 英寸 1440p360 赫兹华硕 ROG Swift PG27AQN 。每个用户大约需要 20 分钟来完成所有 150 次试验（每个显示器上 75 次）。我们使用了一个平衡的随机顺序，每个参与者都可以选择在任何时候拒绝或停止参与。其中一名参与者在执行任务时遇到困难，因此我们将该用户的结果从以下分析中排除。剩下的 12 名参与者平衡了展示顺序。

任务完成时间

作为成功的主要衡量标准，我们衡量了每个试验完成所需的时间。在图 2 中的直方图图中，您可以看到这些时间的分布，这些时间由屏幕大小着色。虽然两种显示器的时间分布大致相同，但您可以看到，对于更大、更高分辨率的显示器，在任务完成时间的低端会有稍微多的试验，而对于更小、更低分辨率的显示器，则会有稍微多的高完成时间。请记住，这两个显示器都设置为以 360 Hz 的频率更新。

 

 

图2 任务完成时间直方图

图 2 显示，虽然 24 英寸和 27 英寸监视器导致了类似的任务完成时间，但 27 英寸 1440p 360 Hz 监视器的总体分布有一个小的转变，即更快的完成时间。

24.5 英寸 1080p 试验的平均完成时间为 3.75 秒，而 27 英寸 1440p 显示器的平均完成时间为 3.64 秒。因此，该实验平均完成时间的改善为 111 ms 。我们对该数据进行了两两 t 检验，表明这些平均值的差异对于我们纳入分析的 900 个试验具有统计学意义（ p – 值= 0.000325 ）。

我们还考虑了每个用户的完成时间（图 3 ）。当移动到较大的监视器时，四个用户的任务完成时间略有增加。大多数用户（ 8 ）在大屏幕上显示任务完成时间缩短。虽然平均改进明显在该任务目标时间的正常每个用户变化范围内，但这些用户中仍有很大的改进趋势。大多数用户在 27 英寸、 1440p 、 360 Hz 的显示器上显示完成时间缩短。

 

 

图 3 按显示大小列出的每用户（匿名）任务完成时间

精确

我想预先声明，所有关于准确性的成对 t 测试都不能达到显著性，因此准确性的差异不应被视为具有统计显著性。还需要注意的是，每次试验的准确度完全取决于为消除目标而进行的射击次数。

从图 4 中的精度和放炮柱状图可以看出，每一个额外的放炮都会按比例降低该轮的精度，因为精度计算为命中率/放炮率。假设每个试验中有四个目标，命中率始终为 4 ，因此每次试验的准确度是从一小组特定值（ 4 / 4 、 4 / 5 、 4 / 6 等）中选择的。

图 4 准确度和放炮次数直方图，两者呈反比关系。

如果相反，我们总结了所有点击和所有镜头在每个用户的所有试验，我们可以考虑每个用户的准确性。下图显示了我们研究中每个用户 24.5 〃 1080p 和 27 〃 1440p 的准确度结果。在所有用户中， 1080p 显示屏的平均准确率为 81.78% ， 1440p 显示屏的平均准确率为 82.34% ，因此准确率提高了 0.56% 。同样，在两两 t 检验中，平均准确度的这种变化在统计学上并不显著。虽然这可能是导致任务完成时间差异的一个次要因素，但在统计上有显著性。

图 5 每用户 acc u racy 的结果好坏参半

图 5 显示，与图 3 所示的任务完成时间相比，每个用户的准确度有更多的混合结果。虽然你可以用更大的显示器更快地瞄准，但这似乎是由于瞄准速度的提高，而不是精度的显著变化。

结论

由于该实验将物理显示尺寸的变化与显示分辨率的变化相结合，因此从结果中不清楚尺寸或分辨率对任务完成时间的差异可能有多大的影响。需要进一步的研究来分离这些因素。

我们选择的任务也是为了找到一个瞄准挑战，在这个挑战中，显示器的大小和分辨率可能会产生影响。对于任何给定的 FPS 游戏，您可能会在实践中或多或少地发现这种类型的任务，这些结果的价值取决于游戏、角色、技能水平和许多其他因素。

我们从这些结果得出结论，对于那些经常瞄准小目标并希望尽快击中目标的玩家来说，从 24.5 英寸 1080p 360 Hz 显示器升级到今年晚些时候最新和最棒的 27 英寸 1440p 360 Hz 显示器，有一点实际好处。

关于作者

Josef Spjut 是 NVIDIA 的高级研究科学家，致力于新的人类体验，例如电子竞技和增强现实。他的研究兴趣包括计算机图形学、光线追踪、视频游戏和高性能人机交互。在加入 NVIDIA 之前，他是 Harvey Mudd College 的工程学客座助理教授。 Josef 获得了博士学位。来自犹他大学和学士学位来自加州大学河滨分校，计算机工程专业。

审核编辑：郭婷