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Images par seconde

par Rigzen, le 15/05/2018 à 15:42 - 851 visites

Ce que je crois savoir:
-L'être humain peut distinguer un maximum d'environ 60 images par seconde.
-On arrive à faire la différence entre un écran LCD qui fait 100 Hz et 240 Hz.

Je dois me tromper quelques part. Il y a quelques choses que je ne dois pas comprendre correctement.

Pourquoi dit-on que l'on ne peut pas distinguer les images au delà de 60FPS mais qu'on fait la différence entre un écran LCD de 100Hz et de 240Hz ?

Réponse du Guichet du savoir

par gds_et, le 17/05/2018 à 10:21

Bonjour,

Nous allons tenter de vous répondre bien que nous soyons (très) loin d’être des experts…

Commençons par quelques précisions sur les capacités de l’œil humain et notre perception du mouvement sur un écran. Au cinéma la projection d’un film à 24 images par secondes suffit à créer l’illusion du mouvement. On a longtemps cru que ce phénomène était dû à la persistance rétinienne, mais c’est en fait notre cerveau et son interprétation des images qui crée ce qu’on appelle l’effet bêta :

« Pour nous donner l’impression d’un mouvement fluide et non saccadé, le mécanisme d’entraînement du projecteur doit présenter cette pellicule à la lampe lumineuse de l’appareil d’une façon particulière : non pas en continu, mais en immobilisant durant une fraction de seconde chaque image devant l’objectif du projecteur. Entre deux immobilisations, un obturateur vient s’interposer entre la lampe et la pellicule pour créer un noir qui empêche de voir le déplacement d’une image à l’autre.

Autrement dit, à chaque seconde, 24 images alterneraient avec 24 « noirs » sur l’écran de cinéma. Alterneraient, car en réalité, c’est deux fois plus d’images et de noirs qui se succèdent, soit 48. C’est que l’obturateur passe non seulement entre les images, mais aussi une fois sur l’image elle-même. Pourquoi ? Simplement parce que c’est à partir d’environ 50 images par seconde que notre œil cesse de percevoir le scintillement de l’alternance de la lumière et du noir et voit plutôt la projection comme une lumière continue.

On a longtemps invoqué un phénomène appelé « persistance rétinienne » pour expliquer l’arrêt du scintillement des images fixes autour de 50 images par seconde. On a même écrit pendant des décennies dans les traités sur le cinéma que ce phénomène était également à l’origine de l’illusion du mouvement que l’on expérimente sur le grand écran. Mais il semblerait que la véritable explication des deux phénomènes soit tout autre… »
Source : lecerveau.mcgill.ca

« LE CINÉMA: LA GRANDE ILLUSION VISUELLE

Au XXe siècle, le cinéma et la télévision ont contribué de façon non négligeable à la transmission des valeurs culturelles et sociales par la puissance d’évocation du réel qui les caractérise. On a longtemps cru que le phénomène de persistance rétinienne permettait d’expliquer pourquoi l’on ressent la succession d’images fixes d’un film comme des scènes en mouvement.

Comme ce phénomène nous permet de garder en mémoire une impression visuelle de quelques centaines de millisecondes après la disparition d’un stimulus, on a déduit qu’il pourrait « remplir les noirs » entre les images fixes qui nous sont projetées rapidement lors d’un film. De telle sorte, disait-on, que chaque image s’imprime sur la rétine avant que l’impression de la précédente ne soit complètement disparue, fondant pour ainsi dire les deux images ensemble et nous donnant l’impression de continuité du mouvement.
Cette explication de l’illusion du mouvement au cinéma a cependant été rejetée par les psychologues pour plusieurs raisons. D’abord parce que nous continuons d’avoir une impression de mouvement quand les images fixes nous sont présentées à un rythme aussi bas que dix images par secondes et même moins.

D’autres difficultés ont également été soulignées. Par exemple, le fait que si la persistance rétinienne jouait un rôle significatif pour créer l’illusion du mouvement, elle le ferait en empilant les nouvelles images sur les anciennes encore discernable, ce qui créerait, à cause du décalage de position entre les deux images, une traînée semblable à celle que crée les séries de photos qui décortiquent le mouvement.

Plus embêtant encore pour cette théorie, la persistance rétinienne n’apparaît qu’environ 50 millisecondes après la cessation de l’image. Or durant cette période, au moins deux images fixes sont vues par le spectateur lors d’une projection normale. Par conséquent la première image du film ne « persisterait » pas avant l’apparition de la deuxième, ce qui cause un sérieux problème à la thèse de la fusion des images persistantes pour assurer l’effet de mouvement…

L’illusion du mouvement au cinéma serait donc produite par un autre phénomène qu’on appelle l’effet bêta. Celui-ci se manifeste dès que deux images légèrement décalées sont présentées rapidement l’une à la suite de l’autre. Notre cerveau y voit alors automatiquement un mouvement, résultat du travail d’intégration des champs récepteurs des cellules rétiniennes et des différentes aires corticales visuelles impliquée dans la détection et l’orientation du mouvement.

Nous sommes donc en quelque sorte victimes de l’effet bêta chaque fois que nous voyons des images fixes se succéder rapidement devant nous : dans les films de fiction, de documentaire, d’animation, ou tout simplement dans les petits livres dont les images s’animent lorsque nous en feuilletons rapidement les pages (voir encadré).

Quant à la persistance rétinienne, elle s’est plutôt vue attribuer un rôle de réduction de l’effet de scintillement de l’image cinématographique causé par l’ouverture et la fermeture de l’obturateur du projecteur 48 fois par seconde. Mais même cette fonction a été remise en question… »
Source : lecerveau.mcgill.ca

« La fréquence à laquelle le scintillement causé par une succession d’images devient imperceptible pour notre système visuel est appelé le seuil de fusion d'une lumière scintillante. Ce seuil n’est pas absolu mais dépend du niveau d’illumination de l’image, étant plus élevé pour des images plus claires. Il dépend également de la région de la rétine où se projette l’image : les bâtonnets ont une réponse plus rapide que les cônes, de sorte que le scintillement peut parfois être vu dans notre champ de vision périphérique alors que notre vision centrale, assurée par la fovéa composée de cônes, en est dépourvue. »
Source : lecerveau.mcgill.ca


On sait donc qu’une succession de 10 images par secondes suffit à créer une illusion de mouvement, et que 48 images par seconde (successions alternatives d’images fixes éclairées et de noirs) suffisent au cinéma à réduire l’effet de scintillement. Sur un écran de télévision ou d’ordinateur, une valeur de 60fps est donc suffisante.

Il est plus difficile (voire impossible à l’heure actuelle) de définir une valeur maximum


Il est vrai qu’une fréquence de 60 images par secondes est suffisante pour que l’œil humain perçoive un mouvement fluide… la plupart du temps. Les mouvements rapides, en particulier en gaming (e-sport) sont moins bien restitués par un écran à 60hz que par un écran à 100hz, ce qui a tendance à donner un rendu flou. De plus, on considère que pour des images 3D il faut compter une image par œil (et non une image pour les deux yeux) ce qui nécessite de doubler la fréquence de rafraîchissement pour un bon confort visuel :

« La fréquence de rafraichissement

La fréquence de rafraichissement est indiquée en Hertz (Hz) et peut aller de 50 Hz à 144 Hz. Cela représente globalement le confort visuel et le nombre d’images qui sont affichées par seconde.
A noter : Il faut adapter cette fréquence à la capacité d’envoi de fréquences de votre carte graphique. »
Source : guide-gamer.fr

« A quoi correspond la fréquence de rafraîchissement ?

La fréquence de rafraichissement correspond au nombre d’images que votre écran peut afficher par seconde. Elle va beaucoup jouer sur votre confort visuel.
On entend souvent qu’une fréquence d’affichage supérieure à 60 Hz n’est pas utile car l’oeil ne peut pas voir plus de 60 images par secondes mais c’est en partie faux car un écran de plus de 120 Hz va rendre une image beaucoup plus fluide et que l’oeil comprendra plus rapidement et plus efficacement les images et les informations à l’écran. Aussi, pour afficher des images en 3D, il est nécessaire d’avoir une image par oeil, et donc un écran d’un minimum de 120 Hz.
A noter que pour une personne épileptique, il est recommandé d’avoir un écran affichant un minimum de 100 images par secondes, un écran 120 Hz ou 144 Hz est donc conseillé.
La fréquence d’affichage de la dalle à 144 Hz va permettre de retranscrire les images avec une excellente fluidité et les gamers l’ayant testé ont beaucoup de mal à repasser à une fréquence plus basse par la suite. »
Source : guide-gamer.fr


Les sources que nous avons consultées semblent toutes confirmer que la différence est perceptible quand on passe de 60hz à 100, 120 ou 144hz (sachant que les individus ne sont pas tous sensibles de la même manière à ces différentes fréquences). En revanche la pertinence d’une fréquence à 240hz, même si elle apporte une amélioration, convainc moins les testeurs :
- Les moniteurs 240 Hz, à quoi ça sert ? La mécanique du fluide, gamekult.com
- Test d’un moniteur 240 Hz: surestimé ou pas? digitec.ch
- Test : Alienware 25, oui le 240 Hz apporte un vrai plus, mais... Du gaming en avance sur son temps, un peu trop. tomshardware.fr

Notons que si vous avez un écran 240 Hz, mais que votre PC n’a que 100 fps, l’image ne sera pas actualisée 240 fois par seconde, mais une centaine de fois environ… il ne sert donc pas à grand chose d’avoir un écran 240hz si votre processeur ne peut pas suivre.


Bonne journée.
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