От клавиатурата до фотона: какво влияние оказва закъснението на системата в игрите и при въвеждането на текст

11
1284

В серия от няколко статии ще разгледаме какво е влиянието на латентността на компютърната система при въвеждането на текст от клавиатурата и при игрите. Общата латентност оказва огромно влияние върху много бързото въвеждане на текст от клавиатурата – нещо, на което професионалистите в тази област обръщат огромно внимание. Това закъснение е също така изключително важно при игрите, понеже се добавя към времето на реакция на професионалния геймър. Ясно е, че общата латентност от натискането на клавиш до появата на реакция на дисплея се образува от бързодействието на клавиатурата, от софтуера и от времето на реакция на монитора. Ще започнем с човешкия фактор и ще приключим със самостоятелното сглобяване на несложно устройство, което може да измери общата латентност от натискането на клавиш на клавиатурата до проявата на реакция на екрана на дисплея. В началото започваме с материала на Pavel Fatin, написан през 2015 година.

Да въвеждаш с удоволствие

В тази статия аз изследвам човешките и машинните аспекти на латентността при въвеждането на текст и предлагам експериментални данни за това забавяне при използването на по-популярните текстови редактори, които се използват и за писане на сорс код.

В наши дни латентността стана много гореща тема в компютърния свят. Вече има клавиатури със съвсем нисък тайминг, монитори с кадрова честота 144 Hz, специални технологии за намаляване на забавянето, като например FreeSync и G-Sync, и какво ли още не. Разбира се, голяма част от всичко това си е чист маркетинг, но истината е, че вече може да се направи компютърна система с ниска латентност – нещо което е твърде желателно.

Очевидно е, че първите, които ще спечелят от едно подобно подобрение на компютърната система са геймърите. А в някои области латентността на системата е решаващ фактор – във виртуалната реалност забавянето дори и от 1 милисекунда е фатално. А какво да кажем за програмистите? На тях им се налага много бързо да въвеждат своя сорс код и бавната реакция на системата на натискането на клавишите на клавиатурата може да доведе до изпускането на символи и други твърде неприятни ефекти. Трябва ли да въвеждаме на клавиатурата с удоволствие, за да разработваме софтуер с удоволствие? Нека се задълбочим малко повече.

Човешкият фактор

Латентността или забавянето на въвеждането на информация чрез клавиатурата е интервалът от време от натискането на клавиш на клавиатурата до възникването на някаква промяна върху екрана на дисплея. Изглежда просто, но не бива да се заблуждаваме: въздействието на тази латентност при въвеждането с помощта на клавиатура е твърде сложен процес, понеже това въвеждане на данни е една удивителна проява на на точно съгласувани действия на нашето тяло и нашата нервна система.

Да започнем с основите – трябва ли изобщо да се безпокоим от това забавяне? Сякаш не бързаме чак толкова – въвеждаме си каквото трябва, а резултатът можем да видим по-късно и ако се налага, да поправим каквото трябва. Няколко секунди не са решаващи нали така? Съвсем не е така.

Обратната връзка

Човекът не просто така въвежда каквото пожелае – необходима е обратна връзка, а за да се направи това, нашите чувства образуват затворен контур на управление, включващ нашите движения. Зрителният образ не е само резултат от въвеждането – той е неразделна част от този процес.

Колкото по-пълна обратна връзка имаме при работа с клавиатурата, толкова по-добре се справяме. Знаем, че можем да въвеждаме с клавиатурата и със затворени очи. Можем да продължим да въвеждаме, дори и ако си запушим ушите и разчитаме само на тактилните усещания от своите пръсти. Но ако блокираме и този последен канал на обратна връзка, то въвеждането с помощта на клавиатура става невъзможно. Но тъй като зрението е доминиращото усещане и е единственият начин за получаването на достоверни данни за допуснатите грешки при въвеждането, то зрителната обратна връзка има най-голямо значение.

Намаляването на латентността води до „скъсяването“ на веригата на обратната връзка, благодарение на което въвеждането става по-лесно, с по-висока скорост и с голяма точност. Това е ясно, но каква е разумната граница? В края на краища човекът реагира изключително бавно – пътят „дотам и обратно“ – от усещането до предаването на това усещане до съзнанието и след това обратно до мускулите, отнема около 200 милисекунди! Разбира се, чрез тренировки тази реакция може да бъде ускорена, като при някои хора тя достига 100 милисекунди. Звучи добре, но в това също няма особен смисъл.

Моторните умения

Споменете си вашите първи опити за използване на компютърната клавиатура, Навярно са ви трябвали много секунди, докато откриете необходимия клавиш, да го натиснете и след това да проверите резултата на екрана – този процес изисква пълно съсредоточване, подобно на шофирането на съвсем начинаещите. Но след като минат месеци и години, сега вече потресаващо бързо въвеждате информация с помощта на клавиатурата, като всичко става бързо и полуавтоматично – вече не мислите къде се намират различните клавиши и навярно изобщо не гледате клавиатурата. Практиката си казва думата. Този процес се нарича придобиване на моторни умения. Когато това умение достигне своята автономна фаза, всичко става автоматично, без да се отвлича вниманието върху разположението на клавишите, пръстите, натискането и т.н.

Формално казано, процесът на въвеждане на информация чрез клавиатурата е процес на управление на движението осъществявано от сензорно моторната система на човека. Самото въвеждане на текст или данни се осъществява чрез координирани движения на малките мускулни групи и то изключително силно зависи от обратната връзка. Времето на реакция на човека има значение само при оправянето на допуснатите грешки.

Но дори и полуавтоматичните процеси при извършването на тази дейност са ограничени от зрителната латентност и всяка една обратна връзка, която би могла да се използва е добре дошла. Зрителната система на човека има нужда от около 40 милисекунди, за да предаде за обработка получената от очите информация. Тази реакция също може да бъде подобрена с помощта на тренировки. Има мнения, че 20 милисекунди закъснение на реакцията на зрителната система биха били приемливи. И тук не е съвсем така.

Вътрешният модел

Преди всичко да уточним, че всяко едно външно закъснение се добавя към зрителната латентност. Това означава, че всяко едно закъснение има значение. Но моторната система на човека „знае“ няколко трика, за да реагира по-бързо.

За да се противопостави на латентностите на сензорните органи и нервната система, системата за управление движенията на човека използва специален неврален процес, известен с термина Вътрешен модел или моторен контрол. Този процес имитира отклика (реакцията) на човека още преди да е пристигнал сигналът на обратната връзка. Използва се изпреварващо моделиране на процеса. Допълнителният инверсен модел е предназначен за прогнозиране на отклика (реакцията) на човека на базата на текущата обратна връзка.

Латентността не влияе директно на контура на обратната връзка, но въздейства именно на този вътрешен модел на процеса на въвеждане с клавиатура. В резултат от това се образува нелинейна система, при която дори и най-малкото забавяне във веригата на обратната връзка води до значителни нарушения при въвеждането с помощта на компютърна клавиатура. Получават се неосъзнати грешки на думи, които се забелязват сравнително късно и силно забавят въвеждането.

Мултисензорната интеграция

Зрителният образ не е единствената обратна връзка при въвеждане на информация с помощта на клавиатурата. Ние ясно чуваме звука при натискането на клавишите, усещаме техния натиск върху пръстите си, възприемаме положението на ръцете си и пръстите си върху клавиатурата.

Всяко едно от тези усещания се обработва отделно, като нервната система определя дали да използва или да не използва дадена група сигнали. Тук проблемът е следният: когато мозъкът веднага получава сигналите от другите органи на чувства, а изображението пристига с известно забавяне, то ситуацията с използването на клавиатурата значително се усложнява.

Нервната система може до известна степен да се адаптира към една постоянна латентност на зрителната обратна връзка, само че латентността на компютърната система никога не е еднаква и постоянна. Това създава проблеми при много бързото въвеждане на информация. Мозъкът започва да се двоуми, понеже не се знае каква ще е латентността при въвеждането на следващия символ.

Обобщение

Нека да направим списък с ключовите моменти:

  • Въвеждането на информация с помощта на компютърна клавиатура е сложен полуавтоматичен процес, който изисква години за усвояване
  • На самия процес на въвеждане на данни оказват влияние дори и няколко милисекунди латентност в зрителната обратна връзка
  • При този полуавтоматичен процес човешкото съзнание не може да осъзнае наличието на подобна латентност, но въпреки това, тя оказа огромно влияние върху бързото въвеждане, върху гейминга, върху виртуалната реалност и т.н.
  • Хората силно се различават по възприемчивостта и толерантността си относително тази латентност

А ето как тази латентност влияе на самия процес на въвеждане с помощта на клавиатурата, като се проявяват няколко ефекта:

  • Въвеждането се забавя
  • Броят на грешките и поправките нарастват
  • Очите се уморяват по-бързо, понеже зрително-сетивната система е претоварена
  • Мускулите се уморяват по-бързо, понеже управлението на движенията става по-неопределено
  • Целият процес изисква пълно и осъзнато внимание, а това може да доведе до умствена преумора и неврози

Конкретното въздействие на тази латентност зависи от много фактори, включително нейното конкретно разпределение – използван хардуер (клавиатура, бърз компютър, монитор), видът на редактора (само текст или и сорс код), вид на дейността (писане или редактиране), метода на въвеждане (обикновен или сляпо печатане), спецификата на вашето зрение, вашата моторика, персоналните предпочитания и т.н.

Разбира се, влиянието на тази латентност изобщо не е приятно. Но съвсем логично, чрез намаляване на закъснението на зрителната обратна връзка можем да подобрим редица аспекти на въвеждането (разбира се, не става дума само за въвеждане на текст).

Има голям брой научни изследвания, които потвърждават казаното дотук. От тази информация може да се направи следния важен извод:

Латентността на зрителната обратна връзка, която получаваме от натискането на клавиш до дисплея на компютърната система има огромно въздействие върху поведението на оператора и на неговата удовлетвореност от работата.


Край на първа част. Дотук имаше повече теория и физиология, но в следващата част ще се спрем на влиянието на хардуера върху латентността от натискането на клавиш на компютърната клавиатура до появата на съответната реакция на екрана. Ще разгледаме какво е влиянието на операционната система върху много бързото въвеждане, какво закъснение добавят различните текстови редактори и какво се случва в една виртуална среда.

4 4 гласа
Оценете статията
Абонирай се
Извести ме за
guest
11 Коментара
стари
нови оценка
Отзиви
Всички коментари