Pertanyaan mengenai berapa laju bingkai per detik (FPS) yang dapat ditangkap oleh mata manusia adalah salah satu topik yang paling sering diperdebatkan dalam dunia teknologi, khususnya dalam industri permainan video (gaming) dan produksi film. Seringkali muncul klaim bahwa mata manusia hanya mampu melihat hingga 30, 60, atau bahkan 120 FPS. Kenyataannya, visi manusia jauh lebih kompleks dan dinamis daripada sekadar angka statis yang disamakan dengan kemampuan kamera digital atau layar monitor.
Untuk memahami sepenuhnya kapasitas penglihatan temporal kita, kita harus meninggalkan gagasan bahwa mata beroperasi seperti kamera video dengan laju bingkai yang tetap. Mata dan otak bekerja sebagai sebuah sistem penerima, pemroses, dan penginterpretasi informasi visual yang sangat adaptif. Kapasitas ini tidak hanya dipengaruhi oleh biologi retina, tetapi juga oleh kondisi lingkungan, jenis stimulus, dan yang paling penting, kecepatan pemrosesan saraf yang terlibat.
Sebelum membahas angka-angka spesifik, penting untuk mengulas anatomi dan fisiologi dasar yang memungkinkan kita merasakan gerakan. Kemampuan mata untuk mendeteksi perubahan cepat, yang dikenal sebagai resolusi temporal, bergantung pada kecepatan respons fotoreseptor (sel batang dan kerucut) dan laju transmisi sinyal melalui saraf optik ke korteks visual.
Retina, lapisan peka cahaya di bagian belakang mata, mengandung miliaran fotoreseptor. Dua jenis utama sel ini memiliki peran yang berbeda dalam menentukan resolusi temporal kita:
Sel batang sangat sensitif terhadap cahaya redup dan bertanggung jawab atas penglihatan skotopik (malam). Meskipun sangat sensitif, sel batang memiliki respons temporal yang lambat. Mereka membutuhkan waktu lebih lama untuk ‘mengisi ulang’ pigmen fotoreseptif mereka (rhodopsin) setelah terpapar cahaya. Keterlambatan ini membuat sel batang kurang efektif dalam mendeteksi gerakan cepat atau kedipan frekuensi tinggi.
Sel kerucut bertanggung jawab atas penglihatan fotopik (siang hari) dan persepsi warna. Sel kerucut, terutama yang terkonsentrasi di fovea (pusat retina), memiliki respons temporal yang jauh lebih cepat daripada sel batang. Kecepatan reaksi ini adalah kunci mengapa resolusi temporal kita tertinggi dalam kondisi cahaya terang. Ketika mata fokus pada stimulus yang bergerak cepat, sel kerucutlah yang mengirimkan sinyal visual berkecepatan tinggi ke otak.
Ilustrasi perbedaan kecepatan respons antara sel kerucut (cepat, resolusi temporal tinggi) dan sel batang (lambat, sensitivitas cahaya tinggi) di retina.
Setelah cahaya diubah menjadi sinyal listrik oleh fotoreseptor, sinyal ini melakukan perjalanan melalui jaringan kompleks sel bipolar, sel amakrin, dan sel ganglion, sebelum akhirnya membentuk saraf optik. Kecepatan pengolahan ini bukanlah kecepatan yang seragam, melainkan tergantung pada efisiensi sinaps dan jalur saraf.
Sistem visual manusia memiliki kemampuan adaptasi yang luar biasa. Jika Anda melihat satu bingkai statis, sistem bekerja perlahan. Namun, jika ada perubahan cepat, seperti gerakan predator, sel-sel ganglion spesifik (terutama yang responsif terhadap transien) dapat meningkatkan laju penembakan mereka secara drastis untuk mengirimkan informasi perubahan tersebut secepat mungkin. Ini adalah mekanisme yang memungkinkan kita mendeteksi objek yang bergerak cepat bahkan ketika kita tidak bisa secara sadar mengidentifikasi setiap bingkainya.
Metode ilmiah standar untuk mengukur resolusi temporal mata bukanlah dengan menghitung 'berapa banyak bingkai' yang dilihat, melainkan dengan menentukan Ambang Batas Fusi Kedipan (Critical Flicker Fusion Threshold – CFF).
CFF adalah frekuensi di mana stimulus cahaya yang berkedip-kedip (on/off) dipersepsikan sebagai cahaya yang stabil dan berkelanjutan. Jika frekuensi kedipan berada di bawah CFF, kita melihat kedipan; jika di atas, kita melihat cahaya stabil (fusi). CFF diukur dalam Hertz (Hz), yang secara kasar dapat diterjemahkan ke dalam kemampuan mata untuk memproses perubahan visual per detik.
Secara umum, CFF mata manusia normal berada di kisaran 50 hingga 60 Hz dalam kondisi pencahayaan rata-rata. Namun, angka ini sangat fluktuatif dan dapat ditingkatkan secara signifikan oleh berbagai faktor, yang merupakan inti dari perdebatan FPS.
CFF bukanlah nilai yang tetap. Para peneliti telah menunjukkan bahwa batas fusi kedipan dapat naik hingga 80, 90, 100 Hz, atau bahkan lebih dalam kondisi optimal:
Penting untuk membedakan antara CFF (fusi kedipan) dan deteksi gerakan cepat. Meskipun CFF mengukur kapan cahaya stabil, mata manusia memiliki kemampuan yang jauh lebih baik untuk mendeteksi perubahan cepat yang tidak terduga, seperti kilatan cahaya sangat pendek atau pergerakan objek yang melintasi bidang pandang.
Studi yang melibatkan atlet dan pilot telah menunjukkan bahwa manusia dapat mendeteksi stimulus visual yang berlangsung hanya selama 1/250 detik (sekitar 4 milidetik) atau bahkan lebih cepat. Dalam konteks FPS, ini menunjukkan bahwa meskipun kita mungkin tidak melihat perbedaan "fusi" antara 120 FPS dan 240 FPS dalam adegan statis, otak kita mampu memproses informasi pergerakan yang terkandung dalam setiap bingkai yang sangat cepat tersebut.
Ketika kita menerapkan konsep biologis ini ke dalam dunia teknologi—khususnya gaming, di mana FPS menjadi metrik kritis—kita melihat mengapa FPS tinggi (di atas 60) memberikan keuntungan yang signifikan.
Angka 60 FPS sering disebut sebagai ambang batas visual yang umum, sebagian besar karena ini sesuai dengan laju CFF umum (50-60 Hz) dan merupakan standar refresh rate untuk sebagian besar monitor standar selama beberapa dekade.
Bagi sebagian besar populasi dalam skenario penggunaan kasual (menonton video atau penggunaan desktop), 60 FPS memberikan ilusi gerakan yang mulus. Namun, dalam skenario yang membutuhkan interaksi cepat dan respons taktis (seperti game kompetitif), 60 FPS terbukti membatasi karena mata dan otak mampu memproses informasi lebih cepat.
Pengalaman visual yang ditingkatkan pada laju bingkai tinggi (144 FPS, 240 FPS, atau bahkan 360 FPS) tidak hanya tentang "melihat" lebih banyak bingkai, tetapi tentang mengurangi latensi dan meningkatkan kejelasan gerakan (motion clarity).
Perbedaan visualisasi pergerakan antara 60 FPS dan 144 FPS. Pada FPS yang lebih tinggi, interval antara pembaruan bingkai (garis vertikal) jauh lebih pendek.
Sejumlah eksperimen telah dilakukan untuk menguji batas absolut kemampuan mata manusia dalam mendeteksi perubahan visual yang sangat cepat. Hasilnya menunjukkan bahwa batas atas resolusi temporal manusia jauh melampaui 60 FPS.
Salah satu studi klasik yang sering dikutip melibatkan pilot pesawat tempur. Dalam kondisi terkontrol, pilot-pilot ini diperlihatkan kilatan cahaya tunggal yang diproyeksikan pada layar dengan durasi sangat singkat. Mereka mampu secara akurat mengidentifikasi arah kilatan yang hanya berlangsung selama 1/220 detik atau setara dengan 220 FPS. Tes ini membuktikan bahwa sistem visual manusia dapat memproses dan menginterpretasikan stimulus yang sangat cepat jika stimulus itu penting dan memiliki kontras yang tinggi.
Penelitian neurologis lanjutan bahkan menunjukkan bahwa fotoreseptor dapat berespons terhadap kilatan cahaya yang durasinya hanya beberapa mikrosekon. Meskipun otak tidak dapat memproses serangkaian kilatan mikrosekon sebagai bingkai terpisah (mereka akan difusikan), kemampuan deteksi awal pada tingkat retina sangat cepat.
Ini menunjukkan bahwa meskipun CFF dalam skenario monitor gaming mungkin mencapai 90-120 Hz, kemampuan mata untuk mendeteksi peristiwa transien tunggal (seperti musuh yang muncul di tepi layar) secara efektif berfungsi pada laju yang jauh lebih tinggi—mungkin mendekati 250 Hz atau lebih, tergantung pada jenis stimulus dan fokus perhatian.
Atlet dengan refleks sangat cepat—seperti pemukul bisbol yang harus bereaksi terhadap bola yang melaju 100 mph (160 km/jam) atau penjaga gawang hoki yang melihat keping terbang—menunjukkan tingkat pemrosesan temporal yang sangat tinggi. Pergerakan cepat ini bergantung pada jalur saraf 'magnocellular' yang didedikasikan untuk deteksi gerakan dan bukan hanya pada CFF.
Dalam situasi ini, peningkatan FPS dari 60 ke 144 atau 240 tidak hanya membuat gerakan tampak lebih mulus, tetapi memberikan otak informasi yang lebih tepat waktu dan meminimalkan jeda (lag) antara persepsi visual dan respons motorik yang sangat penting untuk kinerja optimal.
Jika mata manusia dapat melihat hingga di atas 100 FPS, mengapa standar industri film, yang telah lama bertahan, hanya menggunakan 24 FPS?
Standar 24 FPS ditetapkan pada awal abad ke-20 sebagai kompromi teknis yang paling hemat biaya untuk menghasilkan gerakan yang tampak halus, memanfaatkan prinsip persistensi penglihatan (persistence of vision). Ini adalah ilusi optik di mana citra visual yang diterima oleh retina masih bertahan sebentar di otak setelah stimulus asli hilang.
Kunci keberhasilan 24 FPS di bioskop adalah penggunaan shutter berulang. Meskipun film hanya menampilkan 24 bingkai unik per detik, proyektor bioskop memutar setiap bingkai sebanyak dua atau tiga kali, sehingga laju kedipan (flicker rate) yang sebenarnya adalah 48 Hz atau 72 Hz. Karena 72 Hz berada di atas CFF umum untuk kondisi pencahayaan gelap bioskop, penonton merasakan gerakan yang mulus tanpa melihat kedipan.
Film pada 24 FPS secara alami menggunakan motion blur yang lebih banyak pada setiap bingkai (karena eksposur yang lebih lama). Motion blur ini secara efektif menutupi diskontinuitas antara bingkai, membuatnya tampak lebih sinematik dan halus bagi mata yang pasif (penonton). Sebaliknya, dalam gaming (di mana pengguna berinteraksi secara aktif), motion blur yang sama akan terasa menghambat karena menyembunyikan detail penting posisi objek.
Oleh karena itu, meskipun 24 FPS terasa "mulus" di bioskop, laju bingkai ini terasa gagap (stuttering) dalam lingkungan interaktif yang menuntut presisi tinggi.
Resolusi temporal mata manusia bervariasi drastis tergantung pada tugas yang dilakukan dan kondisi lingkungan. Ini menggarisbawahi mengapa tidak ada jawaban tunggal untuk "berapa FPS mata manusia."
Kesehatan mata, usia, dan tingkat kelelahan memengaruhi CFF. Orang yang lebih muda dan lebih bugar cenderung memiliki CFF yang sedikit lebih tinggi. Kelelahan visual, kurang tidur, atau konsumsi stimulan tertentu dapat sementara memengaruhi kecepatan pemrosesan saraf, mengubah ambang batas fusi.
Fenomena stroboskopik (seperti efek roda kereta yang tampak bergerak mundur) terjadi ketika laju bingkai (FPS) sistem visual bertepatan dengan frekuensi gerakan objek, yang menunjukkan adanya 'sampling' atau pengambilan sampel informasi visual. Meskipun mata kita tidak memiliki laju sampling yang konstan, sistem saraf dapat terpengaruh oleh frekuensi stimulus yang teratur.
Kemampuan mata untuk 'mengisi' jeda antara bingkai pada dasarnya adalah fungsi otak, yang memprediksi lintasan gerakan berdasarkan data yang masuk. Pada FPS yang sangat tinggi (240 FPS+), data yang masuk menjadi sangat sering sehingga prediksi otak lebih akurat, dan efek stroboskopik diminimalkan.
Dalam VR dan AR, laju bingkai yang sangat tinggi (setidaknya 90 FPS, idealnya 120 FPS atau lebih) sangat penting. Jika FPS terlalu rendah, diskontinuitas visual menyebabkan ketidakcocokan antara gerakan kepala fisik dan pembaruan visual yang dipersepsikan. Ketidakcocokan ini adalah penyebab utama motion sickness (mabuk perjalanan visual) dalam lingkungan virtual. Kebutuhan FPS tinggi di VR membuktikan bahwa sistem visual manusia menuntut pembaruan data yang cepat, terutama saat melibatkan gerakan kepala yang aktif.
Sering terjadi kebingungan antara FPS (Frame Rate) dan Refresh Rate (Hz). Meskipun keduanya saling terkait, keduanya mengukur hal yang berbeda.
Mata manusia hanya dapat memproses informasi visual baru hingga batas kecepatan refresh rate layar. Jika sistem menghasilkan 300 FPS, tetapi monitor hanya 60 Hz, mata Anda akan tetap hanya menerima 60 pembaruan gambar per detik. Namun, 300 FPS yang dikirim ke monitor 60 Hz tetap memiliki keuntungan: ia memastikan bahwa setiap pembaruan 60 Hz yang diterima oleh monitor adalah informasi terbaru yang tersedia (meminimalkan latensi sistem).
Untuk benar-benar memanfaatkan resolusi temporal tinggi mata manusia (di atas 100 Hz), diperlukan kombinasi dari:
Mata manusia tidak memiliki nilai FPS yang tetap. Sistem visual beroperasi pada kecepatan pemrosesan yang adaptif, jauh lebih canggih daripada sekadar pembatasan frame rate.
Untuk merangkum batas kemampuan visual temporal:
| Skenario | Ambang Batas (Perkiraan FPS/Hz) | Keterangan |
|---|---|---|
| Fusi Kedipan (Cahaya Redup) | ~50 - 60 Hz | Ambang batas untuk melihat cahaya stabil dalam kondisi menonton kasual. |
| Fusi Kedipan (Cahaya Terang, Kontras Tinggi) | ~75 - 90 Hz | Batas yang dicapai dalam lingkungan gaming atau uji lab yang optimal. |
| Deteksi Pergerakan Cepat (Pilot/Atlet) | ~220 - 250 Hz (atau lebih) | Kemampuan untuk mendeteksi stimulus tunggal yang sangat singkat (Transient Perception). |
| Laju Pemanfaatan Informasi Gaming Kompetitif | ~144 - 240 Hz | Meningkatkan kejelasan gerakan, mengurangi latensi, dan memberikan data visual yang lebih segar. |
Pada akhirnya, batas FPS mata manusia bukanlah angka yang kaku. Ini adalah spektrum yang fleksibel, didorong oleh kebutuhan mendeteksi bahaya dan memproses lingkungan. Meskipun sebagian besar orang mungkin tidak melihat perbedaan "kehalusan" yang dramatis antara 144 FPS dan 240 FPS dalam adegan tertentu, kemampuan mata untuk mengambil sampel gerakan dan merespons informasi visual yang disajikan setiap beberapa milidetik menunjukkan bahwa resolusi temporal kita dapat mencapai tingkat yang sangat tinggi ketika tuntutan tugas memicunya.
Oleh karena itu, gagasan bahwa mata manusia terbatas pada 30 atau 60 FPS adalah sebuah mitos. Kapasitas mata untuk menyerap data visual baru jauh melebihi standar video lama, membuat investasi dalam teknologi visual berkecepatan tinggi (seperti monitor 144 Hz dan 240 Hz) menjadi investasi yang valid dan secara biologis dapat dimanfaatkan sepenuhnya.