[HCI/Graphics] Why would gamers use Low Graphics? / Visual Clutter in First-person shooter

 

여름방학 동안 교수님과 함께 연구하여
SIGGRAPH’2023 프론티어스 워크샵에 발표한 내용입니다.

 

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인터넷에 게임 그래픽 세팅을 조금만 찾아보아도

수많은 유저들이 Low quality setting으로 플레이하고자 한다는 것을 알 수 있다.

 

그 이유는 무엇일까?

 

 

1. Trade-off with frame rates

컴퓨터 사양마다 다르겠지만, 일반적으로 그래픽을 high quality로 설정하면 초당 볼 수 있는 frame이 적어진다.

다시 말해 fps(frame per second)가 떨어질 수 있다.

상대방보다 늦게 상대방을 발견한다는 것은 곧 패배로 직결될 수 있는 문제이다.

 

2. Stretched targets

일부러 화면을 찌그러트려서 적(target)이 커져 보이게 할 수 있다.

화면 해상도에 따른 target pixels wide 차이. (CS:GO)

이것이 실제 performance에 어떤 영향을 주는지에 대한 명확한 연구 결과는 없다.

타겟이 커보이는 것일 뿐, 결국 배경도 함께 stretched된 것이라 정말 target이 커진 것이라고 할 수는 없다.

하지만 이러한 이유로 찌그러진 해상도를 사용한다는 pro interview도 찾아볼 수 있으니,

단순히 '기분탓'일 뿐이라고 할 부분은 아닌 듯하다.

 

3. FOV(Field Of View)

몇몇 게임에서는 해상도를 바꾸었을 때 실제 시야각(시야 범위)이 달라진다.

CS:GO

더 넓게 보거나 더 좁게 보는 것 중 무엇이 performance를 향상시킬 수 있는지는 명확히 알려진 바가 없다.

 

4. Mothion Sickness

VR게임에서 특히, 그래픽 퀄리티가 너무 높을 때 사용자가 멀미를 느낄 수 있다.

 

5. Visual overload

시각 정보가 너무 많으면 사용자가 target을 search할 때 혼란스러울 수 있다.

 

 

 

 

여기서 5. Visual overload에 주목해,

시각 혼잡도가 game performance에 어떤 영향을 줄 지에 관해 연구했다.

 

 

'시각적으로 복잡하다.'라는 것은 주관적인 개념이다.

이 시각 복잡도를 수치화할 수는 없을까?

 

이에 대해 다룬 논문을 일전에 소개한 적이 있다.

이 연구는 해당 논문을 바탕으로 수행되었다.

 

https://yoomimi.tistory.com/entry/%EB%85%BC%EB%AC%B8%EB%A6%AC%EB%B7%B0JOV-2007Measuring-visual-clutter

[JOV-2007]Measuring visual clutter(논문리뷰)

 

이 연구에서는 Visual Clutter를 위 논문에서 소개된 Feature Congestion 방식으로 측정할 것이다.

 

 

 

 

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[Experiments]

 

1인칭 슈팅 게임 VALORANT에서 세 가지 그래픽 세팅을 선정해, 세 가지 상황에서 visual clutter를 측정해 비교했다.

 

Methods를 요약하자면 다음과 같다.

1. python을 이용해 게임 화면을 logging한다.

2. python을 이용해 logging한 영상 파일에서 임의로 frame을 추출한다.

3. matlab을 이용해 frame들의 visual clutter를 feature congestion 방식으로 측정하여 분석한다.

 

 

선정한 세 가지 세팅은 다음과 같다.

A. OFF everything

 

B. ON everything

 

C. Pro setting (Yay)

 

 

세 가지 실험 상황은 다음과 같다.

 

1. The same specific scene (just one frame)

 

2. Custom mode play

1)Play alone. (without allies and enemies.)

2)Act similarly with same gun, same map and same agent for 3 rounds.

3)Randomly extract 100 frames from one video within 5 minutes.

 

3. In-game play

1)Play online. (same mode, same map, and same agent.)

2)Randomly extract 90 frames per minute for a 5-minute video.

 

 

 

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[Results]

 

실험 결과를 표로 정리하면 다음과 같다.

	A. OFF everything	B. ON everything	C. Pro setting
1. The same specipic frame	2.3502	2.5415	2.4203
2. Custom mode play (mean)	2.3538	2.5484	2.3695
3. In-game play (mean)	2.4688	2.5990	2.5936

 

모든 경우에서 clutter가 A < C < B로, 그래픽 세팅을 다 껐을 때가 다 켰을 때보다 visual clutter가 항상 낮았다.

 

히스토그램은 다음과 같다.

Custom mode에서 프레임 100개 분포

In-game에서 프레임 450개 분포

 

paper에서 연구된 Visual clutter와 Target search reaction time 간의 상관관계 그래프를 토대로,

위의 결과가 게임 유저들의 performance에 어떤 영향을 줄 것인지 예측했다.

따라서 그래픽 옵션을 다 켰을 때는 다 껐을 때에 비해 약 0.057초의 반응속도 delay를 야기할 것이다.

 

(앞선 세가지 경우마다의 mean clutter를 다시 평균 내면 OFF everything일 때 2.3909, ON everything일 때 2.5630이므로, 두 세팅 사이 clutter 차이를 0.1721로 두고 계산했다. 이때 Reaction time은 Target present, absent 그래프 두 개의 slope를 평균 내어, Log를 고려해 결과를 예측했다.)

 

 

 

 

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[Additional research]

 

VALORANT Champions Tour 2023에 참가한 프로 선수들 80명의 그래픽 세팅을 조사했다.

각 옵션마다 frequency를 차트로 나타냈다.

 

결과는 아주 흥미로웠다.

 

앞선 연구에서는 Yay라는 특정 선수 한 명의 세팅을 사용했는데, 이 선수가 특이하게 몇몇 세팅을 끄지 않았던 것이고,

사실 평균적으로 프로들이 선호하는 세팅은 OFF everything 이었던 것이다!

 

 

모든 세팅이 Unknown인 17명의 데이터를 제외하면,

67명 중 18명이 정말 모든 세팅을 OFF했다.

 

그리고 Anti-aliasing과 Anisotropic Filtering은 계단 현상을 방지해 오히려 켰을 때 clutter가 줄어드는데,
때문에 이 두 세팅은 켜고 나머지를 다 OFF한 선수를 세어보니 67명 중 37명이었다.

 

그리고 또 추가로 OFF everything보다 더 visual clutter가 낮게 나오는 세팅을 찾는 실험을 했다.

다음과 같은 3가지 경우에 대해 the same specific frame과 똑같은 장면을 캡쳐해 visual clutter를 측정했다.

1. Default

2. Suggestion by prosettings.net

3. Vignette, Anti aliasing, Anisotropic filtering, sharpening turned on.

 

그랬더니 각각 1(2.2773), 2(2.3629), 3(2.3565)의 clutter가 나왔다.

이는 A. OFF everything(2.3502)와 비교했을 때 1 < A < 3 < 2 순의 결과가 나온 것이다.

 

OFF everything일 때보다 Default일 때가 더 clutter가 작다는 것이 다소 충격이었다.

그 이유를 생각해보면 우선 앞서 언급했던 대로 계단 현상을 없애주는 옵션은 키는 것이 clutter를 낮추기 때문이고,

블룸, 왜곡, 그림자를 켜주는 것은 'texture를 자연스러워 보이게' 만들어 clutter를 낮추는 것 같았다.

 

따라서 여기에 vignette ON(동일한 사진을 vignette만 차이를 두고 clutter를 측정해보니 켰을 때의 cutter가 더 낮았다.)까지 더해 최종적으로 visual clutter가 가장 작을 것이라고 예상되는 세팅을 선정했다.

측정 결과, Default보다도 작은 값인 2.2634를 얻을 수 있었다.

 

 

따라서 'texture는 부드럽게, item 추가는 적당히, 자연스럽게' 되는 그래픽 세팅을 했을 때

가장 시각 혼잡도가 낮을 것이라는 결론을 얻었다.

 

 

 

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그리고

 

진짜 진짜 마지막으로, 프로들 중 위와 같은 세팅을 하는 선수가 있는지 확인해 보았다.

4명이나 있었다.

 

+ Interestingly 한 사실..! (흥미롭긴 한데 유의미한 결과인지는 모르겠음.)

저 4명이 주로 쓰는 agent는 모두 SOVA다. Shao는 스카이도 기용하긴 하지만.. 신기해서 적어본다.

심지어 Leo 선수와 C0M 선수는 SOVA의 신으로 불리는, 척후대 양대산맥이다.

특히 Leo 선수는 현 발로란트 씬 최정상으로 거론되는 선수 중 하나이기도 하다.