实时有多快？人类感知与实时互动技术

1968 年，罗伯特-米勒（Robert Miller）发表了他的经典论文《人机对话交易中的响应时间》（Response time in man-computer conversational transactions），描述了计算机主机响应速度的三个不同等级：

• 100 毫秒的响应时间被认为是瞬时的。
• 1 秒或更短的响应时间足以让用户感觉到他们在自由地与信息交互。
• 超过 10 秒的响应时间会让用户完全失去注意力。

米勒由此得出结论，2 秒钟的一致响应时间是最理想的。多年后，这个 2 秒的相同数值一直被用作网络应用程序的性能目标。然而，如今的实时应用程序需要近乎瞬时的响应速度。100 毫秒也能满足要求吗？ 答案取决于具体情况。

人类处理输入的速度有多快？

作为人类，我们与生俱来就具有观察和体验时间持续流逝的能力。然而，人类大脑的结构限制了我们的感官知觉，使我们无法在短时间内对感知做出反应。这个时间范围通常被称为反应时间。

人类的反应时间

人类的平均反应时间约为四分之一秒（250 毫秒）。

众所周知，有些人的反应时间比其他人更快。战斗机飞行员、一级方程式赛车手和锦标赛电子游戏玩家的反应时间都在曲线左侧的 100 – 120 毫秒之间。

在这些时间中，有多少是用于接收数据，有多少是用于精神处理和身体反应？

实时延迟： 从眼睛到大脑

反应时间是一个复杂的课题，包括心理处理过程中的几个不同组成部分，其中包括

• 感官知觉
• 接收输入到我们的意识中
• 对输入内容进行语境处理
• 根据处理输出做出决定。

要真正了解实时反应时间对人脑的影响有多大，我们将重点关注感官感知阶段。这是我们的感官接收外界输入数据的阶段，无论是视觉还是听觉。

例如，老虎的图像从视网膜到达视神经到视觉皮层所需的时间快得令人难以置信。新的研究表明，人类可以在短短 13 毫秒（约为每秒 75 帧中的 1 帧）内解读所看到的视觉线索。

当大脑接收到输入的数据流时，一个异步过程会确认输入并将其纳入我们的意识。现在，大脑的另一部分意识到了输入的数据流，并将上下文应用到数据流中，从而决定如何做出反应。所有这一切都发生得非常快。(猫的速度几乎是它的两倍）。

不必要的延迟如何影响人类的表现？

虽然人类的反应时间不仅仅涉及心理处理，但这里的重要概念是

1. 人类处理传入视觉刺激的最快速度约为 13 毫秒。接收比这更快的数据流只会凸显我们感知的极限。
2. 超过 13 毫秒的延迟会对人类在特定任务中的表现产生越来越大的负面影响。虽然起初不易察觉，但延迟的增加会持续降低人类的处理能力，直到接近 75 到 100 毫秒。这时，我们会非常清楚地意识到输入变得太慢，我们必须通过预测输入来适应环境，而不是简单地对输入做出反应。

例如，在决斗中，100 毫秒的滞后很重要。尤其是当它是随机的，无法预测时。

对实时应用程序开发人员的影响

实时应用对数据流延迟的容忍度各不相同。一般来说，要求非常苛刻的应用包括：

• 在线游戏
• 竞标和拍卖
• 协作
• 现场娱乐

正是这类应用需要人类的实时感知和互动。考虑到建立和维护实时数据流网络以支持这类应用所需的资源，许多开发人员做出了外包消息层的战略决策，以便更加专注于应用本身。

在线游戏

回合制游戏、角色扮演游戏和策略游戏通常不依赖于实时动作或操作，它们可以容忍长达 500ms 或更长时间的延迟，但对于大型多人在线游戏（MMOG）来说，实时性是一个必要条件。

随着在线游戏的日渐成熟，玩家对更具沉浸感和逼真体验的游戏趋之若鹜。为了满足这一需求，开发人员现在需要制作具有非常逼真环境的游戏，这些环境对数据流延迟有着非常严格的要求：300ms < 游戏无法运行

• 150ms < 游戏性能下降
• 100ms < 玩家性能受到影响
• 50ms > 目标性能
• 13ms > 可检测的下限

在 Twitch 游戏中，即使 100 毫秒的延迟也会明显降低玩家的性能。有效追踪目标明显变得困难，玩家不得不预测动作。

随着延迟的增加，玩家在游戏中体验到的生涩回放、重影和不同步行为最终会毁掉所有玩家的游戏体验，从而导致整体游戏乐趣不断降低。

鉴于这些参数，网络游戏架构要想取得成功，就必须将网络性能作为一项基本要求来考虑，以确保玩家的体验质量。这种架构必须能够同时传输数千个数据流，延迟时间必须低至 50 毫秒或更低，而更具挑战性的是，它必须为不同地理区域、不同接入网络、使用各种设备的玩家提供大规模服务。

在线拍卖

对于任何拍卖而言，每一分每一秒都至关重要。成功与否取决于是否能让所有竞拍者感受到，无论他们身在何处，都能无缝、可靠、实时地参与其中。拥有正确的端到端平台来提供实时功能，如实时通知、警报和更新，是用户体验的必要组成部分。

可靠且可扩展的平台解决方案是在线拍卖成功的关键，因为

• 让用户有信心了解拍卖过程中每一个新的出价或其他动态，以便他们做出下一步出价（或不出价）的决定
• 最大限度地提高潜在竞拍者的参与度，从而提高最高出价
• 提高拍卖和拍卖组织的可信度
• 通过提供与现实世界中的现场拍卖同样生动、竞争激烈的感觉，让竞标者持续参与其中

比如即构音视频的在线拍卖直播场景，具备600ms低延迟高流畅的竞拍体验，强同步的叫价过程，保障从报价到落槌成交每个环节的公正公开。

实时协作

使用实时数据的另一个有趣例子是电子学习和协作领域。在在线课堂上，设备之间必须进行可靠的实时通信。在课堂上，学生们的注意力都很短暂，设备之间必须能够尽快发出信号。否则，你将失去整个班级的注意力。然而，对于大多数人来说，实时数据流网络设计并不具备核心竞争力。

现场娱乐

虚拟活动成功的标志是，观众不仅能与表演者互动，还能相互交流。但是，虽然虚拟活动已经成为我们现实生活的一部分已有数年之久，但这并不意味着每个活动组织者（或平台）都能提供必要的功能来举办引人入胜的互动活动。

开发人员在为虚拟活动开发应用程序时应牢记以下几个关键功能：

• 应用内聊天功能，如 “存在”、”反应 “和 “打字指示器
• 通知和提醒，确保观众不错过任何一分钟的节目或其他参与者的信息
• 无限对话流和并发用户，因此不必担心活动太成功而崩溃
• 灵活、实时的亵渎语言过滤和翻译功能，让参与者无论身处何地，都能文明交流。
• 实时同步的互动投票、测验和排行榜，让您的受众兴奋并真正参与其中

ZEGO即构和实时互动

做为实时互动领域的头部玩家，实现最低70ms的通话、直播等场景。ZEGO即构基于实时互动 RTI 技术底座，以 “PaaS + SaaS” 的业务布局，ZEGO 即构科技提供Meta元宇宙、互动直播、远程教育、线上金融、政企服务、远程医疗、企业协同以及小艺帮、即构会议、企业级直播等解决方案及 SaaS 产品，累计服务企业超 4000 家。点击了解>>

参考资料：
https://www.scienceabc.com/humans/how-fast-can-the-human-brain-process-images.html
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnhum.2020.00253/full