какое должно быть время кадра в играх

Каким должен быть комфортный FPS в играх

Содержание

Содержание

Часто на просторах Интернета можно столкнуться с ожесточенными спорами на тему приемлемого значения FPS для комфортной игры. Разброс во мнениях широк и варьируется начиная от 30 кадров в секунду, достигая значений в 144 и выше. Так кто же прав и есть ли единое мнение в этом вопросе?

Что такое FPS и с чем его едят

FPS — frames per second (число кадров в секунду) — параметр, отвечающий за число отдельных изображений, которые появляются на экране за одну секунду времени. Наш мозг, обрабатывая независимые кадры, создает иллюзию непрерывного движения. Чем больше кадров в секунду способен выдать компьютер и воспроизвести монитор, тем более плавным будет казаться увиденное. Низкое число кадров приводит к зависаниям и рывкам изображения.

При анализе производительности в видеоиграх, наибольшее внимание уделяется среднему и минимальному показателям FPS. Среднее значение указывает на производительность в целом, в то время как минимальные показатели нужны для определения способности системы справляться с наиболее загруженными моментами в игре.

В геймерском сообществе существуют устоявшиеся значения стабильного FPS, принимаемого за комфортное в различных играх. Такими значениями являются стабильные 30, 60, 120 и выше кадров в секунду.

30 FPS — достаточно ли?

Значение в 30 кадров в секунду считается минимальным показателем частоты для комфортной игры. Именно на такой частоте обновления работает большинство консольных игр. Исходя из технических особенностей консоли и жанровой направленности будущей игры, разработчик может принять решение пожертвовать показателем FPS ради более красочной картинки или наоборот, убавить графические эффекты для плавности игрового опыта.

Жаркие дискуссии разгораются по поводу так называемого «эффекта кинематографичности», который достигается при игре в 30 FPS. Подобный эффект нельзя назвать абсолютным плюсом, так как его восприятие варьируется от человека к человеку. Несмотря на то, что игра в 30 кадров действительно может в какой-то мере вызвать эффект погружения, преобладающее большинство игроков предпочитает наиболее плавное изображение и отзывчивое управление. Тем не менее, стабильных 30 FPS будет достаточно для комфортного прохождения большинства одиночных игр.

Некоторые могут задаться вопросом: почему именно 30 кадров в секунду принято считать пороговым значением, если, к примеру, те же фильмы воспроизводятся с частотой в 24 кадра в секунду? Дело в том, что помимо вывода изображения игра фиксирует запросы, которые посылает игрок с помощью геймпада, клавиатуры с мышью и других устройств. При понижении числа кадров ниже 30 будет существенной задержка между посылаемым сигналом и его фактическим воспроизведением на экране, так называемый «input lag» (задержка отклика):

От 60 и выше

Разница между 30 и 60 FPS значительна и видна невооруженным взглядом. Изображение воспринимается более плавным, а управление более отзывчивым. 60 FPS принято считать эталоном игровой производительности. На данной частоте комфортно играть во все игры, будь то одиночные или многопользовательские.

Необходимость в дополнительном повышении частоты кадров возникает при игре в соревновательные мультиплеерные видеоигры, требующие быстрой реакции. В таких играх исход матча зачастую решается за доли секунды. Здесь имеет смысл повышать FPS до максимально возможного значения, так как проще различать движения противников и быстрее на них реагировать. Разницу между плавностью картинки при разных значениях частоты можно пронаблюдать на следующем изображении:

Потребности в FPS в зависимости от жанра

Как упоминалось выше, игровые жанры требуют различного показателя FPS для комфортной игры. Если для прохождения одиночной видеоигры можно ограничиться 30 кадрами, то онлайн-игры, требующие высокой реакции, желательно запускать на частоте кадров от 60 и выше. Из наиболее требовательных к значению FPS жанров можно выделить шутеры от первого лица, ритм-игры, стратегии и игры в жанре MOBA.

Стоит отметить, что частота кадров свыше 60 отображается только на мониторах, поддерживающих повышенную частоту обновления. Например, монитор с частотой в 60 Гц (60 к/с) не может воспроизводить изображение выше собственной. Для игры на высоких показателях FPS необходимо обзавестись специализированным игровым монитором.

Не фреймрейтом единым. Проблемы с изображением помимо FPS

Помимо низкого FPS может возникать большой спектр проблем с изображением. Эти проблемы имеют разные источники, но зачастую их корень кроется в слабых, либо неисправных комплектующих, а также проблемах с Интернетом.

Лаги заключаются в задержке между действиями, которые игрок посылает своему персонажу и их фактическим появлением на экране. Лаги возникают в сетевых играх при задержке сигнала от клиента к серверу. Причиной могут служить как неполадки со стороны клиента, так и со стороны игрового сервера. Немалую роль играет расстояние между игроком и сервером. Именно по этой причине рекомендуется играть на серверах своего региона.

Фризы возникают, когда изображение движется не плавно, а рывками. Причина фризов комплексная и может заключаться в неправильно подобранных игровых настройках, слабом или неисправном железе, а также в устаревших драйверах видеокарты. При игре в мультиплеерные игры фризы могут возникать из-за нестабильного интернет-соединения.

Артефакты представляют собой различные искажения на мониторе. Это может быть рябь, полосы, мерцания и другие остро выделяющиеся визуальные дефекты. Артефакты при игре могут появиться по целому ряду причин. Проблема может корениться в неисправном мониторе, повреждении или перегреве видеокарты, слабом блоке питания или проблемах с материнской платой. В подавляющем большинстве случаев артефакты во время игрового процесса возникают из-за неисправностей видеокарты.

Заключение

Что касается частоты кадров, то тут уместно правило «чем больше, тем лучше». Комфортное значение FPS зависит от конкретной игры, но в среднем оптимальным значением являются 60 кадров в секунду. Для игры в соревновательные видеоигры желательно держать показатель FPS на максимально возможном и стабильном уровне, так как это влияет на отзывчивость управления и плавность изображения.

Источник

За последние годы можно наблюдать всё растущее понимание, что одного только среднего FPS по какой-либо выбранной для целей тестирования игровой сцене недостаточно для описания производительности компьютерной системы, а минимальный и максимальный FPS в этом деле совсем не помощники. Давайте разберёмся, в чём недостаток среднего FPS, чем так плох минимальный FPS, а также познакомимся с набравшими популярность более удачными мерилами игровой производительности — показателями 1% и 0.1% низкие FPS.

Время кадра, мгновенный и средний FPS

реклама

Отрисовка каждого кадра в игре занимает некоторое время, которое называется, временем отрисовки кадра, или, коротко, временем кадра (frame time). Исчисляется время кадра обычно в миллисекундах (мс), т.е. тысячных долях секунды. Однако в игровых бенчмарках вместо этой характеристики много чаще используется частота смены кадров или, коротко, частота кадров (frame rate), равная количеству кадров, отрисованных за единицу времени. Измеряется частота кадров в количестве кадров в секунду (frames per second, fps), и для краткости частоту кадров также очень часто также именуют аббревиатурой от названия её единицы измерения, т.е. FPS.

Между временем кадра и частотой кадров есть очевидная математическая связь: значение FPS, подсчитанное непосредственно после отрисовки очередного кадра, именуемое обычно мгновенным FPS, есть величина обратная времени этого кадра:

Необходимо только учесть, что время кадра обычно исчисляется в миллисекундах, а частота кадров в единицах в секунду, поэтому итоговая формула для мгновенного FPS будет такова:

реклама

Так, например, если очередной кадр был отрисован, скажем, за 16 мс, то сразу по окончании его отрисовки мгновенный FPS был равен 1000/16 = 62.5 кадра в секунду.

Но главное мерило производительности, это, конечно же, средний FPS по всей игровой сцене, который с одной стороны представляет собой не что иное, как количество кадров n, отрисованных за всё время бенчмарка t

реклама

С другой же стороны, средний FPS можно вычислить как величину, обратную среднему времени кадра

В справедливости утверждения, что средний FPS, вычисленный таким образом, совпадает с данным выше определением убедиться нетрудно, ведь время отрисовки всех кадров равно времени бенчмарка

реклама

Впрочем, всё это, в каком-то смысле, очевидно. А вот что совсем не так очевидно, так это то, что средний FPS не является средним арифметическим значений мгновенного FPS

Математически убедиться в этом, впрочем, опять же несложно: нетрудно заметить, что выражение в левой части неравенства выше

хотя и имеет что-то общее с выражением в правой

но ему в общем случае не равно. При ближайшем рассмотрении видно, что равенство будет иметь место лишь в частном случае, когда все t_i равны между собой (t₁=t₂=. =t_n), то есть когда значения времени всех кадров идентичны, что, конечно же, практически невозможно.

Вообще, те читатели, кто неплохо знаком с физикой и математикой, тут уже кое-что должны были увидеть. Если вкратце, то, в математике для некого набора чисел

помимо всем хорошо знакомого среднего арифметического существует ещё несколько средних величин, из которых нам интересна здесь лишь одна, а именно, среднее гармоническое Если словами, то среднее гармоническое по некоторому набору чисел есть обратная величина к среднему от обратных к числам величинам. Звучит, конечно, несколько кошмарно, и не очень понятно, зачем вообще нужно, но сейчас разберёмся. Давайте сразу скажем, что в общем и целом две обсуждаемые средние величины не равны друг другу, за исключением частного случая равенства всех чисел в наборе, x₁=x₂=…=x_n, того самого случая, который для среднего FPS мы отмечали выше.

Так же как и среднее арифметическое, среднее гармоническое находит своё применение в ряде практических задач. Так, например, если некоторый объект несколько раз подряд преодолевает одно и тоже расстояние с разной скоростью, то его средняя скорость на всём пути есть среднее гармоническое скоростей на всех участках. То есть если n раз проехать расстояние d со скоростями v₁, v₂, …, v_n, то время прохождения каждого отрезка составит t_i = d/v_i, а средняя скорость, равная по определению отношению длины пути, пройденного телом, ко времени, за которое этот путь был пройден, будет равна

т.е. среднему гармоническому скоростей, а не их среднему арифметическому. Например, если Вы по пути на дачу на первом километре попали в “пробку” и двигались со скоростью 30 км/ч, а на втором километре “затор” рассосался и Вы “втопили” уже «под 90», то средняя скорость за 2 километра составила, 2 / (1/30 + 1/90) = 45 км/ч, а не (30 + 90) / 2 = 60 км/ч, в чём легко убедиться. Смотрите, Вы проехали 2 км, и если бы Ваша средняя скорость была равна 60 км/ч, то на дорогу у Вас ушло бы всего навсего 2 км / 60 км/ч = 1/30 ч, т.е. 2 минуты. В реальности же только на первый километр Вы уже потратили 1 км / 30 км/ч = 1/30 ч, эти самые 2 минуты, а затем ещё 1 км / 90 км/ч = 1/90 ч (чуть меньше минуты) ушло на второй километр.

Вообще, среднему арифметическому от скоростей средняя скорость равна лишь тогда, когда тело двигалось с этими скоростями одинаковые промежутки времени, а не одинаковые участки пути, но это уже, как должно быть понятно, не наш случай. Почему? Здесь всё просто — мгновенный FPS суть есть скорость смены кадров на участке длиной в 1 кадр, а не продолжительностью в 1 секунду, а значит и среднюю скорость (средний FPS) следует считать как среднее гармоническое значений мгновенного FPS, а не их среднее арифметическое.

Минимальный, 1% и 0.1% низкие FPS

Что ж, со средним FPS разобрались, едем дальше. Собственно, очень давно известно, что использование каких-либо средних величин в качестве единственных характеристик некоего набора данных — всегда плохая идея. Так, например, в нашем конкретном случае необходимо понимать, что время каждого кадра напрямую зависит от его сложности, и периодически в игре могут встречаться кадры со сложностью, существенно превышающей среднюю, на отрисовку которых, как следствие, уходит заметно больше времени. В результате такие “длинные” кадры задерживаются на экране существенно дольше и могут приводить к визуально заметным “подтормаживаниям” и “фризам”, способным испортить всё удовольствие от игры. И тут надо понимать, что такие “длинные” кадры часто бывают редкими, и проблема использования среднего FPS и состоит как раз в том, что в процессе усреднения значений времени кадра информация о “длинных” редких кадрах теряется.

Поясню на небольшом примере. Пускай, за 1 секунду игрового времени было отрисовано 30 кадров со следующими значениями времени отрисовки в мс:

48, 35, 33, 31, 14, 38, 29, 24, 17, 16, 90, 21, 43, 36, 19, 22, 10, 11, 37, 26, 28, 18, 27, 98, 50, 47, 25, 42, 44, 21

Среднее время кадра равняется 33 мс, а средний FPS — 30 кадрам в секунду. Казалось бы, всё неплохо, но обратите внимание на присутствие парочки очень “длинных” кадров (выделенных жирным шрифтом) со временем отрисовки втрое большим среднего, а именно, 90 и 98 мс. При усреднении значений времени кадров информация о наличии столь “длинных” пускай и редких кадров была потеряна, и в результате полученные средние величины вроде бы сигнализируют о достижении минимального порога играбельности, но на деле визуально заметные “просадки” и “фризы” при подобного рода наборах значений времени кадра неизбежны.

Чем же дополнить средний FPS, чтобы лучше описать весь набор значений времени кадров? Возможно, минимальным значением? Нет, не стоит. Дело в том, что минимальный мгновенный FPS, как любой единичный элемент набора данных, может оказаться грубым выбросом. Например, минимальное значение мгновенного FPS может оказаться таковым не по причине сложности соответствующего кадра, а из-за внешних факторов, например, запланированного старта какой-нибудь службы Windows ровно в момент отрисовки этого кадра. При этом, устранить все внешние факторы, которые могут повлиять на единичное значение мгновенного FPS, практически невозможно, и, что важнее, этого и не требуется, при грамотном подходе к описанию имеющегося набора данных. Но каков же этот грамотный подход?

В математической статистике существует понятие процентиля, которое для наших целей можно определить как значение, ниже которого находится определённый процент данных из набора. Например, 99-процентиль — значение, ниже которого находятся 99% данных из набора. В нашем примере с 30 кадрами, отрисованными за 1 с, 99-процентиль равен 96 мс, и означает это, что 99% значений времени кадра из нашего набора меньше 96 мс, и лишь 1% больше или равен этому значению. Обратите особое внимание, что в нашем конкретном случае из-за малого числа данных в наборе существенной разницы между минимальным значением и 99-процентилем нет, и, как следствие, 99-процентиль здесь ничем не лучше минимального значения в отношении грубых промахов. По сути из всего нашего набора данных лишь единственное значение (минимальное) и не попало “под” 99-процентиль. Однако, если набор данных будет существенно больше, скажем, будет содержать время отрисовки нескольких тысяч кадров, то “длинных” кадров, не попадающих “под” 99-процентиль будет уже порядка нескольких десятков и вместо единственного минимального значения, которое, возможно, является грубым выбросом, у нас будет иметься уже какая-никакая статистика по всем редким “длинным” кадрам. Это обеспечит не только более адекватное описание набора данных, но и значительно лучшую воспроизводимость результатов.

Надеюсь, теперь понятно, чем так хороши процентили, и здесь осталось прояснить лишь какие конкретно процентили использовать. И тут всё, по большому счёту, определяется негласными соглашениями в какой-либо области, и в игровых бенчмарках де-факто стандартом стали 99- и 99.9-процентили времени кадра. Точнее, как уже отмечалось выше, в игровых бенчмарках обычно приводят значения FPS, поэтому и вместо 99- и 99.9-процентилей времени кадра в результатах обычно фигурируют обратные им 1- и 0.1-процентили FPS, именуемые 1% низкий FPS и 0.1% низкий FPS, соответственно. При этом следует понимать, что 1% и 0.1% от всего набора данных — это лишь небольшая часть данных, описывающая редкие и крайне редкие игровые события. Поэтому в самом факте, что 1% низкий FPS и 0.1% низкий FPS оказываются зачастую значительно ниже среднего FPS нет ничего страшного — такая картина лишь говорит о том, что сложность кадров в игровой сцене непостоянна, что совершенно нормально. Плохо лишь, если обсуждаемые показатели «просаживаются» на конкретной игровой системе слишком сильно, выходя за границы играбельности, так как в этом случае нас ожидают визуальные неприятности.

Последнее, о чём, пожалуй, стоит ещё обмолвиться, перед тем, как перейти к выводам, так это так называемый средний за секунду (или по секунде) FPS, а также характеристики на нём основанные, например, минимальный средний за секунду FPS. Этот «зверь», впрочем, простой: средний за секунду FPS — это просто средний FPS на отрезке в 1 с. Равен он количеству кадров, отображённых за одну прошедшую конкретную секунду, но, так же как и средний FPS за всё время бенчмарка, может быть посчитан и как среднее гармоническое значений мгновенного FPS за эту конкретную секунду. Обычно, именно средний за секунду FPS и отображают на экране различные счётчики частоты кадров наподобие FRAPS, так как значение мгновенного FPS пришлось бы обновлять настолько часто, что в этом месиве всё равно бы никто ничего не разобрал. Использовать же значения среднего за секунду FPS вместо значений FPS мгновенного для более детального анализа бессмысленно, так как наиболее важная информация о времени отрисовки «длинных» кадров в них уже потеряна (см. пример выше). А касательно минимального среднего за секунду FPS упомянем лишь, что он, в отличие от минимального мгновенного FPS, может быть больше, скажем, 0.1% низкого FPS, что периодически порождает путаницу и неразбериху.

Источник

Что такое FPS и кому это нужно

Содержание

Содержание

Если вы играете в компьютерные игры, то, наверняка, вы слышали про термин FPS. Это один из важных показателей, за который ведут борьбу производители видеокарт и разработчики компьютерных игр, предлагая нам каждый год все более новые и навороченные видеокарты. Разберемся, что же это такое и кому это нужно.

Что такое FPS и на что влияет

FPS — аббревиатура от английского Frames Per Second или «количество кадров в секунду», пришедшая к нам из кинематографа.

То есть, по сути, это показатель того, насколько плавно и реалистично сменяется картинка на экране. Этот параметр напрямую влияет на комфорт восприятия изображения на экране. Если частота смены кадров будет маленькой, вы увидите, как изображение «тормозит». Например, движения персонажа или изменения того, что происходит на экране, станут не плавными и естественными, а дергаными, рваными или заторможенными.

Соответственно, во-первых, снизится управляемость вашего игрового альтер-эго из-за дискомфорта. Во-вторых, если речь идет о, например, шутерах, где важна скорости реакции, то показатель FPS напрямую отражается на игровых результатах. Образно говоря, несколько недостающих кадров в секунду могут стать той самой гранью, которая отделяет победу от поражения. Поэтому неудивительно, что собирая игровые компьютеры, пользователи ориентируются на достижение максимального FPS при как можно более высокой детализации. И вот почему.

Какой должна быть частота смены кадров и от чего это зависит

Если в мире кинематографа все относительно просто: частота кадров определяется техникой, поэтому все стандартизировано и количество кадров в секунду всегда точно известно. То в мире компьютерных игр так не получается.

Казалось бы, чего проще — человеческий глаз воспринимает в среднем по 50 кадров в секунду. Если частота обновления экрана будет 60 Гц, то глаз мерцания не заметит. Именно по этой причине современные мониторы идут 60 Гц и выше. Но чтобы монитор воспроизводил с такой частотой сменяющиеся кадры, их надо на него подать с видеокарты, а для этого сначала требуется выполнить графические вычисления. Вот с этим как раз и возникают основные проблемы.

Дело в том, что картинка, близкая к реальному миру, с высокой степенью детализации и большим количеством подробностей и мелких деталей требует большой вычислительной мощности. Поэтому, с ростом реалистичности передаваемой картинки растет и производительность оборудования, отвечающего за графику — тех самых графических ускорителей и видеокарт, стоимость которых в наше время составляет от трети до половины цены всего компьютера.

Все это делается ради того, чтобы в тесте и игре при как можно более высоком разрешении и детализации добиться максимального FPS — чем больше, тем лучше. И желательно стремиться к 60 кадрам в секунду и выше, чтобы происходящее на экране действие было как можно более естественным. Разумеется, при максимально высоком разрешении экрана и детализации. И уж точно не стоит опускаться ниже 30 кадров в секунду, так как чем ниже будет FPS, тем более рваной и дерганой станет картинка, тем менее комфортной станет игра.

Что влияет на FPS

По вполне очевидным причинам выставить параметры отображения графической информации так, чтобы картинка была идеальной и плавной в любых условиях, получается не всегда. Даже самая мощная компьютерная система имеет потолок своей производительности, то есть способна выдать определенный FPS для некой сложной задачи, например, битвы на большой карте Battlefield с максимальным числом игроков.

Что влияет на значение FPS? Есть несколько факторов:

Именно по этим перечисленным причинам для достижения хорошего FPS нельзя установить что-то одно производительное и быстрое (например, видеокарту), а все остальное покупать по принципу «лишь бы было».

Система должна быть сбалансированной: быстрой, производительной видеокарте, чтобы она показала все, на что способна, нужен приличный процессор и быстрое ОЗУ.

Оказывает влияние на FPS и монитор. Если он дешевый и поддерживает частоту обновления экрана в 60 Гц, то, как бы быстро не считала видеокарта полигоны и пиксели, визуально для пользователя ничего не изменится, так как все ограничит монитор. Поэтому, чем выше частота обновления экрана монитора, тем лучше.

Но «железо» — это еще не все. FPS существенно зависит от настроек в конкретных приложениях-играх и самих программ. Как это проявляется в реальном использовании? Очень просто: чем слабее ваше оборудование, чем меньше производительность видеокарты и процессора, тем меньшее разрешение и настройки детализации вам придется выставлять, вплоть до отключения ряда опций, на которые уходит драгоценная вычислительная мощность (вся эта реалистичная трава, волоски, кожа, листья, вода).

Поэтому даже если FPS на максимальных настройках не очень хорош, например, падает до 20–30 кадров в секунду, его всегда можно улучшить, снизив немного разрешение выводящейся на экран картинки. То есть, упростив вычислительную задачу, стоящую перед видеокартой и остальным «железом» вашего компьютера.

Впрочем, бывают и особенно сложные случаи, как с Wolfenstein New Order, когда разработчики сделали такой игровой движок, что он умудрялся выдавать минимальный FPS на любом компьютерном железе. Сказывается на количестве кадров в секунду и наличие параллельно работающих приложений, например, антивирусного ПО: чтобы выжать максимум FPS, можно, отключить его на время игры.

FPS и Ping

Еще одна «больная» для игроков тема — это пинг (от английского «ping»). При высоком пинге, когда информация от клиента к серверу и наоборот передается слишком долго, да еще теряется часть пакетов, FPS будет снижаться вплоть до замирания «картинки». Для игр вроде Counter-Strike и прочих экшенов высокий пинг и такие потери сказываются на качестве игры губительным образом. Недаром в сетевом мониторинге net_graph разработчики Counter-Strike выдают также информацию о FPS.

Как узнать свой FPS

Измерить FPS компьютерной системы для оценки ее производительности можно в специальных тестовых приложениях или сделать это непосредственно в тех программах, которые вам интересны, то есть в играх. Тестовые приложения или «синтетические тесты» показывают производительность системы в определенных, одинаковых для всех условиях. Они пригодны для того, чтобы понять, какова производительность системы вообще. По большому счету это чисто маркетинговая вещь, ориентируясь на которую потенциальный покупатель делает выбор оборудования.

Гораздо интереснее проверка FPS в конкретных приложениях, потому что количество кадров в секунду в каком-нибудь последнем Battlefield или Star Wars Battlefront с максимальными настройками — это одно, а какая-нибудь стратегия или казуальная игра — это совсем другое. И интересно узнать FPS для той игры, в которую вы играете, настроить ее таким образом, чтобы играть было комфортно.

Проверить FPS в приложениях можно двумя способами:

Из отдельных приложений для измерения количества кадров в секунду можно отметить, например, утилиту Fraps, появившуюся в 1999 году и успешно работающую на современных машинах. Преимущество этого приложения — невысокие системные требования. Утилита работает на слабых компьютерах и не отнимает дополнительных ресурсов. Кстати, это же приложение используют для того, чтобы делать скриншоты.

Также для контроля FPS используют приложения PlayClaw, FPS Monitor, MSI Afterburner и другие. Разумеется, это не одна их функция, Afterburner, например, используют для разгона видеокарт, а FPS Monitor — для контроля загрузки процессора и видеокарт.

Можно проконтролировать FPS, не устанавливая дополнительные приложения, а включив отображение количества кадров в секунду в настройках игровых сервисов Steam и Origin.

В ряде игр можно включить отображение величины FPS непосредственно в их собственных внутренних настройках. Например, в CS:GO это делается через консольную команду, а в Dota 2 — в расширенных игровых настройках.

Источник