что такое fps в играх и для чего он нужен
Что такое ФПС в играх и отчего оно зависит?
Понятие аббревиатуры FPS
Каждый любитель компьютерных игр наверняка сталкивался с тем, что игры иногда начинают тормозить. Всему виной просадки ФПС.
FPS — это аббревиатура, которая расшифровывается как “frames per seconds” что в переводе означает “кадры в секунду”.
Значение ФПС показывает какое количество кадров отображается на экране вашего ПК в течение одной секунды. Именно от количества кадров зависит насколько комфортным и качественным будет геймплей.
Чем больше количество кадров, тем лучше, так как картинка будет более плавной и приятной глазу.
От чего зависит FPS в играх?
Количество кадров в секунду зависит от:
Помимо всех вышеперечисленных факторов на количество FPS в играх влияет так же скорость сети и антивирусное ПО.
Оптимальное значение FPS
Минимальный показатель ФПС необходимый для относительно комфортной игры 30-50. Однако в особо динамичных играх этого будет крайне мало.
При низкой частоте кадров картинка в игре становится дерганой и менее плавной, что очень негативно сказывается на игровом процессе. Для комфортной игры необходима частота смены кадров от 60 и выше.
Как узнать свой FPS?
В некоторых играх уже есть эта функция, её нужно только включить в настройках.
Если вы не нашли такой функции, то вам стоит установить специальную программу, которая будет отображать количество кадров в секунду во время игры.
Как увеличить FPS?
Бывает так, что даже на относительно хорошем ПК наблюдаются просадки FPS, вот что можно сделать, чтобы поднять количество кадров в секунду:
Кроме этого, перед тем как приступить к разгону необходимо тщательно всё изучить, так как это очень сложно, разобраться с этим может не каждый, правильно разогнать компьютер единицы.
Чтобы повысить количество кадров в секунду в играх, можно прибегнуть к помощи различных утилит, которые способны оптимизировать работу вашего компьютера. Они помогут вам контролировать запущенные процессы, вовремя проводить дефрагментацию дисков и чистку.
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.
Что такое «частота кадров в секунду»? 24, 30 и 60 FPS
Разбираемся, от чего зависит и на что влияет кадровая частота в играх, кино и мультипликации.
Кадровая частота (англ. frame rate) — это количество кадров, сменяющих друг друга за секунду. В кино, анимации или видеоиграх термин зачастую используют, чтобы пояснить, насколько изображение получилось «плавным». Единица измерения такой частоты тоже есть — это буквально кадры в секунду (англ. frame per second, или FPS). Чем их больше, тем «плавнее» изображение: если для фильмов норма — 24 кадра в секунду, то в разговорах про игры обычно упоминают цифры от 30 до 60.
Это, впрочем, не предельные значения. Так, в классических мультфильмах Уолта Диснея кадровая частота — 12 FPS, но картинка всё равно достаточно «плавная», чтобы не раздражать зрителей, — всё благодаря приёмам аниматоров. А вот профессиональный киберспортсмен, играя на самом современном компьютере, вполне может увидеть до 300 кадров в секунду. Рассказываем, откуда такой разброс и что в этом «фреймрейте» важного.
Сценарист и копирайтер. Утверждает, что видел все фильмы и прошёл все игры, но редакция отказывается ему верить.
24 кадра в секунду
24 FPS — стандарт в кинематографе. Показатель, наиболее комфортный для зрителя.
Впервые частоту киносъёмки осознанно выбрали пионеры кинематографа — братья Люмьер. Она тогда составляла 16 кадров в секунду. Это был строгий расчёт — расход 35-миллиметровой киноплёнки составлял ровно один фут (0,3048 метра) в секунду.
Во времена немого кинематографа скорость показа фильма нередко превышала частоту съёмки. Киномеханик, который вращал ручку проектора, подбирал темп в зависимости от настроения фильма и «темперамента» публики — от 18 до 30 кадров в секунду.
Ситуация изменилась с появлением звукового кино. Поскольку разная скорость воспроизведения меняла частоту звука и голоса становились выше, американские кинокомпании задумались о стандарте фреймрейта. В 1926 году таким стандартом стал показатель в 24 FPS — создатели кино выбрали его как компромисс между «плавностью» картинки, расходом плёнки и возможностями техники. Как раз с этой частотой мы смотрим фильмы по сей день. Хотя исключения тоже бывают.
Кто-то снимает быстрее?
Современные режиссёры иногда проводят эксперименты с увеличением кадровой частоты, чтобы сделать изображение «плавнее» и тем самым усилить погружение. Один из самых известных примеров — «Хоббит» Питера Джексона, снятый с частотой 48 FPS.
Другой пример — фильм «Гемини» Энга Ли, снятый с частотой и вовсе 120 кадров в секунду.
Правда, чтобы увеличить в фильме кадровую частоту, вовсе не обязательно снимать его с высоким фреймрейтом — порой достаточно и современного телевизора с функцией «сглаживания движения» (англ. motion smoothing).
Дело в том, что частота обновления экрана у нынешних ТВ превышает общепринятую кадровую частоту кино — это может быть и 50 Гц против 24 FPS, и даже 120 Гц против тех же 24 кадров. Иногда это приводит к тому, что изображение начинает дёргаться и дрожать. Чтобы решить проблему, изобрели «сглаживание движения» — эта технология анализирует движение объектов и создаёт дополнительные кадры, будто бы заполняя ими «пустые» места.
Звучит здорово, однако на деле motion smoothing только портит изображение. Резкость картинки заметно увеличивается, порой возникают артефакты изображения, а естественная «смазанность» сцены, специально созданная режиссёром, становится едва заметной, сбивая фокус. И в результате возникает «эффект мыльной оперы».
По этой причине режиссёры и актёры выступают против технологии, называя её проклятием кинематографа. Хорошо, что пока это лишь опция, которую при желании можно просто отключить.
А что с кадрами в мультфильмах?
Сегодня во время съёмок кино оператор выставляет на камере нужную частоту. Всё сложнее, если речь идёт о мультипликации, ведь каждый кадр необходимо нарисовать вручную. По кадровой частоте анимация делится на несколько видов:
Чтобы снять 20 минут мультфильма в анимации вида 1s, необходимо нарисовать порядка 28 000 уникальных рисунков. Это весьма непростая задача, и потому мультипликаторы идут на всевозможные уловки, чтобы зритель не заметил недостающих кадров. Так, анимацию 1s чаще всего применяют только в активных сценах — например, если персонаж бежит.
Постепенно в создании анимации появились новые секреты. Первым работу мультипликаторов оптимизировал Уолт Дисней: ведущие художники сперва рисовали основные кадры (англ. keyframes), а после этого в дело вступали художники-фазовщики — они рисовали «промежуточные фазы движения»
(англ. in-between) и доводили анимацию до финального вида. Эти термины остаются актуальными для аниматоров и сегодня.
Для экономии кадров художники идут и на другие хитрости. Скажем, рисуют фон и на статичный рисунок накладывают прозрачные целлулоидные плёнки с подвижными элементами. А ещё аниматоры зацикливают кадры или же «раскладывают» персонажей и объекты в несколько слоёв — например, анимируют только губы на неподвижном лице.
В японской анимации — аниме — художники для упрощения своих задач зачастую пропускают промежуточные рисунки — фазовки. Из-за этого эмоции на лице персонажа меняются моментально.
В аниме также существует термин sakuga — это моменты, когда качество картинки возрастает и доходит до стандарта 1s. Приём используют для заставок, сюжетных поворотов или экшн-сцен.
Сколько кадров в видеоиграх?
Оптимальный фреймрейт в играх выше, чем в кино, — он начинается с 30 кадров в секунду. С точки зрения технологий кадровая частота в игровой индустрии работает иначе, нежели в кино, однако суть та же — чем больше FPS, тем лучше. Кроме того, именно счётчик FPS — главный показатель производительности той или иной игры.
Частота в 60 FPS обеспечивает куда более «плавное» изображение. Впрочем, важнее стабильная производительность. Высокий фреймрейт, который время от времени неожиданно «падает» до 35–45 кадров, игрок воспринимает хуже, чем стабильные 30 FPS. Любой такой сбой воспринимается как лаг, ведь мозг игрока «настраивается» на определённую кадровую частоту.
Кадровая частота игры во многом зависит от того, на какой платформе она запущена. Так, на ПК единственное ограничение в большинстве случаев — мощность «железа», которое может быть очень разным. Зачастую это вызывает дополнительные проблемы при оптимизации игры: сделать так, чтобы она работала одинаково на всех компьютерах, попросту невозможно — комбинаций «железа» слишком много.
При создании версий для игровых приставок, где установлены фиксированные комплектующие, ситуация немного проще — оптимизировать игру приходится под тот или иной «стандарт» (в зависимости от конкретной приставки). В этом случае, правда, возникает другая проблема: нередко мощности устройства не хватает для частоты в 60 кадров, и тогда разработчики искусственно ограничивают фреймрейт на отметке в 30 FPS. Это компромисс — низко, зато стабильно.
Правда, с появлением консолей нового поколения — Xbox Series X и PlayStation 5 — многие компании и студии при разработке стали целиться именно в 60 FPS, поскольку «железо» позволяет. По крайней мере, пока. Если верить рекламе, новые консоли способны выдавать и 120 FPS, но это, конечно, касается относительно «лёгких» с точки зрения графики игр.
«Мы никогда не пытались ограничить разработчиков в том, чего они пытаются добиться на нашей платформе, будь то 60 FPS на Xbox 360 или 4K и 60 FPS на Xbox One X. Мы хотим дать им инструменты для того, чтобы они создавали свои игры на любой из наших платформ. В поколении Xbox One X мы уже достигли момента, когда игры выглядят потрясающе, но у нас есть простор для того, чтобы сделать их ещё лучше. Я хочу, чтобы игры ощущались столь же здорово, как и выглядят. Думая о будущем, мы хотели сосредоточиться не только на количестве пикселей, но и на ощущениях от игр, которые обеспечивает высокий фреймрейт».
Фил Спенсер, глава Xbox.
Интервью, 2020 год
Похожего мнения придерживаются и разработчики, которые сотрудничают с Sony.
«Разрешения 4K достаточнo, его хватит надолгo. Но мне хочется вместо того, чтобы оставаться на уровне 60 кадров в секунду, поднять частоту до 120 или даже 240 кадров в секунду. Я думаю, это то, что изменит игры».
Кадзунори Ямаути, руководитель разработки серии Gran Turismo.
Интервью, 2020 год
И если в одиночных играх кадровая частота играет роль важную, но всё-таки не принципиальную, то в киберспорте высокий показатель FPS — залог успеха.
И не только он: ещё при подборе техники для соревнований профессиональные игроки учитывают частоту обновления экрана монитора. От неё зависит, как часто и быстро обновляется изображение на дисплее каждую секунду. Так, при частоте 60 Гц кадр меняется каждые 16 миллисекунд, при 144 Гц — каждые 6 миллисекунд.
Когда монитор обновляется с такой скоростью, разница не видна глазу, всё дело в мелкой моторике. После нескольких лет тренировок киберспортсмен в той же Counter-Strike: Global Offensive использует лишние 10 миллисекунд для более точного наведения прицела. Для реализации своего потенциала профессиональным игрокам необходима техника с максимальными характеристиками, даже несмотря на то, что упомянутая Counter-Strike — не слишком требовательная к «железу» игра.
Ещё один пример — Call of Duty: Black Ops — Cold War. Компания NVIDIA, которая выпускает видеокарты, в 2019 году провела исследование «фликшотов» — этим термином обозначают ситуации, когда игрок в шутере очень резко целится во врага и метко стреляет. В случае с Black Ops частота обновления 360 Гц улучшает качество стрельбы на 4% — по сравнению с монитором на 240 Гц. И этот небольшой перевес может оказаться решающим во время соревнования.
FPS что это? Всё, что Вы хотели знать о FPS
24 мин 22.04.2017 в 14:54
Что такое FPS? Определение / значение / предыстория.
Одним из показателей производительности вычислительных машин является их способность воспроизводить игровой процесс. Не секрет, что привлекательность рабочих станций и мобильных компьютеров для многих пользователей состоит в их игровых возможностях. Понятие «тормозит игра» давно известно даже детям, и выражается оно в нарушении плавности протекания динамических сцен игрового сюжета, или в полном их застывании на экране (так называемые фризы). Каковы бы ни были характеристики видеоподсистемы, главный результат ее работы выражается в комфортной передаче изображения. Для оценки качества воспроизведения динамики игрового процесса служит величина под названием FPS (от англ. «Frame-Per-Second» — кадры-в-секунду.
Этот термин появился еще в конце 19 века, когда зародилась хронофотография, предшественница кинематографа. Один из известнейших фотографов того времени Эдвард Мэйбридж проводил эксперименты со съемкой движущихся объектов при помощи нескольких фотоаппаратов, спускающих затвор поочередно. В результате получался ряд фотографических изображений, которые при быстром перелистывании создавали эффект движения. Первым подобным опытом фотографа стала съемка лошадей, а скорость смены кадров получила название Frames per second, сокращенно FPS, что на русский язык переводится как частота кадров, измеряемая в секунду.
Популярным способом получения движущейся картинки у школьников когда-то было рисование на страницах старых книг картинок, немного изменяющихся от страницы к странице. Если потом перелистывать книгу, то получалось изменяющее изображение, своеобразный мультфильм. Скорость перелистывания страниц и демонстрировала FPS, чем быстрее листалась книга, тем реалистичнее была имитация движения на рисунках.
Опыты хронофотографии послужили толчком к дальнейшему ее развитию и постепенному перерождению в кинематограф. В киноиндустрии FPS является стандартизированной величиной, и ее значение постоянно для всего видеоролика. Первые фильмы, которые выпускали братья Люмьер, имели частоту 16 кадров в секунду. Эта величина была выбрана для облегчения расчета метража пленки шириной 35 мм, так как длина 16 кадров составляла один фут. Стоит отметить, что скорость воспроизведения фильмов в то время не являлась постоянной величиной. Проекционные аппараты приводились в действие вручную, и частота кадров подбиралась оператором прибора вручную, и могла составлять различные значения в зависимости от его опыта и видения процесса демонстрации фильма.
Для того чтобы динамическое изображение в немом кино выглядело плавно, достаточно чтобы величина FPS составляла 12-18. Однако появление звукового кинематографа внесло свои коррективы, так как возникла необходимость передачи качественного звучания звуковой дорожки. В итоге была выбрана частота кадров в 24 в секунду. Эта величина выбиралась из нескольких соображений, в том числе и из расхода дорогого киноматериала и возможности прокручивания фильма несколько раз в кинопроекторе. На заре кинематографа процесс создания фильма включал в себя не только затраты на постановку, но и на изготовление пленки, причем последний процесс был очень дорогим. Основное отличие статического изображения от движущегося заключалось в том, что первому не требовался постоянный контакт с механическими частями проецирующего оборудования, поэтому износ был не такой сильный. Кино копия же должна была демонстрироваться по нескольку раз, иначе прокат фильма становился нерентабельным. Плюс к этому большая частота кадров приводила к увеличению длины пленки и, как результат, увеличению количества бобин, на которые она наматывалась. В итоге появился общемировой стандарт FPS, равный 24.
В телевидении кадр строится за два прохода, и его частота зависит от принятых в конкретной стране стандартов переменного ока. Например, в тех странах, где используется частота в 50 Гц, полукадр строится со скоростью в 25 в секунду.
Игровой FPS
Если частота кадров в телевидении и кинематографе является величиной, по большему счету мало кого интересующей, кроме специалистов, то понятие FPS в игровых приложениях для персональных компьютеров занимает особое место. От того, насколько вычислительная система производительна, зависит не только комфортность игрового процесса, но и сама его возможность. Применительно к компьютерным играм термин FPS показывает, насколько плавно идет динамика игрового сюжета, насколько аппаратное и программное обеспечение может выдать комфортное изображение при конкретных игровых параметрах. Частота кадров приобрела важную роль в современных играх, так как прорисовка отдельного кадра, максимально приближенного к картинке реального мира, требует значительных ресурсов системы, из-за наличия большого количество мелких деталей. А теперь представьте, что этот кадр должен постоянно меняться во времени, отображая быстрое перемещение отдельных объектов, и весь этот процесс должен быть плавным.
Центральным звеном в обеспечении достаточной величины FPS в играх является видеоподсистема вычислительной машины. К ней относится видеокарта и набор управляющих ею утилит – драйверов. То есть обеспечение игрового процесса необходимыми ресурсами зависит не только от производительности видеочипа, но и от способностей его программного обеспечения обеспечить максимальную мощность работы «железа». Поэтому стоит учитывать, что на разных драйверах работа видеокарты будет разной при одном и том же аппаратном обеспечении. Особенно ярко этот факт проявляется в операционной системе Linux при использовании так называемых свободных драйверов, то есть написанных не производителем «железа», а альтернативными программистами. Для того чтобы выжать максимум из видеоподсистемы, нужно использовать фирменные драйвера, причем желательно устанавливать их последние версии.
Также следует понимать, что на показатель игрового FPS влияет не только производительность видеоподсистемы. Узким звеном запросто может стать недостаточная скорость и объем оперативной памяти, низкая вычислительная мощь центрального процессора, частая буферизация данных из-за недостаточной скорости работы дисковой подсистемы. При покупке высокопроизводительной видеокарты необходимо позаботиться о ликвидации возможных задержек из-за остального аппаратного обеспечения, установив и другие комплектующие в соответствии с возможностями видеочипа.
Тепловой режим работы видеокарты также оказывает непосредственное влияние на плавность игрового процесса. Не секрет, что наиболее динамичные игровые сцены подчас требуют 100-процентной «выкладки» видеочипа, при этом электронные компоненты начинают разогреваться. Недостаточное охлаждение может привести к сбоям в памяти электронных схем, что непосредственно скажется на плавности отображения кадров.
Итак, FPS в игре характеризует плавность ее сюжета, комфортное отображение динамических сцен без обрывов и пауз. Также этот показатель оценивает возможности видеокарты, поэтому на этот параметр можно ориентироваться при ее выборе. Но FPS одной и той же видеокарты для разных игр и настроек будет разным. Для того чтобы определиться с реальными возможностями видеочипа, для него определяется средняя и минимальная частота кадров в синтетических тестах или в какой-нибудь игре с определенными настройками графики.
Пользователя больше будет интересовать именно минимальный FPS, так как он дает представление о работе видеокарты в наиболее динамически разветвленных игровых сценах. Средние показатели кадровой частоты могут не отражать ее способности при проработке насыщенных моментов игровых баталий, так эти величины выводятся на основании работы чипа в целом по игре.
Синтетические тесты могут дать общее представление о способностях видеокарты и вычислительной системы в целом. Они представляют собой небольшие отрезки игровых сцен, происходящие без участия игрока. Обычно прямо во время воспроизведения этих игровых отрезков замеряется FPS, и пользователь может реально сравнить работу нескольких чипов. Синтетика обычно выпускается ежегодно, и подстраивается под вычислительные возможности новых видеочипов. На основании таких тестовых замеров составляются рейтинги видеокарт.
Частота кадров в игре зависит не только от возможностей аппаратной части, но и от настроек самого игрового процесса. Например, при максимально выставленных значениях, при которых игровая картинка имеет наибольшую реалистичность, видеокарта может «проседать», выдавая недостаточную частоту смены кадров, что приведет к рывкам изображения и пропуском сцен. В то же время при установке средних значений параметров игры, или даже минимальных, FPS может быть вполне пригодной. Таким образом, при рассмотрении конкретной модели вычислительной системы даже в разрезе одной игры можно получать разные результаты отображения динамических сцен. Однако, для максимально комфортного «видения» сюжета нужно ориентироваться на максимальную отдачу в графике игры, и подбирать видеоподсистему и другие структурные блоки компьютера под самые высокие уровни настройки игрового процесса.
Конкретные показатели игрового FPS, удовлетворяющие пользователя, должны составлять не менее 60 кадров в секунду. Причем желательно ориентироваться именно на минимальные значения этого показателя. Но важно также понимать, что если в какой-то игре видеокарта способна выдать большую частоту кадров, то это благоприятно скажется не только на прохождении игрового сюжета, но и на стабильности работы не только видеоподсистемы, но и всей ЭВМ в целом. Если видеочип легко справляется с динамикой игры, то значит, он не работает на полную мощность, не нагревается и не потребляет много электрической энергии. И вся система будет стабильнее.
Так как реальный игровой FPS зависит от конкретных условий эксплуатации видеокарты, давайте рассмотрим основные моменты, влияющие на выдаваемую видеочипом частоту кадров.
FPS и частота обновления экрана
Для начала кратко подведем итоги всего выше сказанного про FPS в разрезе видеосистемы персонального компьютера. Тут нужно понять главное – частота кадров в этом случае относится к способности видеокарты выдавать необходимое их количество в секунду. То есть монитор служит лишь средством отображения работы видеочипа. В то же время существует определенная связь между частотой обновления экрана монитора и количеством кадров, выдаваемых видеокартой в единицу времени.
FPS видеокарты — величина непостоянная. Уже отмечалось, что на ее величину влияет множество факторов, но сейчас давайте абстрагируемся от них, оставив только влияние игрового процесса, то есть графику игры и динамичность ее сцен. Будем считать, что наша компьютерная система работает в линейном режиме, и все ее узкие места ликвидированы, а условия работы идеальны, то есть ничего не перегревается и не мешает работе игрового сюжета.
Вспомним, что такое частота обновления экрана. Будем рассматривать это понятие применительно к жидкокристаллическим мониторам, так как дисплеи на электронно-лучевой трубке вряд ли кто-то еще использует. У LCD частота обновления показывает, сколько раз за секунду обновляются все пиксели на экране. Эта величина является постоянной, измеряется в герцах, и для обычного монитора равна 60. То есть за одну секунду происходит 60 обновлений содержимого экрана.
Но вернемся к монитору. Для указанной выше частоты обычного монитора смена кадра будет происходить за 1 / 60 = 0,0167 секунды, или за 16,7 миллисекунд. На мониторах с электронно-лучевой трубкой можно было наблюдать своеобразное мерцание на этой частоте, если наблюдать содержимое экрана через камеру. Кстати, такое явление хорошо видно в старых фильмах, где были старые компьютеры и древние дисплеи. На жидкокристаллических мониторах этого явления нет, но нам это сейчас не важно, просто на примере дисплея с трубкой легче понять суть обновления экрана. Важно понять, что эта величина и частота кадров напрямую не связаны. Для простоты представим, что экран с заданной частотой выводит содержимое некоего буфера, в котором находится картинка с выводимым изображением. Именно в этот буфер видеокарта выкладывает свои кадры.
Вот тут мы и подошли к главному моменту. Итак, мы имеем определенную частоту обновления буфера, заданную параметрами экрана. Плюс к этому у нас есть частота выкладывания кадров в этот буфер, которой управляет видеокарта. Давайте рассмотрим, что будет происходить при различных соотношениях между этими двумя параметрами.
Предположим, что FPS, выдаваемое видеокартой, и частота монитора совпадают. Для нашего умозрительного случая это будет 60 кадров в секунду и 60 Гц. То есть при каждом обновлении экрана из буфера будет браться один кадр, и наша картинка будет каждый раз обновляться на один кадр. Понятно, что в этом случае происходящее на экране динамически будет отображаться в виде плавно меняющейся картинки. Все кадры, формируемые видеосистемой, попадут на экран.
В игре, изобилующей разными кадрами, резкими поворотами сюжета и постоянным изменением положения объектов FPS постоянной величиной не будет. Представим, что графический процессор выдает меньшее, чем частота регенерации экрана, количество кадров в секунду. Тогда буфер при очередном обновлении будет содержать тот же кадр. И если FPS просядет значительно, то изображение начнет «застывать». При этом есть такое понятие, как алгоритм игры, то есть расчет поведения ее героев. Из-за этого при проседании частоты кадров движение игрока начинает казаться не плавным, из-за того, что кадры в буфер будут подаваться уже не соседние, а те, которые должны быть по игровому алгоритму в зависимости от прерываний клавиатуры и позиционирования мыши. В итоге игровой процесс начинает тормозить и становиться дерганым.
А теперь представим, что FPS графического процессора превышает частоту обновления монитора. Получается, что в буфер начинает поступать больше кадров, чем может быть выведено в единицу времени. Каждая последующая картинка начинает вытеснять предыдущую до ее отображения. В итоге кадры начинают просто откидываться, вызывая различные дефекты динамического изображения. Одни из них – разрыв изображения, когда при обновлении экрана выводятся части двух разных кадров.
В итоге создается впечатление, что большой FPS на обычном мониторе не имеет смысла и высокие его показатели относятся к уловкам маркетологов производителей. Но не стоит спешить с такими выводами. Многие игроманы отмечают существенную разницу при высокой частоте кадров, и в первую очередь это относится к особенностям отображения отдельных игровых моментов в современных играх, имеющих высокую динамику действий и графику высокого разрешения.
Максимальный FPS для человеческого глаза
Величину FPS и ее значение с точки зрения алгоритмов игры мы рассмотрели. И многие геймеры различают ее с точки зрения именно физических реакций, которые необходимы в игровом сюжете, учитывая высокую динамику многих игр.
Но это, тем не менее, мнение заядлых игроков, которые настолько поглощены процессом прохождения, что для них важны абсолютно все мелочи, и малейший дискомфорт их несказанно раздражает. Однако есть просто любители игр, которые спокойно относятся к различным проявлениям артефактов на экране, и их больше интересует возможность просто комфортного отображения содержимого экрана, без значительных зависаний. Поэтому перед покупкой более мощной видеокарты, являющейся довольно дорогим устройством (игровая плата может стоить так же, как все остальные аппаратные устройства ПК, вместе взятые), многие из них интересуются, а так ли уж необходим такой апгрейд. Есть ли предел, за которым увеличение частоты кадров не несет каких-либо отличий для человеческого глаза?
Строение глаза человека таково, что его рецепторы, воспринимающие информацию, имеют определенную степень инерции. Говоря по-простому, на то, чтобы «обработать» изображение, требуется какое-то время. Причем боковое зрение более восприимчиво, и это неудивительно. Для того чтобы быстро реагировать на опасность, необходимо ее быстро «поймать», то есть отреагировать поворотом головы на боковое движение, чтобы потом четко его рассмотреть. Без такого строения органов осязания человек просто не выжил бы в мире, полном опасностей. Итак, инертность зрения неодинакова, однако исследователям удалось вычислить ее минимальное значение, которое составило 20 миллисекунд. То есть, если идти по аналогии с FPS, средняя «частота кадров» человеческого глаза составляет 1 / 0,020 = 50 в секунду.
Стоить отметить, что восприятие картинки реального мира – сложный процесс. Глаза здесь выступают только как своеобразные чувствительные матрицы, если проводить аналогию с фотографией. Дальнейшую обработку информации производит мозг. Надо учесть, что при взгляде на монитор человеческий глаз не может захватить его полностью, поэтому края экрана остаются на периферии зрительного восприятия, и частота кадров на них может различаться глазом. Для повышения реалистичности картинки разработчики игр идут на разные ухищрения, например кадр проектируется таким образом, чтобы изображение по его краям было немного размытым.
Подводя своеобразный итог, можно сказать, что рассчитать конкретное значение максимума частоты кадров при игре на персональном компьютере практически невозможно, так как здесь играют роль множество факторов, включая особенности строения глаза отдельно взятого индивидуума. Однако, отталкиваясь от времени инертности глаза и рассчитанной исходя из него величины FPS в 50 кадров/с, можно предположить, что для глаза человека вполне комфортной будет частота кадров, равная 60.
Косвенно такой вывод подтверждается и выбранной за стандарт частотой обновления монитора в 60 Гц, которая человеческим глазом не различима.
Мониторы для FPS 120-144
Как уже отмечалось, повышенный FPS несет определенные проблемы при игре на обычном мониторе 60 Гц. Но если использовать монитор с частотой обновления экрана 120 или 144 Гц, то преимущества будут налицо. При соответствующих частотах кадров разрывов изображения уже не будет наблюдаться, оно станет плавней, а также увеличится точность управления игровыми действиями.
Кроме того, мониторы с повышенными частотами позволяют добиться улучшения изображения даже при более низких значениях кадровой частоты. Это происходит по причине затрат времени на достижение пикселем определенной степени свечения. Из-за этого на экране могут наблюдаться дефекты изображения в виде шлейфов. Таким образом, даже при соответствии частоты кадров частоте рендеринга экрана в 60 Гц динамическая картинка будет содержать неточности и артефакты.
Мониторы с частотой 120 и 144 Гц позволяют более плавно изменять уровень светимости пикселя. Это происходит за 2 сигнала, что позволяет выставить значения точнее. Количество артефактов уменьшается, а имеющиеся исчезают быстрее – для мониторов в 120 Гц – в 2 раза. Изображение в итоге получается более четким, а все переходы происходят плавней.
Все описанные факторы сильно влияют на реалистичность картинки и удобство управления. Конечно, желательно под мониторы этого типа подбирать соответствующее аппаратное обеспечение, которое позволит в полной мере использовать их потенциал, особенно это касается видеокарт.
Вот несколько моделей мониторов, выпущенных для любителей компьютерных игр:
Viewsonic XG2700-4K: диагональ 27″, тип матрицы экрана — TFT IPS, разрешение 3840×2160 (16:9), макс. частота обновления 120 Гц.
BenQ ZOWIE XL2720: диагональ 27″, тип матрицы экрана TFT TN, разрешение 1920×1080 (16:9), макс. частота обновления 144 Гц.
ASUS MG278Q: диагональ 27″, тип матрицы экрана TFT TN, разрешение 2560×1440 (16:9), макс. частота обновления 144 Гц.
Вертикальная синхронизация — что это
Выше, в разделе «FPS и частота обновления экрана», рассматривались различные варианты работы при разных настройках этих параметров. И при превышении частоты кадров указывалось на возникновение дефектов изображения, в качестве примера которых было написано о разрывах кадров. Так вот, во избежание этих неприятностей были разработаны несколько технологий, одна из которых носит название вертикальной синхронизации (V-Sync).
Этот метод позволяет синхронизировать частоту кадров, выдаваемую видеокартой, с частотой обновления экрана монитора. Может включаться как непосредственно в настройках игрового приложения, так и в программе настройки драйвера графического процессора. Технология позволяет избавиться от разрывов динамического изображения, а также снижает потребляемую видео-платой мощность. Таким образом, видеоподсистема начинает работать не на максимальной производительности, экономя электроэнергию, выделяя меньше тепла и снижая общий шумовой фон всей компьютерной системы.
Несмотря на эти плюсы, вертикальная синхронизация имеет и определенные минусы. Выше уже писалось, что при превышении FPS над частотой рендеринга монитора может существенно повыситься отклик действий игрока. В случае использования V-Sync этого, естественно, уже не будет. Использование технологии ведет к затратам ресурсов, причем не только графического ядра, но и всей вычислительной машины. А это чревато уменьшением FPS, которое приведет к торможению игрового процесса. Поэтому вертикальная синхронизация должна использоваться только при гарантированном запасе по выдаче кадров видеочипом. Если FPS будет опускаться ниже 60 при работе с 60-герцовым монитором, то она будет урезаться до следующего дискретного значения 30 кадров в секунду, что будет совсем некомфортно в динамическом игровом сюжете.
Разгон монитора
Все слышали про разгон процессора, оперативной памяти и системных устройств материнской платы. Смысл этого действия простой – заставить работать компонент быстрее своих заводских установок. При этом пользователь должен понимать, что любой разгон заставляет работать оборудование на пределе своих возможностей, из-за чего снижается срок его полезной эксплуатации и повышается вероятность ошибок при работе.
В случае с монитором разгон подразумевает работу дисплея с частотой обновления экрана большей, чем это предусмотрено для нормального режима. Например, для монитора с рендерингом 60 Гц это может быть работа с частотой 75 Гц при максимально возможном разрешении экрана.
Для чего нужно повышение частоты рендеринга, уже рассматривалось выше. Чем она больше, тем больший FPS можно использовать без потери кадров, повышая не только плавность и четкость динамического изображения, но и точность действий персонажей игры.
Разгон монитора производится либо при помощи управляющей видеокартой программой, предоставляемой разработчиком видеочипа, либо средствами сторонних программистов. В качестве примера можно привести Панель управления nVidia, предоставляемую, как это понятно из ее названия, компанией nVidia для работы с графическими процессорами ее производства. Для чипов от Intel и AMD придется, скорее всего, устанавливать отдельное приложение, например DTDCalculator.
При увеличении частоты рендеринга необходимо производить регулировку постепенно, проверяя параметры монитора. Начинать настройку нужно с выставления стандартной частоты обновления при максимальном разрешении. После разгона проводится тестирование монитора, оценивается качество изображения, наличие его дефектов, стабильность работы оборудования. Необходимо найти максимальную частоту, при которой тесты проходят без ошибок.
При разгоне монитора важно помнить, что увеличить частоту рендеринга можно не у всех из них. Есть модели, которые перестают работать при увеличении параметра даже на 1 Гц. Но есть 60-герцовые мониторы, которые реально разгоняются до 80 Гц. То есть эта операция индивидуальна, и может случиться так, что даже две одинаковые модели будут по-разному реагировать на одинаковое увеличение частоты.
И последнее. Разгон монитора пользователь производит на свой страх и риск. В большинстве случаев он просто не будет работать при повышенных показателях этой величины, просто высветив на экране известную надпись «Out of Range». Но никто не гарантирует, что оборудование не выйдет из строя при работе в режимах, которые производителем не предусмотрены. Производите эту операцию с осторожностью.
Input Lag
В разрезе компьютерной игры это параметр, показывающий время задержки отображения действия управляемого персонажа на экране после момента совершения его игроком. Различают несколько видов Input Lag. Сначала идет обработка совершенного действия графическим процессором. Это время должно быть ничтожно малым, так как если эта задержка начнет оказывать влияние на игровой процесс, то такой видеокарте просто не место в игровой системе. Также задержки могут происходить при взаимодействии центрального и графического процессора, если первый недостаточно производителен. При сетевой игре Input Lag возникает из-за реакций игрового сервера и вычислительной сети. Бороться с такими задержками очень сложно, так как они зависят от загруженности серверного оборудования и величины трафика сети. Ну и третья составляющая задержек – Input Lag монитора, ведь ему тоже требуется время на вывод сигнала, поступившего с видеочипа.
В среде геймеров Input Lag обычно относят к мониторам, так как задержки при современном уровне развития вычислительного оборудования очень малы, чтобы можно было их заметить. Да и разработчики игр не зря дают рекомендованные условия для прохождения своих приложений, четко указывая характеристики оборудования, на котором можно гонять игру.
Задержка вывода также критична для телевизионных приемников. При слишком большом ее значении может наблюдаться рассинхронизация звука и изображения на экране, когда звук опережает отображение видеопотока. А многие игроманы используют как раз телевизоры, так как они обладают большими диагоналями, да и игровые приставки удобно подключить именно к приемнику.
Конкретные значения задержек, влияющих на качество игрового прохождения, лежат в пределах от 30 до 200 миллисекунд. При таких значениях Input Lag будет сильно влиять на реакцию главного персонажа, не позволяя своевременно среагировать на происходящее на экране. Более низкие значения считаются приемлемыми, это связано с тем, что у человека также есть определенный реакционный порог, который может доходить до 16 миллисекунд. Таким образом, опоздание в игровых событиях могут происходить не только из-за задержек оборудования, но и из-за медлительности геймера.
Input lag в современных мониторах сведен к минимуму, поэтому значение этому параметру придается при использовании телевизоров, так как их главное предназначение – телетрансляция, не требующая низких значений задержек ввода. Тем не менее, многие производители совершенствуют технологии воспроизведения изображения, вводя в настройки телевизоров возможность уменьшения Input Lag при использовании их в качестве транслятора игровых приставок и ПК.
FPS и движки игр
Движок игры представляет собой набор инструментов для создания игрового приложения. Идея создания движка состоит в том, чтобы не писать игру с нуля, а воспользоваться уже готовым программным кодом, реализующим часть задач, и дополнить его собственными наработками. Игровой движок включает в себя как логическую цепочку игры, так и другие модули, например, звуковую подсистему. Использование движка значительно облегчает как разработку приложения, так и его перенос на различные операционные системы.
В зависимости от движка меняются и требования к аппаратуре вычислительной системы. Чем проще программные компоненты игры, тем менее критичны они к производительности оборудования. Поэтому разные движки позволяют выдавать различные значение FPS одной и той же игровой системы.
Самыми нагружаемыми систему считаются движки шутеров от первого лица. Впрочем, это и не удивительно, так как в их программную часть входит множество зависимых друг от друга модулей, которые ведут сложнейшие расчеты не только действий главного героя, но и его противников – союзников, реакций на их действия, прорисовку сложнейших элементов и т.п. На этих движках для реализации комфортных значений FPS должны использоваться мощные аппаратные компоненты.
Цифровые, электронные и программные технологии непрерывно развиваются. Игровые движки, считавшиеся требовательными к ресурсам несколько лет назад, уже легко воспроизводятся на не самом производительном современном оборудовании. Современное «железо» легко тянет старые игры, и для этого зачатую даже не требуется приобретать отдельную видеокарту, вполне хватает встроенного в процессор GPU.
Однако бывает так, что низкий FPS в игре связан не с производительностью вычислительной системы, а с особенностями движка игры, например, при его некорректной оптимизации для игры на персональных компьютерах при переносе с игровых консолей. Одним из таких прецедентов можно назвать историю с движком Id tech 5, который разработала компания id Software. Игра Rage, основанная на нем, изобиловала различными неприятными моментами, такими, как торможение, зависание и дефекты изображения. Причем все это безобразие происходило даже на мощном для того времени «железе». В 2014 году на том же движке было выпущено долгожданное продолжение популярной игры «Wolfenstein» под названием New Order. Пользователи, приобретшие игру для персональных компьютеров, были буквально ошеломлены снижением на некоторых сценах FPS до значений в 1-2 кадра, которое наблюдалось вне зависимости от производительности аппаратных компонентов ПК. Этот пример наглядно показал зависимость частоты кадров видеокарты от реализации игрового движка.
SLI / Crossfire и FPS
Идея объединения двух видеокарт не является новой. Еще в конце прошлого века такие попытки предпринимались компанией 3dfx, которая была в то время ведущим разработчиком видеочипов. На сегодняшний день существует два основных конкурента на рынке внешних видеокарт – Nvidia и AMD, и у обоих из них есть свои технологии взаимодействия нескольких видео плат – SLI и Crossfire соответственно.
Не вдаваясь в проблемы реализации игровой системы с двумя видеокартами (нужна специальная материнская плата, видеокарты со схожими характеристиками, причем желательно топовые, чтобы почувствовать прирост производительности и т.д.), рассмотрим влияние применения этих технологий на производительность видеосистемы.
На первый взгляд, установка двух видеокарт должна приводить к двукратному увеличению производительности. Однако это несколько неправильное умозаключение, так как есть ряд причин, по которым увеличение FPS находится в более скромных пределах, а в некоторых случаях даже падает.
Прежде всего, два устройства должны быть сопряжены, так как работают они не по отдельности, а в паре. На взаимодействие им требуется некоторые вычислительные ресурсы, из-за чего производительность не растет линейно в 2 раза.
Рост FPS при использовании SLI / Crossfire также зависит от реализации драйверов видеокарты. Они должны поддерживать эти технологии, и позволять управлять их настройками. Современные графические подсистемы поставляются со специализированными программными средствами с визуальным интерфейсом, позволяющим любому пользователю настроить работу оборудования по своему предпочтению. Компания AMD для своих продуктов разработала Catalyst Control Center, а инженеры NVidia предлагают для управления картами NVIDIA Control Panel.
Кроме оптимизированных драйверов, само игровое приложение иметь поддержку использования нескольких видеокарт. В противном случае использование нескольких видеоадаптеров ничего не даст в плане прироста производительности, так как будет использоваться только один из них. Хуже того, может наблюдаться даже падение FPS, так как будет происходить сопряжение работы видеоустройств, о чем уже говорилось выше.
В случае поддержки игровым приложением технологий SLI / Crossfire прирост FPS может достигать 70 – 90%. Все зависит от производительности остального «железа» компьютера, эффективности системы охлаждения, а также от особенностей реализации использования нескольких видеокарт в игровом и графическом движках игры.
Ввиду сложности и дороговизны реализации технологий SLI / Crossfire их использование остается уделом энтузиастов. Современные игровые видеочипы отличаются высокими показателями производительности, к тому же из-за совершенствования технологий производства непрерывно идет процесс снижения показателей их тепловыделения. А на практике это означает меньший разогрев видеокарты и улучшение стабильности ее работы, а значит, и снижение проседания FPS в сложных динамических игровых сценах.
Нужны ли высокие показатели FPS
Подведем своеобразный итог всему написанному выше. Высокий показатель FPS видеокарты является своеобразным гарантом ее успешного использования. В то же время эта величина может замеряться по-разному, в тестах или условиях реальной игры. Анализируя отзывы специалистов и геймеров, можно сделать вывод, что 60 кадров в секунду – вполне приемлемый показатель для подавляющего большинства пользователей. Даже если в каких-то игровых моментах видеокарта проседает, то это не является критическим условием ее замены на более производительную.
Разницу в игре со средними и высокими показателями кадровой частоты могут уловить далеко не все, особенно при использовании обычных неигровых мониторов. К тому же разрывы кадров многим не нравятся, и они используют технологии синхронизации. Также бытует мнение, что показатель FPS давно превратился в маркетинговую уловку производителей видеокарт, которую они используют в конкурентной борьбе.
Показатель FPS в синтетических тестах мало что дает, кроме как морального удовлетворения от приобретения новой видеокарты с высокой производительностью. Лучше всего сравнить игру при средних и высоких значениях частоты кадров, и если разница не ощущается, то ориентироваться на требования разработчиков софта к оборудованию, чтобы подобрать «железо» для комфортного прохождения приложения без лишних денежных затрат.