Что означает частота кадров
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.