Что такое 1 low fps

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

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

Что означают 1 % и 0,1 % при тестировании видеокарт и процессоров в играх

Содержание

Содержание

Все чаще при измерении производительности ПК в играх можно заметить показатели «0.1 % Low» и «1 % Low». Большинство неопытных пользователей не придают этому значения и по старинке смотрят только на средний FPS. На самом деле эти показатели очень важны и на них стоит обращать внимание. И вот почему.

Что такое средний FPS и Frame Time

Время, требуемое для отрисовки одного кадра называется Frame time или же «время кадра». Измеряется оно в миллисекундах, но обычно используют частоту кадров (Frame rate), которая обозначает количество кадров, отрисованных за единицу времени. Частота кадров же измеряется в количестве кадров в секунду — Frames per second или же FPS.

Главная единица, используемая при измерении производительности — средний FPS (AVG FPS) за весь промежуток времени. Средний FPS находится по формуле FPS = n/t, где n — количество кадров, отрисованное за все время, а t — время проведения теста. У среднего FPS есть недостаток, который не позволяют ему быть единственной единицей измерения в бенчмарках.

0.1 % минимальный и 1 % низкий FPS

При измерении FPS его среднее значение не является точной величиной, поэтому внимание стоит уделить другим — 1 % низкий и 0.1 % минимальный FPS. В нашем случае важно понимать, что время отрисовки кадра зависит от его сложности. Во время игры могут встречаться карты с большим количеством предметов и NPC в поле видимости игрока, на отрисовку которых будет уходить больше времени. Такие кадры могут задерживаться на экране, в результате чего картинка может фризить и испортить впечатление от игры. Проблема среднего FPS заключается в том, что при замерах время «длинных» кадров усредняется с «быстрыми», поэтому информация о первых теряется.

К примеру, за секунду было отрисовано 30 кадров с таким временем отрисовки в мс:

33, 57, 23, 13, 34, 68, 34, 40, 44, 16, 90, 27, 66, 87, 23, 37, 17, 23, 31, 21, 23, 20, 37, 12, 32, 36, 22, 14, 20, 10

В данном случае средний FPS равен 30 кадрам в секунду, а среднее время отрисовки кадра — 33,3 мс. Общая картина достаточно неплоха, но если взглянуть пристальнее, то можно заметить четыре кадра, время отрисовки которых в два, а то и в три раза больше среднего. Как и было сказано ранее, при высчитывании среднего времени отрисовки кадра и среднего FPS «долгие» кадры теряются на фоне «быстрых», в результате чего значения получаются неточными.

Было принято решение как-нибудь дополнить значения среднего FPS, чтобы лучше описать все кадры.

Существует такое понятие как процентиль, с английского — percentile (в русском языке чаще встречаются персентиль или перцентиль). В нашем случае это можно трактовать как значение, ниже которого находится определенный процент данных из общего набора. У нас 99-процентиль — это значение, ниже которого находятся 99 % данных из общего числа. И, если он равен 90 мс, то 99 % значений времени кадра из примера меньше 90 мс, а 1 % больше или равен этому числу.

В бенчмарках по договоренности используются 99.9- и 99-процентили. Поскольку обычно в качестве единицы измерения применяются FPS, то в данном случае используются обратные 0.1- и 1-процентили FPS. В народе их принято называть 0.1 % минимальный и 1 % низкий FPS. Обычно эти значения оказываются ниже среднего FPS, так как это часть данных, которая описывает редкие игровые события с многочисленным количеством объектов. Это говорит о том, что сложность кадров в сцене непостоянна. Плохо это только тогда, когда 0.1 % минимальный и 1 % низкий FPS «просаживаются» до неиграбельного уровня в результате чего картинка начинает подлагивать. Правда, оценить этот неиграбельный уровень статистически невозможно — для каждого он свой в связи с особенностями человеческого глаза и привычками геймера.

Математические объяснения недостатков среднего FPS (для любознательных)

Между временем кадра и частотой кадров есть математическая связь: значение FPS после отрисовки кадра — мгновенный FPS — обратно времени отрисовки этого кадра:

Поскольку время кадра обычно измеряется в миллисекундах, а частота кадров в единицах в секунду, вышеуказанная формула будет выглядеть вот так:

Например, кадр был отрисован за 25 мс, тогда получается, что мгновенный FPS по окончании его отрисовки был равен 1000/25 = 40 FPS.

Как уже было сказано ранее, средний FPS находится по формуле FPS = n/t. Кроме нее средний FPS можно найти так:

Где t — среднее время кадра, равное t = (t1 + t2 + t3 + … + t-нное)/n

n — общее количество кадров, t1, t2, t3 и т. д. — время отрисовки каждого кадра

То есть, средний FPS — величина, обратная среднему времени кадра. Подтверждается это тем, что время бенчмарка равняется сумме времени отрисовки всех кадров:

t1 + t2 + t3 + … + t-нное = t

Но почему же средний FPS — недостаточно точный показатель измерений? Так происходит, потому что средний FPS не является средним арифметическим значений мгновенного FPS:

FPS ≠ (FPS1 + FPS2 + FPS3 + … + FPS-нное)/n

FPS ≠ (1000/t1 + 1000/t2 + 1000/t3 + … + 1000/t-нное)/n

Для подтверждения этому приведем одну из вышеперечисленных формул:

FPS = 1000n/(t1 + t2 + t3 + … + t-нное)

Значения среднего FPS и среднего значения мгновенного FPS будут равны только в том случае, когда все кадры были отрисованы за одинаковые промежутки времени – t1 = t2 = t3 = t-нное = t, что на практике практически невозможно. В этом и заключается главный недостаток среднего FPS.

Средний FPS далеко не идеален, и при измерении производительности системы в играх ориентироваться только на него не стоит. 0.1% минимальный и 1% низкий FPS наоборот являются очень важными единицами измерения. Если говорить простым языком, то они показывают самые большие просадки FPS за время теста, портящие общее впечатление от игры.

Источник