為何高幀率對于電競比賽至關重要？

什么是 FPS？為何 FPS 對于電競比賽十分重要？

競技玩家和職業(yè)電競選手都追求超高幀率，以期為自己帶來各項競技優(yōu)勢。他們需要極致流暢的動畫、超低延遲和極小干擾，從而取得亮眼的成績。最新 GPU 所帶來的高幀率恰好能為這些玩家提供競技優(yōu)勢。

我們最近發(fā)布了一段視頻，其中展示了 60、144 和 240 FPS/Hz 對“反恐精英：全球攻勢 (CS:GO)”游戲體驗的影響：

現在，讓我們再深入了解這一切將如何在玩家的 PC 上運作，以及高幀率為何可以提升動畫流暢度、減少重影和撕裂影響以及降低系統(tǒng)延遲，從而為玩家提供競技優(yōu)勢。

FPS 和 Hz 究竟是什么？

游戲圈里經常混淆和誤用 FPS 和 Hz。 Hz 定義為每秒的周期次數，通常和顯示器相關。 二者表述的都是完成率，區(qū)別在于它們表示的是 PC 渲染系統(tǒng)中不同組件的完成速率。簡言之，FPS 是指系統(tǒng)(尤其是 GPU)完成幀渲染的速率，而 Hz 是指顯示器對這些已完成渲染的幀的顯示刷新速率。

在下方動畫中，可以看到頂部的灰色記號以及綠色記號，其中上面的表示顯示器顯示的幀，下面的表示 GPU 正在渲染的幀。

這些幀率并不相同。GPU 的幀渲染速度時而快于或慢于顯示器顯示幀的刷新速度。這種幀時間變化是由所渲染 3D 場景的復雜度差異引起的。如，某場景中的爆炸場面在渲染時可能要比上一個場景花費更多時間;而 Hz 通常為恒定速率，不會隨場景復雜度而變化。60Hz 是每秒 60 次，144Hz 是每秒 144 次，以此類推。一些顯示器可以改變自身刷新率，為了便于理解，我們假設一臺顯示器的刷新率恒定不變。

FPS 通常是許多秒數內的移動平均值，因為幀與幀之間所用的時間并非恒定不變。不妨這樣理解 FPS：“GPU 每秒平均渲染的幀數。”

如果 FPS 和 Hz 不一致，玩家會感到畫面撕裂等影響，隨后會介紹這一點。總結一下，GPU 對應于 FPS，顯示器對應于 Hz。要獲得絕佳游戲性能，就要提高這兩個值。

高 FPS 助力打造更流暢的畫面效果

來看一下，高 FPS 如何帶來更流暢的動畫。在下方視頻中，我們可以看到畫面在更高的 FPS/Hz 下更加流暢。在 60 FPS/Hz 下，畫面看起來斷斷續(xù)續(xù)，就像是從一個點跳到另一個點。在 240 FPS/Hz 下，我們仍然可以看到畫面的步進，但這些步進小了很多。

在詳細介紹這個概念之前，先將 FPS 鎖定到 Hz。雖然這種情況實際并不會發(fā)生，但如果 GPU 和顯示器以相同速率運作，就能更容易解釋這些概念。

下方的彈跳球動畫清楚展示了畫面為何變得更加流暢。

240 FPS/Hz 下的彈跳球畫面更加流暢

60 FPS/Hz 畫面中的每個“步進”在 240 FPS/Hz 下都會有 4 個“步進”。多出的 3 個步進填補了動作，讓 240 FPS/Hz 下的畫面看起來更加流暢。在 240 FPS/Hz 下，可以在相同時間內看到 3 個額外的信息幀。

畫面越流暢，就越有助于玩家追蹤目標。在微調準星以糾正射擊越標或未達標問題時，目標的流暢顯示有助于玩家更快鎖定目標。

更高的 FPS/Hz 有助于減少重影

所有 LCD 型顯示器都不能免除重影的干擾。當顯示器刷新時，畫面顏色不會立即變化。像素變化需要花費一些時間，尤其是當色彩變化范圍很大時。

在下方“反恐精英：全球攻勢 (CS:GO)”演示視頻中，重影看起來就像物體后面的影跡，一般是在物體位置從上一幀切換到當前位置時出現。

若對下方的彈跳球動畫分析重影，我們也可以在小球后方看到重影。

模擬重影效果的彈跳球動畫

重影取決于動畫步進的流暢度，并會出現在動畫的前一“步”中。在 60 FPS/Hz 下，動畫步進之間的距離變化較大，因此重影非常明顯。在 240 FPS/Hz 下，動畫步進之間的距離變化較小，因此重影較不明顯。

這便解釋了在更高 FPS/Hz 下，旋轉角色或查看運動物體時為何會更顯清晰。與流暢動畫帶來的益處相似，減少重影也可讓玩家更清晰地追蹤目標，幫助玩家聚焦目標而不是重影。

高 FPS 有助于減少畫面撕裂

當顯示器顯示的幀與 GPU 同一時間輸出的幀不一致時就會出現畫面撕裂，這會導致屏幕上出現水平撕裂或圖像偏移。在下方示例中，我們可以看到貫穿玩家模型的撕裂現象。

當顯示器顯示的幀與 GPU 同一時間輸出的幀不一致時，就會出現畫面撕裂

當 GPU 的輸出速率 (FPS) 和顯示器的 Hz 不相符時，就會出現畫面撕裂。為避免畫面撕裂，我們可以開啟 V-SYNC。V-SYNC 能夠將 GPU 的輸出速率有效鎖定到顯示器的 Hz。開啟 V-SYNC 后，GPU 便只能按照顯示器刷新周期渲染一幀畫面。

該功能雖可消除畫面撕裂，但會增加輸入延遲，讓人感覺游戲響應變慢，這是因為 GPU 通常必須要等待顯示玩家的操作結果。由于延遲增加，很多玩家都傾向于在游戲期間關閉 V-SYNC，選擇忍受畫面撕裂。

在下方示例中，FPS 高于顯示器的 Hz，并且已關閉 V-SYNC。

正如示例所示，畫面撕裂在 240 FPS/Hz 下變得更少，這是為什么呢?讓我們仔細分析一下。

在下方動畫中，有一個人從屏幕左側跑到右側。最終，出現了一次畫面撕裂。

場景中的物體（跑動的角色）發(fā)生撕裂，導致圖像偏移。

如動畫所示，當發(fā)生畫面撕裂時，我們看到物體的下半部看起來像是在向前移動，但上半部卻留在原地。由于 GPU 速率未鎖定到顯示率，GPU 會在顯示器尚未完成刷新的情況下迅速交換已完成渲染的下一幀。幀完成交換后，其剩余部分將會渲染為更新的圖像，從而產生名為“畫面撕裂”的偏移現象。

類似于動畫步進，物體的幀之間移動距離在 60 FPS/Hz 時更大，這會增大物體在兩幀之間的位移幅度，從而產生更嚴重的撕裂效果。在 240 FPS/Hz 下，物體在兩幀之間的位移幅度更小，這是由于此幀率會縮小兩幀之間的時間差，從而減小畫面撕裂的影響。畫面撕裂影響越小，就越有助于消除干擾因素，幫助玩家專注于贏得比賽。

如上所述，一些顯示器采用可變刷新率技術(如 G-SYNC)來為玩家提供關閉 V-SYNC 的出色效果，同時消除畫面撕裂。G-SYNC 顯示器會等待 GPU 渲染完下一幀，然后再刷新顯示器，如此便可讓 GPU 盡可能以最快速度完成幀渲染。我們將在后文深入探討這一主題。

高 FPS 有助降低系統(tǒng)延遲

在下方視頻中，可以看到在 240 FPS/Hz 下，對面玩家好像居于 60 FPS/Hz 時該玩家所處的位置之前，這是由系統(tǒng)延遲引起的。

談到游戲延遲，很多玩家都會想到 ping 或者網絡延遲。這種延遲來源是指 PC 上的信息到達游戲服務器并再次返回 PC 所用的時間。

與之相反，系統(tǒng)延遲是指從玩家作出操作(鼠標點擊、鼠標移動、鍵盤輸入)到顯示器給出響應所用的時間。這種延遲通常稱為“移動到顯示 (motion to photon)”延遲或點擊到觸發(fā)射擊延遲。

系統(tǒng)延遲管線

是什么原因引起了系統(tǒng)延遲?我們來深入了解一下渲染管線。

在下方示例中，我們將此管線簡化成三個階段，以便于說明。從左側開始，CPU(藍條表示)用于解釋出入、更新游戲狀態(tài)、準備供 GPU 渲染的幀，以及將幀放入 GPU 渲染隊列。之后，GPU(綠條表示)會從隊列中提取這些準備好的幀，并渲染它們。GPU 完成渲染后，顯示器(灰條表示)會在下一個刷新周期呈現最終圖像。

60 FPS/Hz 下的簡化版渲染管線

以上所有操作都需花費時間，所需時間總和就是系統(tǒng)延遲。

在現實世界中，這些操作會依次進行，也就是說每一個階段都會在這一幀結束以后的下一幀開始。管線運行會影響完成率 (FPS)，但不一定會改變系統(tǒng)延遲，因為玩家的操作在任何情況下都會不斷傳送到每個階段。

先來看一下 60 FPS/Hz 管線，然后再來了解 240 FPS/Hz 管線。

可以看到 60Hz 系統(tǒng)在顯示幀時會嚴重滯后。在對每個系統(tǒng)上的單幀作出這一分析后，就能看到系統(tǒng)延遲的具體差異。

60FPS系統(tǒng)的幀顯示速度遠慢于240FPS系統(tǒng)

最開始時，每個系統(tǒng)的 CPU 都會同時收到玩家的位置。在本示例中，CPU 和 GPU 準備和渲染幀的時間幾乎相等。60 FPS 系統(tǒng)管線的 CPU 部分所花時間是 240 FPS 系統(tǒng)的 4 倍。同樣，60 FPS 系統(tǒng)上的 GPU 渲染時間也相當于 240 FPS 系統(tǒng)的 4 倍。最后，由于 60 FPS 系統(tǒng)上的刷新周期要比 240 Hz 顯示器慢 3/4，因此其顯示用時也是后者的 4 倍。

60 FPS/Hz 系統(tǒng)需要花費更多處理時間，因此會遠遠落后于游戲的實際狀況。240 FPS/Hz 系統(tǒng)的渲染速度非常接近于游戲的實際狀況，但仍存在一些差異。

下方示例展示了兩個系統(tǒng)延遲之間的差異。兩個系統(tǒng)之間的位置差異就是系統(tǒng)延遲差異。可以利用某種垂直規(guī)則(如黑條)，更輕松地比較系統(tǒng)延遲引起的這些偏移。

系統(tǒng)延遲越低，玩家就越能更早看到其他玩家。此外，降低系統(tǒng)延遲還可縮短鼠標操作到屏幕顯示結果的時間，由此提升游戲的響應速度。降低系統(tǒng)延遲能夠集中帶來以上所有優(yōu)勢，讓玩家在戰(zhàn)場上獲得競技優(yōu)勢。

GeForce 支持高 FPS

總而言之，更高幀率可為玩家?guī)砭薮蟮臎Q勝優(yōu)勢。它能提升動畫流暢度來改進目標追蹤，減少重影和畫面撕裂來降低干擾影響，同時還能降低系統(tǒng)延遲以助您更快發(fā)現目標，從而更迅速地作出響應。高 FPS 集以上所有優(yōu)勢于一身，賦予玩家巨大的競技優(yōu)勢。

在今年早期開展的一項調研中，我們能夠根據所收集的數據繪制出玩家的平均 FPS 及其擊殺/死亡 (K/D) 比圖表。其中，K/D 是在“堡壘之夜 (Fortnite)”或“絕地求生 (PUBG)”等競技游戲中用于衡量玩家技能的常用指標。

競技玩家的平均 FPS 及其 K/D 比圖表

通過觀察圖表，可以看出玩家在“絕地求生 (PUBG)”和“堡壘之夜 (Fortnite)”中的平均 FPS 和 K/D 比之間存在關聯。在 180 FPS 時，玩家的 K/D 比要比 60 FPS 時高出 90%!

就其本身而言，相關性并不等同于因果關系。但若考慮到 FPS 帶來的種種優(yōu)勢，例如本文中介紹的提升動畫流暢度、減少重影和畫面撕裂以及降低系統(tǒng)延遲，圖表中的正相關關系就頗有意義。

請查看最新#幀能贏頁面，了解 GeForce GPU 如何提供所需的 FPS，助玩家在“求生戰(zhàn)場 (Battle Royale)”和第一人稱射擊游戲中獲得巨大競技優(yōu)勢。

生成海報

免責聲明：本網站內容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網站出現的信息，均僅供參考。本網站將盡力確保所提供信息的準確性及可靠性，但不保證有關資料的準確性及可靠性，讀者在使用前請進一步核實，并對任何自主決定的行為負責。本網站對有關資料所引致的錯誤、不確或遺漏，概不負任何法律責任。任何單位或個人認為本網站中的網頁或鏈接內容可能涉嫌侵犯其知識產權或存在不實內容時，應及時向本網站提出書面權利通知或不實情況說明，并提供身份證明、權屬證明及詳細侵權或不實情況證明。本網站在收到上述法律文件后，將會依法盡快聯系相關文章源頭核實，溝通刪除相關內容或斷開相關鏈接。