Wyjaśnijmy to raz na zawsze: liczba klatek na sekundę jest kluczowa w grach online

Jestem szczerze przekonany, że każdy gracz – a pewnie i nawet laik – wie, że im płynniejsza grafika w grze, tym lepiej. Skokowe animacje wpływają przecież na jakość postrzeganej grafiki i na przyjemność z zabawy. Nie każdy jednak zdaje sobie sprawę jak ważna jest duża liczba klatek na sekundę w grach multiplayer. A pod określeniem duża mam na myśli znacznie wyższą wartość niż uznawane za absolutne minimum 30 kl./s.

Odświeżanie i liczba klatek na sekundę często przez niektórych traktowane są jako jedno i to samo – błędnie. To parametry opisujące pracę dwóch zupełnie innych urządzeń. Za liczbę klatek na sekundę odpowiada nasz komputer, w szczególności karta graficzna. Z kolei za częstotliwość odświeżania mierzoną w hercach odpowiada nasz monitor.

Miara klatek na sekundę opisuje ile ramek obrazu w krótkim czasie nasz komputer jest w stanie przeliczyć i za pośrednictwem karty graficznej wysłać do monitora. Miara częstotliwości odświeżania z kolei opisuje jak często nasz monitor wyświetla nową ramkę na ekranie. Wartości klatek na sekundę i herców często znacząco się od siebie różnią.

Monitor zazwyczaj ma stałą częstotliwość odświeżania. Jeżeli dysponujemy monitorem 144-hercowym to oznacza to, że na jego domyślnych ustawieniach zawsze jego matryca odświeża obraz 144 razy na sekundę dopóki nie zmienimy tego parametru.

Liczba klatek na sekundę może być zmienna, jeżeli twórca gry nie zdecydował inaczej. Parametr ten zmienia się w zależności od obciążenia naszego komputera. Im więcej elementów na ekranie czy pikseli do przetworzenia, tym procesor graficzny ma więcej zadań do wykonania. Jeżeli ma ich zbyt wiele, liczba klatek na sekundę spada.

Powyżej widzimy animację prezentującą w zwolnionym tempie symulację dwóch klatkaży. Lewy krążek to symulacja renderowania obrazu z płynnością 60 klatek na sekundę. Po prawej 240 klatek na sekundę. Widać wyraźnie, że lewy obiekt porusza się skokowo, podczas gdy ten po prawej bardziej naturalnie. To nie tylko wygląda lepiej.

Każda klatka animacji to informacja dla nas, graczy. Na przykład o tym gdzie w danej milisekundzie znajduje się przeciwnik. Im więcej tych informacji mamy do swojej dyspozycji, tym łatwiej nam reagować i przewidzieć gdzie wróg znajdzie się za kolejną milisekundę – na przykład oddając precyzyjny strzał w jakimś shooterze.

Większa liczba klatek na sekundę to również sposób na ominięcie tak zwanego ghostingu, a więc zmory technologii LCD wykorzystywanej w monitorach. Ów efekt uwzględnia animacja z już znanymi nam zielonymi krążkami. Zwróćcie proszę uwagę na lewy okrąg na tej symulacji. Z uwagi na fakt że jest rzadziej przesuwany, na ekranie dłużej widzimy jego pozostałość. Im więc więcej klatek na sekundę, tym obraz jest wyraźniejszy, a my celować będziemy w przeciwnika – a nie jego ducha pozostawionego na wyświetlaczu naszego monitora.

Nie bez powodu na samym początku tego tekstu zaznaczyliśmy wyraźną różnicę pomiędzy klatkami na sekundę a odświeżaniem obrazu – podkreślając, że bardzo często są to wartości od siebie odbiegające. Jeżeli są rozsynchronizowane, pojawia się problem tak zwanego rwania obrazu. Objawia się on tym, że jego górna część wydaje się przez krótką chwilę być przesunięta względem tej dolnej.

Ten problem występuje gdy częstotliwość generowania klatek na sekundę nie jest równa wielokrotności częstotliwości odświeżania. Problem ten niegdyś rozwiązywało się mechanizmem synchronizacji pionowej (V-Sync), który instruuje procesor graficzny by ten przekazywał monitorowi dokładnie taką liczbę klatek na sekundę, ile ten ma herców. Ten mechanizm wprowadza jednak niemiły efekt uboczny w postaci tak zwanego input lagu – a więc opóźnionych reakcji gry na komendy z myszki, klawiatury czy gamepada. W efekcie mało kto grający w gry e-sportowe ma ten mechanizm włączony.

Dla uczciwości warto zauważyć, że liczba klatek na sekundę nie jest jedynym parametrem mitygującym ten problem. Im więcej klatek na sekundę tym mniej skokowa animacja, a więc i mniejszy odstęp pomiędzy rozerwanymi połówkami obrazu. Jeżeli jest ich dostatecznie wiele, wspomnianego rwania w zasadzie nie jesteśmy w stanie dostrzec. Jest jednak jeszcze jeden mechanizm.

Nowoczesne karty graficzne i nowoczesne monitory potrafią synchronizować swoją pracę za pomocą różnych mechanizmów. Najpopularniejsze karty graficzne na rynku – Nvidia GeForce – korzystają z techniki G-Sync. Dzięki niej monitor i procesor graficzny działają jako jedność, jeżeli karta graficzna wysyła ramkę obrazu ileś milisekund wcześniej lub później niż trzeba, monitor odpowiednio dostosuje moment odświeżenia obrazu.

Łatwo utożsamiać grę wideo z pracą karty graficznej – bo przecież widoczna część gry to właśnie grafika. Nie zapominajmy jednak, że w rzeczywistości to bardzo złożony program, którego wewnętrzna logika musi synchronizować działanie wielu modułów: w tym logicznego kojarzonego zazwyczaj z procesorem głównym, graficznego za który zazwyczaj odpowiada karta graficzna i rejestrowanie sygnałów wejścia i wyjścia – czyli po naszemu, rejestrowanie ruchów myszką czy joysticków gamepada.

Im dłużej nasz komputer przetwarza informacje otrzymane od gry, tym później wyświetla obraz czy reaguje na nasze polecenia. Szybszy sprzęt, w szczególności karta graficzna, umożliwia zauważenie przeciwnika szybciej, jak tylko ten pojawi się w polu widzenia. Przeciążane przeliczeniami urządzenie może sprawić, że nawet największy refleks nam w niczym nie pomoże – bo przeciwnika w miejscu w które celujemy już od paru milisekund nie ma.

Metoda im droższa tym lepsza jest zazwyczaj odpowiednią. Trudno jednak od nas oczekiwać, byśmy wydali ponad 5,5 tys. zł na układ GeForce RTX 2080 Ti – w tym momencie jest to najwydajniejsza konsumencka karta graficzna na rynku. To sprzęt dla największych entuzjastów, którzy nie obawiają się takich wydatków. Na szczęście jest nadzieja i dla tych z nas, którzy miesięcznie zarabiają bliżej średniej krajowej.

Powyższy wykres prezentuje wydajność najpopularniejszych e-sportowych gier na komputerze z procesorem Core i9-9900K, pracujących w rozdzielczości 1080p na wysokich ustawieniach graficznych. Na dziś optymalnym wyborem, który powinien nam spokojnie wystarczyć na dłuższy czas, wydaje się karta GeForce RTX 2060. To znacznie niższy wydatek – 1,4 tys. zł – a i tak niemal wszystkie gry działać będą w natywnej częstotliwości odświeżania 120-hercowego monitora. Model RTX 2060 SUPER, droższy o 500 zł, zapewni nam spokojną przyszłość w 144 Hz i 144 klatkach na sekundę.

Warto przy tym pamiętać, że Nvidia bardzo mocno angażuje się we wspieraniu twórców gier już na etapie ich budowania. Firma zapewnia deweloperom narzędzia i wiedzę, by ich gry w efekcie działały na układach GeForce bez problemów z wydajnością czy stabilnością. To oznacza, że zakup tych kart nie tylko sprawi, że będzie nam łatwiej zwyciężać w grach online – ale też będzie to bezproblemowe i przyjemne doświadczenie.

Niestety nie ma na to uniwersalnej recepty, ponieważ to zależy od gry lub producenta naszego układu graficznego. Najbardziej rozpowszechnionymi GPU są jednak karty GeForce - a ich sterownik na szczęście zapewnia łatwy sposób na stałe monitorowanie aktualnego klatkażu gry.

W tym celu należy uruchomić zainstalowaną na naszym komputerze aplikację GeForce Experience. Tam wchodzimy w Ustawienia przy pozycji Nakładka w grze. W menu tejże nakładki wybieramy pozycję Ustawienia HUD i tam włączamy licznik klatek na sekundę oraz decydujemy w którym rogu ekranu się pojawi. Nakładkę podczas gry włączamy i wyłączamy korzystając z kombinacji przycisków Alt + Q.

Funkcja Highlights umożliwia automatyczne nagrywanie i zapisywanie kluczowych momentów rozgrywki. Współpracujące z tą funkcją gry (jest ich dość wiele) same wysyłają karcie sygnał z informacją, że właśnie wydarzyło się coś ważnego (na przykład pokonaliśmy przeciwnika w boju) i że warto to uwiecznić na wideo. Taki materiał można potem łatwo udostępnić w mediach społecznościowych za pośrednictwem oprogramowania GeForce Experience.

Nvidia Ansel to z kolei zaawansowany system do robienia zdjęć w grze. Mechanizm uwalnia gracza od kąta widzenia narzuconego przez twórców gry, a także od rozdzielczości monitora. Aktywując w grze Ansela dostajemy całkowitą swobodę wyboru kadru. Akcja jest zamrażana, a gracz może wybierać dowolne ujęcie w trybie swobodnej kamery.

W trybie Ansel zdjęcie jest renderowane zupełnie niezależnie od rozdzielczości gry. Fotografia może mieć do 8 gigapikseli, przy czym możemy skupić się na odległych planach, albo na drobnych szczegółach i wykonać im zdjęcie w wysokiej jakości. Kolejną funkcją Ansela jest zapis w OpenEXR, dzięki któremu zdjęcie ma się świetnie nadawać do obróbki w zewnętrznych narzędziach. Sam Ansel będzie miał natomiast wbudowane filtry, które będzie można nakładać na zdjęcia.

Wisienką na szczycie tortu jest zapis zdjęć z gier… w 360 stopniach. Zdjęcia zapisane w ten sposób można oglądać na smartfonie albo w goglach VR. Z mojej strony pozostaje wam życzyć wielu okazji do robienia takich zdjęć. Jak dobrać kartę graficzną by wygrywać już wiecie.

*Tekst powstał we współpracy z Nvidią