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遊戲幀率高不等於流暢 N卡與A卡對比揭秘幀生成時間

  對於遊戲玩家而言,顯卡是最重要的DIY硬體,沒有之一。想要獲得最好的遊戲體驗,一塊性能出色的遊戲顯卡必不可少,但面對市場上型號眾多的顯卡產品,尤其是面對N、A兩大顯卡陣營,不少玩家都會陷入混亂之中,難以抉擇。

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  絕大多數的遊戲玩家在購買顯卡之前會參考各大硬體媒體的評測文章,文章中除了各項基準性能測試之外,都會加入實際遊戲測試成績,讓遊戲玩家能夠直接明了的知道顯卡的遊戲性能表現究竟如何。

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玩家可以很容易的在網上找到各自顯卡性能評測文章

  遊戲平均幀數是各個媒體最常使用的參考數據,利用監控軟體記錄下一段遊戲內容的平均幀數,這是最直接也是最簡單的展示顯卡遊戲性能的方式,讀者也能通過對比遊戲平均幀數來了解到顯卡的真實性能定位。

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遊戲測試能夠非常直觀的體現出不同顯卡的性能定位

  但遊戲平均幀數真的能體現出顯卡的真實遊戲性能表現嗎?答案是否定的。就像中國料理講究色香味一樣,遊戲平均幀數只是其中最直觀表象的色,並不能體現更深入的香和味,也就是遊戲畫面的流暢性。所以很多遊戲玩家,尤其是競技類遊戲玩家,會要求看遊戲最小幀和幀率曲線,以了解某款顯卡在遊戲中的穩定性表現。

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如同中國料理講究色香味,遊戲平均幀只能體現顯卡性能最表象的"色"

  但也有遊戲玩家發現,明明自己的遊戲最小幀不低,但還是覺得遊戲畫面不夠流暢,這是為什麽呢?

遊戲幀數

  在回答這個問題之前,我們要先明白什麽是幀數,幀數(最小幀)是怎麽得來的。

  和電影一樣,我們看到的遊戲畫面是由一幅幅靜態畫面連續播放生成的,而這每一個靜態畫面就是1幀,1秒的部門時間內生成多少幅畫面就是我們常說的多少幀,而最小幀則是部門時間內生成畫面數量最少的那一秒的幀數(生成的畫面數量)。

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即便是在同一顯卡在相同的測試環境下,多次測試得到的遊戲最小幀未必相同,存在太多偶然因素

  而我們人眼對畫面是否流暢的判斷標準是由畫與畫之間的間隔時間來決定的。傳統電影和電視節目是每秒24幀,也就是說每間隔42ms播放一幅畫面,利用人眼視覺的殘留影像讓大腦產生一種畫面串聯活動的錯覺(所謂的腦補)。而當每秒播放的畫面數量低於24,就會產生明顯的滯頓,觀眾就會覺得畫面不夠流暢,有興趣的朋友不妨參考一下日本動畫之神手塚治蟲的作品(為減少製作成本,手塚治蟲講動畫幀數從24減少到12甚至更少)。

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電影幀數只有24幀

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日本動漫之神:手塚治蟲,曾主張減少動畫幀數以降低製作成本,差點摧毀日本動漫行業

  那麽每秒24幀是否是人眼動畫的極限呢?答案是否定的,24幀只是人眼——準確的說是人腦識別動畫的最低標準,此時人的大腦處於一種低"負載"工作狀態,這也是為什麽很多人在看一些很無聊的電影和電視節目時容易睡著的原因——因為不需要動腦子。

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人眼能識別多少幀和大腦的活躍程度密切相關

  而遊戲和電影動畫有所不同,並不是單純的被動接受,而是一種互動關係,這種情況之下,遊戲玩家的大腦處於一種活躍的狀態,能處理分析的視覺信息更多,1秒24幀的畫面就顯得不足,玩家需要看到更多的圖像讓大腦進行處理分析,產生更連貫流暢的畫面。這也直接體現在不同類型遊戲對遊戲幀數的要求也不一樣上:《巫師》《暗黑破壞神》等RPG冒險遊戲30幀就相當流暢,而《DOOM》《決勝時刻》等射擊遊戲就至少需要60幀。而對於《三國志》《文明》這些策略類遊戲而言,因為玩家的注意力不在遊戲畫面上,所以只有20幀也不會覺得卡頓,這屬於特殊情況(人在進行深度思考時會無意屏蔽眼前看到的一切)不予討論。

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玩家在玩不同類型遊戲是對幀數的敏感程度也不同

幀生成時間

  那是否是說只要幀數達到一定數值,遊戲玩家就不會覺得遊戲畫面卡頓而相當流暢呢?可以說是但也並不完全是。因為這裡會涉及到另外一個幀數概念——幀生成時間。

  和電影動畫不同,電影動畫是每秒固定24幀,也就是每間隔42ms會固定出現一幅已有的圖像,而遊戲的每張畫面都是需要硬體經過大量計算之後即時渲染生成的,這個每幅圖像生成所花費的時間就是幀生成時間。同時因為硬體性能的高低和圖像渲染的複雜程度,每幅圖像所需要的渲染生成時間也是不同的,這也導致了遊戲過程中幀與幀之間的間隔時間長度並不一致。

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遊戲畫面需要顯卡進行即時渲染計算生成

  那幀生成時間和遊戲流暢有什麽關係呢?前面我們已經講過,流暢的畫面是由大腦根據人眼上殘留的圖像腦補生成的,那麽當人眼上殘留的圖像消失了,而新的圖像還沒有出現會出現什麽情況呢?答案是大腦斷片,感覺畫面卡頓了!但如果在殘留圖像消失之前新的畫面出現了,那麽大腦就會直接對新圖像進行處理而無需腦補圖像與圖像之間的過度過程,給人的信號就是畫面非常流暢。

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人腦會自行腦補缺失的圖像信息,讓人感覺畫面是連貫流暢的

  為了方便大家理解,我們建立一個模型:兩秒共生成100幀,第一種情況每幀生成時間為20ms,第二種情況最開始和最後的40幀每幀生成時間為10ms,中間的20幀每幀生成時間為60ms。如果將這兩秒單獨來看,每一秒都生成了50幀,超過了電影標準的24幀,理論上畫面是流暢的;但如果將這兩秒看成一個整體,其中有1.2秒的時間長度隻生成了20幀,平均每秒只有16.7幀,遠遠低於電影的24幀,給人的感覺就是就是卡。那麽大家覺得現實中是模型中的哪種情況呢?

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  現實情況顯然屬於第二種,因此我們可以得出一個結論:如果幀生成時間太長,玩家會有明顯的卡頓感;反之,幀生成時間越小,玩家的遊戲體驗就越流暢。

測試平台介紹

  我們再回到文章開始時的問題:N卡和A卡,遊戲玩家應該如何選擇。

  為了解答這個問題,接下來我們就用NVIDIA最新發布的Super系列RTX 2070Super顯卡和AMD的RX 5700XT進行對比,看看誰在遊戲中的表現更為流暢穩定,誰才是最適合玩家們的遊戲顯卡。

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測試平台簡介

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華碩ROG STRIX RTX 2070S A8G GAMING

  華碩ROG STRIX RTX 2070S A8G GAMING華碩最新推出的一款超公版RTX 20 Super系列顯卡,採用全新的TU104核心,擁有2560個12nm工藝製程的流處理器單元,核心頻率為1605/1800MHz,8GB大容量GDDR6記憶體,讓玩家在高清遊戲過程中更加得心應手。

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  華碩ROG STRIX RTX 2070S A8G GAMING顯卡採用了三風扇散熱,配置了三個9cm直徑軸流散熱風扇,扇葉外包圍了一圈環形密封環,讓向下的風壓更強,提高了顯卡的整體散熱能力。

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  接口方面,華碩ROG STRIX RTX 2070S A8G GAMING配置了2個DP、2個HDMI和1個Type-C接口,讓用戶在連接顯示器時有了更多選擇。

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  華碩ROG STRIX RTX 2070S A8G GAMING才用了非常豪華的12相SAP II超合金供電設計,由8+8pin外接電源供電,給顯卡提供了不錯的超頻潛力。

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  一體式合金背板,在增強PCB強度避免PCB彎曲的同時,也保護了PCB背面的電子元件,"敗家之眼"的信仰燈也讓合金背板變得酷炫起來。

《戰地風雲5》實測

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2K分辨率遊戲平均幀/最小幀對比

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2K分辨率遊戲幀生成時間對比

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1080P分辨率遊戲平均幀/最小幀對比

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1080P分辨率遊戲幀生成時間對比

  在《戰地風雲5》遊戲中,如果只看遊戲平均幀/最小幀,我們會片面的得出RX 5700XT性能略強的結論,但在遊戲幀數生成時間對比中,我們可以發現RTX 2070S顯卡的幀數生成時間波動更小也更少,這說明RTX 2070S在遊戲過程中的幀數表現更加平滑流暢。

《決勝時刻OL》實測

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2K分辨率遊戲平均幀/最小幀對比

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2K分辨率遊戲幀生成時間對比

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1080P分辨率遊戲平均幀/最小幀對比

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1080P分辨率遊戲幀生成時間對比

  《決勝時刻OL》的最高遊戲幀數為200FPS,RTX 2070S和RX 5700XT顯卡都觸碰到了幀數天花板,兩者的遊戲平均幀面相差無幾,但RTX 2070S的遊戲最小幀略高一些,再結合遊戲幀數生成時間曲線,我們可以確定RTX 2070S的遊戲畫面更加流暢。

《CS:GO》實測

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2K分辨率遊戲平均幀/最小幀對比

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2K分辨率遊戲幀生成時間對比

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1080P分辨率遊戲平均幀/最小幀對比

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1080P分辨率遊戲幀生成時間對比

  在《CS:GO》遊戲中,我們關閉了多核渲染,隻考慮顯卡性能上的差異。從遊戲平均幀數/最小幀方面來看,RX 5700XT有著微弱的幀數優勢,但從遊戲幀數生成時間曲線上來看,RX 5700XT的幀生成時間並不穩定,波動大起大伏,多次幀生成時間超過了30ms,雖然從遊戲幀數上看不出來,但在實際遊戲中卻會感覺到細微的卡頓感,遊戲畫面不夠流暢,相反RTX 2070S的幀數生成時間就非常平滑,變化波動較小,在遊戲中給人的感覺也更流暢。

《DOOM》實測

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2K分辨率遊戲平均幀/最小幀對比

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2K分辨率遊戲幀生成時間對比

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1080P分辨率遊戲平均幀/最小幀對比

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1080P分辨率遊戲幀生成時間對比

  《DOOM》是一款追求極致爽快感的射擊遊戲,流暢的幀數對於遊戲體驗非常重要。在《DOOM》中,RTX 2070S不僅擁有更高的遊戲平均幀數,在幀數生成時間方面同樣有著明顯優勢,較小的波動說明遊戲幀數過度平滑,遊戲畫面更加流暢,這不正是《DOOM》遊戲玩家所需要的嗎?

《絕地求生:大逃殺》實測

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2K分辨率遊戲平均幀/最小幀對比

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2K分辨率遊戲幀生成時間對比

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1080P分辨率遊戲平均幀/最小幀對比

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1080P分辨率遊戲幀生成時間對比

  《絕地求生:大逃殺》同樣是RTX 2070S顯卡強勢的遊戲,無論是遊戲平均幀數還是最小幀數,RTX 2070S相比RX 5700XT都要著明顯優勢。在2K分辨率下,無論整體還是個別幀,2070S波動更小更平滑;1080p分辨率下優勢不及2K分辨率,但除了其中有3幀生成時間較長之外,整體的平穩性還是優於A卡。

編碼性能實測

  獨樂樂不如眾樂樂,尤其是對於競技類遊戲玩家而言,把自己的精彩操作分享給更多人,贏來眾多喝彩,自己的快樂也會翻倍。

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  在這個全民主播的時代,NVIDIA對圖靈顯卡的直播推流進行了一次升級,讓直播更加流暢,畫質更加清晰。

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  開啟直播之後,無論是利用CPU H.265還是NVIDIA H.265編碼,遊戲幀數相比不直播時都會有所降低。利用顯卡的NVIDIA H.265編碼對硬體的性能消耗更小,讓遊戲主播在直播過程中能夠獲得更高更流暢的遊戲幀數,在直播過程中能夠更好的發揮自己的實力,給觀眾們帶來更多的精彩鏡頭。該技術還降低了推流的配置門檻,至少一台獨立的采集PC不再是必須品,憑單機就能同時做到流暢的遊戲和推流,讓許多普通玩家也有信心去嘗試直播自己的遊戲。

  結語:在N、A顯卡之爭中,大家往往將注意力放在了遊戲幀數上,誰的幀數高誰的性能就強,這種觀點雖然沒錯,但並不完整,因為大家忽略了遊戲實際體驗,很多時候遊戲整體幀數高,並不代表遊戲足夠流暢,時不時的抽風卡頓要比一直低幀更讓人惱火——幀數低我們可以通過降低畫質、分辨率來獲得更高的幀數,但不知道什麽時候掉幀卡頓總是讓人心驚膽跳,因為突然的卡頓而痛失吃雞的機會總是讓人有種想砸電腦的衝動。流暢的遊戲畫面能確保遊戲玩家在遊戲過程中,尤其是競技類遊戲中,快速精準的完成一系列操作,最終贏得比賽的勝利。

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  在我們挑選的幾款遊戲中,如果只看遊戲平均幀數/最小幀,RTX 2070S和RX 5700XT的表現可以說是互有勝負,不存在一方的絕對優勢,但如果加入幀生成時間這一評判遊戲流暢度的衡量概念,RTX 2070S就表現出了明顯優勢,即便是在遊戲平均幀數/最小幀不如RX 5700XT的情況下,實際遊戲表現也更加流暢平滑。

  這種流暢的遊戲體驗不僅僅是因為圖靈架構的強大性能,也得益於遊戲本身針對N卡架構進行了更多優化。本來最後這裡應該誇一句NVIDIA,但是筆者話到嘴邊又只能咽回去。對於消費者來說價格始終是繞不開的話題,A卡7nm產品5700XT/5700本來計劃與2070S/2060S定在相同價位,然而在新品發布的臨門一腳時AMD宣布降價500元,面對這一殺招NVIDIA卻並沒有跟進,難免將自己的技術優勢衝淡了不少。

  RTX 2070 Super和Radeon 5700XT,兩者平均幀率在伯仲之間,一個有價格優勢,一個有更好的流暢度,如何選擇由玩家自己抉擇。(華碩顯卡通常比其他品牌貴不少,價格不具代表性)

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