Игры со скоростью 30 кадров в секунду никуда не денутся. Вот почему

Консоли PlayStation 4 и Xbox One предлагали краткий список игр со скоростью 60 кадров в секунду, как и предыдущее поколение. В начале текущего поколения казалось, что игры со скоростью 60 кадров в секунду станут новой нормой. Теперь 30 кадров в секунду вернулись на PS5 и Xbox Series X. Почему?

Что не так с фреймами?

Чтобы гарантировать, что все находятся на одной странице, частота кадров видеоигры — это количество уникальных последовательных изображений, отображаемых на экране. Эти кадры «рендерятся» игровым устройством и отправляются на дисплей.

Есть две основные причины, по которым более высокая частота кадров может улучшить восприятие и представление видеоигр. Во-первых, чем больше кадров, тем плавнее движение на экране. Чем ниже частота кадров, тем больше разрыв в видимом движении. Достаточно низко, и все будет выглядеть как слайд-шоу, поддерживайте достаточно высокую частоту кадров, и все будет выглядеть плавно.

Насколько низко слишком низко? Анимация обычно выполняется со скоростью 12 кадров в секунду (с более высокой скоростью для сцен действия). Кинематографические фильмы снимаются со скоростью 24 кадра в секунду, а телеконтент — со скоростью 30 кадров в секунду. Кадры с экшн-камеры обычно снимаются со скоростью 60 кадров в секунду, поскольку они могут содержать быстрое движение.

Может показаться, что 12 кадров в секунду или 24 кадра в секунду должно быть достаточно для видеоигры, но это только половина дела. Поскольку видеоигры интерактивны и реагируют на управляющие действия игрока, это нечто большее, чем может видеть ваш глаз. Это также касается того, насколько быстро обратная связь от ваших глаз отражает то, что вы говорите игре делать с помощью элементов управления.

Эта диаграмма показывает, как часто игровой мир обновляется с разной скоростью. Обратите внимание, насколько велики интервалы при 30 кадрах в секунду по сравнению с 60 кадрами в секунду.

При 60 кадрах в секунду состояние игры на экране обновляется в два раза чаще, чем при 30 кадрах в секунду. Это означает, что для того, чтобы ваш ввод и события в игре были сообщены вам, потребуется вдвое меньше времени. Полезно думать о частоте кадров как о «временном» разрешении. Чем больше кадров отображается, тем больше информации вы получаете о том, что происходит.

Почему именно 30 кадров в секунду или 60 кадров в секунду?

Числа частоты кадров произвольны, и консоль может (и делает) производить кадры с любой скоростью, вплоть до своих технологических ограничений. Так зачем фокусироваться на 30fps и 60fps? Это связано с частотой обновления используемых нами дисплеев и стандартами вещания для телевидения.

Исторически сложилось так, что в регионах NTSC (например, в США) частота обновления округляется до 60 Гц, что означает, что можно отображать максимум 60 кадров в секунду. На территориях PAL телевизоры были ограничены примерно 50 Гц, что соответствует 50 кадрам в секунду.

Здесь вы можете увидеть модулятор RF (Radio Frequency) для старой Sega Megadrive, помеченный как «PAL», что означает, что он ожидает телевизор с частотой 50 Гц.

Если игра не могла работать с такой частотой кадров, следующим лучшим решением было настроить половину частоты обновления, поскольку это позволяло получать кадры с равномерным темпом, соответствующие частоте обновления, сохраняя два обновления на кадр. Если частота кадров не точно делится на частоту обновления дисплея, это приводит к заиканиям и «рваным» кадрам. Это актуально и сегодня, так как большинство современных телевизоров ограничено частотой 60 Гц.

Вы можете подумать: «А как насчет фильмов с частотой 24 кадра в секунду по телевизору?» Эта проблема существует и сегодня, и разные телевизоры по-разному решают эту проблему. Это часто приводит к прерывистому движению, известному как «дрожание при протягивании вниз», и именно поэтому кадры с панорамированием выглядят такими скачкообразными, когда по телевизору показывают фильм со скоростью 24 кадра в секунду.

В наши дни телевизоры и мониторы с переменной частотой обновления (VRR) решают эту проблему, позволяя монитору изменять частоту обновления на любую частоту кадров, но пройдет некоторое время, прежде чем эта функция станет нормой.

Некоторые консольные игры теперь предлагают режим 40 кадров в секунду для игроков с дисплеем 120 Гц. Поскольку 40 равномерно делится на 120, а не на 60. Это предлагает хорошую золотую середину между быстрым временем отклика 60 кадров в секунду и более низкими требованиями к оборудованию 30 кадров в секунду.

Мощный стимул для 30 кадров в секунду

Большой вопрос заключается в том, почему сейчас игры на консолях текущего поколения предлагают возможность запуска только со скоростью 30 кадров в секунду (или 40 кадров в секунду), когда они намного мощнее, чем раньше?

Здесь действуют два фактора. Во-первых, консоль представляет собой фиксированный пул ресурсов производительности. Это означает столкновение с железным треугольником разрешения, сложности игры и частоты кадров. Каждая игра должна сбалансировать эти различные аспекты, чтобы получить удовлетворительный окончательный опыт.

Поскольку подавляющее большинство дисплеев, используемых владельцами консолей, (на данный момент) являются дисплеями с частотой 60 Гц, есть только две жизнеспособные цели частоты кадров: 30 кадров в секунду и 60 кадров в секунду.

Обратите внимание, что 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15 и 20 кадров в секунду равномерно делятся на 60 Гц. К сожалению, никакое число между 30 и 60 не делится на 60, и ни одно из чисел ниже 30 кадров в секунду не предлагает того, что большинство игроков сочли бы играбельным. Таким образом, даже если данная игра может поддерживать стабильные 35 или 45 кадров в секунду, нет никакого способа правильно отобразить это на обычном телевизоре.

Так почему бы просто не нацелиться на 60 кадров в секунду? Именно здесь в игру вступает характер фиксированной платформы консолей. Цель 30 кадров в секунду предлагает самое большое «время кадра» при самой низкой частоте кадров, которую игроки могут терпеть. Чем больше времени у вас есть на рендеринг каждого кадра, тем больше деталей и эффектов можно упаковать в указанный кадр. Это также дает процессору больше времени для выполнения вычислений, которые могут не иметь ничего общего с графикой. Так, например, ваша игра с открытым миром может иметь более сложные симуляции искусственного интеллекта или физики, потому что у процессора есть больше времени между каждым кадром для выполнения работы.

Поскольку каждая новая игра пытается превзойти предыдущую по визуальным эффектам и возможностям, удвоение времени кадра для достижения ваших целей невероятно заманчиво. В конце концов, скриншоты и трейлеры со скоростью 30 кадров в секунду не демонстрируют высокую частоту кадров!

Люди не меняются

Наступит ли момент, когда консольные игры со скоростью 30 кадров в секунду навсегда уйдут в прошлое? Проблема здесь не в технологиях, а в людях. Пока средний консольный игрок счастлив играть в игру со скоростью 30 кадров в секунду, разработчики будут рады использовать это большое время кадра для рисования своего холста.

30 кадров в секунду, вероятно, навсегда останутся нижней приемлемой границей. Однако по мере того, как телевизоры и мониторы, которые могут отображать изображения с любой произвольной частотой кадров, становятся широко распространенными, мы, вероятно, увидим, что все больше игр будут свободно переключаться между 30 и 60 кадрами в секунду или работать с фиксированной частотой кадров, например 45 или 50. Тем не менее, мы подозреваем что даже будущие консоли, которые в десять раз мощнее сегодняшних систем, будут тяготеть к самой низкой частоте кадров, на которую игроки согласятся в погоне за самыми ослепительными визуальными эффектами.