Среди технических терминов, которые часто используются в играх, FPS является одним из самых распространенных. В отличие от фильмов или телешоу, количество кадров в секунду в видеоигре сильно влияет на её восприятие.
При какой частоте кадров глаз начинает видеть движение?
Большинство людей могут визуально обрабатывать отдельные изображения, движущиеся со скоростью 12 кадров в секунду или меньше. На этом этапе вы можете идентифицировать различные кадры. Однако когда объекты движутся быстрее 12 кадров в секунду, они сливаются вместе и создают иллюзию движения.
Кстати, единицей измерения FPS технически является Герц (Гц). К счастью, пересчет прост, так как 1 кадр в секунду равен 1 герцу. Именно так описывают возможности визуального отображения мониторов и телевизоров. Например, в магазинах электроники можно найти устройства с частотой 30 Гц, 60 Гц и более.
Откуда взялся термин «FPS»?
FPS — кадры в секунду (frame per second) — термин, изначально пришедший из киноиндустрии. Кадр — это отдельный квадрат на киноленте, содержащий одно изображение. Таким образом, каждое отснятое неподвижное изображение содержится в отдельном кадре.
Когда эти кадры отображаются в быстрой последовательности для воспроизведения фильма, они движутся со скоростью, измеряемой в секундах. В конечном итоге это привело к тому, что скорость воспроизведения визуальных медиа стала обозначаться как кадры в секунду. Чуть позже для удобства данная характеристика была сокращено до «FPS».
Как мониторы отображают изображения
Современный монитор полностью покрыт блоками отображения пикселей. Каждый из этих блоков отвечает за визуальный вывод одного пикселя, который состоит из красного, синего и зеленого сегментов. Когда монитор получает визуальную информацию, он настраивает каждый из сотен пикселей для формирования правильного изображения.
Все, что вы видите на современном мониторе, будь то телевизор или экран компьютера, отображается таким образом. Красный, синий и зеленый сегменты каждого пикселя изменяются в течение микросекунд (1000 из них успевают сделать это за 1 миллисекунду), чтобы соответствовать информации, которую он должен представлять.
Например, если вы играете в игру о плавании по океану, то в определенные моменты весь кадр может быть синим. На таких изображениях красный сегмент каждого пикселя будет значительно тускнеть или вовсе исчезнет.
Поскольку это происходит так быстро, вы не сможете это отследить. Кроме того, каждый пиксель очень маленький, так что у вас не выйдет точно определить, как они меняются. Не говоря уже о том, что вам не стоит так пристально смотреть на монитор, это вредно для ваших глаз. Сядьте поудобнее, расслабьтесь и позвольте своему мозгу интерпретировать визуальные иллюзии так, как ему хочется.
FPS в современных играх
Фильмы, телепередачи и видеоигры должны иметь частоту выше 12 кадров в секунду, чтобы их можно было смотреть. До недавнего времени 30 кадров в секунду считались минимумом, необходимым для хорошей анимации в видеоиграх. В настоящее время для игр на консолях нового поколения, таких как PlayStation 5, стандартом считается FPS 60 кадров в секунду.
Это ни в коем случае не потолок FPS, поскольку новые технологии позволяют играм достигать 120 и выше FPS. Тем не менее, разработчики пока не делают такую высокую частоту кадров обычным явлением. Пока что большинство недорогих мониторов, как правило, имеют частоту обновления 60 Гц, что является важным фактором, объясняющим, почему большинство видеоигр не создаются с более высокой частотой кадров.
В ближайшем будущем, по мере совершенствования технологий, мониторы с частотой 120 Гц станут более распространенными и более дешевыми. Это не предположение, а факт. Именно тогда видеоигры начнут регулярно выходить с частотой 120 кадров в секунду.
Почему FPS в играх имеет значение?
Говоря простым языком, чем больше FPS, тем больше у вас шансов среагировать на что-то в игре. Для динамичных жанров, таких как файтинги или ролевые игры, это значительно повышает качество игры.
Кроме того, FPS влияет непосредственно на восприятие анимации. В результате игры с более высокой частотой кадров выглядят более плавными и менее дергаными.
Игра при 30 FPS
Предлагаем чуть подробнее разобраться в этом вопросе. Во-первых, давайте рассмотрим игру, которая идет с частотой 30 кадров в секунду. В такой игре каждый кадр отображается в течение 1/30 секунды (примерно 33 миллисекунды). Примите во внимание, что средняя скорость реакции человека составляет от 150 до 300 миллисекунд. Таким образом, вам потребуется от 5 до 10 кадров, чтобы отреагировать на происходящее на экране.
Короче говоря, если ваш персонаж вот-вот подвергнется атаке, вам потребуется как минимум 5-10 кадров, чтобы увидеть ее приближение, и еще несколько кадров, чтобы принять решение, а затем выполнить правильный ввод, тем самым избежав входящего урона. Даже если вы самый опытный из геймеров-ветеранов, вы вряд ли сможете сделать все это менее чем за 15 кадров при 30 FPS.
Для сравнения, многие быстрые атаки ближнего боя в Elden Ring намного быстрее, чем описанная выше. Обычная одноручная атака скимитаром имеет длительность анимации всего 3 кадра при 30 FPS.
В динамичных и быстро движущихся мирах это довольно ограничивает, поскольку вы не можете реагировать так быстро. Кроме того, 30 кадров в секунду — это не так много времени, чтобы что-то произошло. Для сравнения, чтобы полностью моргнуть (от момента, когда глаз начинает закрываться, до момента, когда он снова полностью открывается), требуется около 300 миллисекунд (10 кадров при 30 FPS).
Между каждым из 30 кадров со скоростью 30 кадров в секунду игра в основном должна заполнять пробелы предлагаемыми данными. Хотя, по большей части, это не слишком мешает игровому процессу, это, безусловно, снижает точность того, что отображается на экране в моменты действия.
Игра при 60 FPS
При 60 кадрах в секунду визуальной информации буквально в два раза больше в секунду. Теперь каждый кадр отображается на экране чуть менее 17 миллисекунд. Это не только делает игру более плавной, но и дает больше возможностей для действий игроков.
Удвоение информации удваивает и точность того, что отображается. Это, в свою очередь, позволяет игрокам принимать более взвешенные решения и позволяет чаще реагировать вовремя. Кроме того, поскольку существует больше кадров, в которых можно действовать, игровой процесс становится более щадящим.
Это еще более важно в файтингах. Здесь действует то же самое, но в более экстремальных масштабах. В файтингах главное — точный расчет времени, поэтому чем точнее отображается визуальная информация, тем лучше. Это также вознаграждает опытных геймеров за то, что они становятся лучше в своих любимых играх, поскольку они получают преимущества за счет более короткого времени реакции.
Пример того, почему 60 FPS лучше, чем 30 FPS
Если при 30 FPS происходит атака, а вы на 15 миллисекунд опоздали с парированием, вы получите удар. Игра не будет принимать во внимание то, что происходит в этом кадре, так как эта частота кадров недостаточно высока, чтобы улавливать такие мелкие детали. Поэтому ваш ответ будет интерпретирован как происходящий в начале следующего кадра, что слишком поздно, чтобы избежать урона.
Однако, если то же самое происходит при 60 кадрах в секунду, вы можете избежать урона, так как парирование с опозданием на 15 миллисекунд означает, что вы все еще потенциально можете успешно начать анимацию парирования до следующего кадра. Это связано с тем, что каждый кадр длится около 17 миллисекунд, поэтому ответ, сделанный за меньшее время, может быть воспринят игрой до следующего кадра. На таких скоростях это скорее удача, чем мастерство, но все же данный фактор имеет значение.
Другой пример: в течение 1 кадра при 30 FPS (который длится 33 миллисекунды) ничего из того, что вы делаете, не будет иметь значения, так как уже слишком поздно вводить данные. Однако в течение двух кадров, которые происходят при 60 FPS (каждый кадр отображается примерно через 17 миллисекунд — 2 кадра в сумме составляют 33 миллисекунды), между первым и вторым кадрами есть промежуток, во время которого ваш ввод может быть воспринят игрой.
