Mitul cu “ai nevoie doar de 30 fps în jocuri” sau de ce este bun un monitor cu refresh variabil

Unii spun că 30 fps este tot ce ai nevoie într-un joc și mai mult de atât este doar fiță, referindu-se la monitoarele de gaming cu refresh mai mare de 60 Hz, plăci video puternice și tehnologia G-Sync.

Este fals. O valoare de 30 fps este minimul necesar și iată de ce.

Vă redau istoria așa cum mi-a fost și mie predată în facultate la cursul de Televiziune: la începuturile cinematografiei, cam acum o sută de ani, s-a pus această problemă – “de câte cadre pe secundă este nevoie pentru ca ochiul să perceapă o mișcare fluentă?”

Testele făcute atunci au arătat că pe la 21 fps ochiul începe să perceapă un șir de fotografii ca fiind o animație, un film, o mișcare naturală. Cinematografia a adoptat atunci o valoare cât mai mică, 24 fps, ca să nu fie nevoie de aparate complexe de proiecție, mai ales că trebuia sincronizat și sunetul. Dacă nu mă înșel, cei 24 fps din cinematografie se păstrează și astăzi.

Niște ani mai târziu era în dezvoltare sistemul public de televiziune și a fost necesară găsirea unui mod de sincronizare a semnalelor TV. A fost aleasă, ca referință pentru sincronizarea diverselor componente din “semnalul TV”, frecvența curentului electric de la priză, care în SUA este de 60 Hz. Ideea a fost genială, că doar televizorul era alimentat de la rețeaua electrică și deci aveai deja în el frecvența de referință.

Televiziunea analogică funcționează cu semicadre (adică se afișează întâi liniile pare, apoi cele impare ale unei imagini), așa că se transmitea cu 60 de semicadre pe secundă sau, în total, cu 30 de cadre pe secundă. În Europa, unde la priză avem o frecvență de 50 Hz, televiziunea funcționează la 25 de cadre pe secundă. Prin urmare, pentru minim jumătate de secol tot ce s-a creat și transmis în televiziune a fost la 25 sau 30 fps, ca să zic așa, și din motive de compatibilitate și portare au fost păstrate ratele de 24, 25 și 30 fps inclusiv în transmisiunile digitale, streaming și orice altceva din lumea modernă de astăzi.

Rețineți însă că este vorba de un minim necesar. Se poate și mai bine.

În particular pentru jocuri, un FPS mai mare face animațiile mai plăcute și mai fluente. Nu există o limită ușor de atins. Dacă aveți placă video care să scoată 144 fps și monitor la 144 Hz, cu atât mai bine!

Nu-i vorba doar de plăcerea ochiului, ci poate fi diferența între victorie și înfrângere. Să facem un calcul. Un monitor normal are rata de împrospătare a ecranului de 60 Hz și asta înseamnă că afișează maxim 60 de cadre diferite pe secundă, chiar dacă placa video este performantă și-i poate da mai multe (iar dacă îi dă mai puține, le repetă pe unele). La 60 fps înseamnă că un cadru nou este desenat pe ecran la fiecare 16,6 milisecunde.

V-ați jucat vreodată Counter-Strike și v-a omorât un inamic parcă fix cu o milisecundă înainte să trageți voi în el? Sau ați jucat Mortal Kombat și primiți o lovitură exact înainte să apăsați Block pentru a vă apăra de ea?

E posibil să fie și de la monitor. Gândiți-vă că, pe un monitor de 60 Hz, trec 16,6 milisecunde între cadrul fără nici un inamic vizibil și cadrul în care primii pixeli ai acestuia ies de după un colț, ca să-l puteți observa și ținti.

Jucătorul inamic trece prin același lucru. Dacă are însă monitor de 120 Hz și placă video performantă, lui îi apăreți pe ecran după doar 8,3 milisecunde. Pe ecranul vostru el încă nu a fost desenat, dar pe ecranul lui v-a văzut și deja reacționează. Dacă are monitor de 240 Hz…

Update: un clip care arată cele de mai sus, făcut de cei de la WASD.ro:

Și apoi mai sunt alte efecte nedorite ce apar atunci când monitorul are rată de refresh fixă, dar placa video îi dă un număr diferit de cadre în fiecare secundă. Cele mai des întâlnite sunt:

• stuttering: placa video dă mai puține cadre decât refresh-ul monitorului, așa că monitorul le repetă pe unele și imaginea pare că îngheață aproape imperceptibil din când în când, în anumite tipuri de mișcări.
• tearing: placa video dă mai multe cadre decât refresh-ul monitorului, așa că monitorul le elimină sau amestecă pe unele dintre ele. Senzația vizuală este de “skip”, imaginea pare că sare dintr-o dată.

(exemplu de tearing luat din site-ul NVIDIA)

Numărul acestor efecte nedorite variază de la secundă la secundă, că și jocul are un alt fps în funcție de scena afișată. Într-o secundă placa video generează 50 fps și imaginea pare că îngheață pe un monitor de 60 Hz, în următoare generează 70 fps și treci în extrema cealaltă. Poate nu le observați în mod activ, dar subconștientul le simte pe toate.

Update: avantajul milisecundelor câștigate ca timp de reacție este important doar pentru puțini gameri și de obicei în mediu competitiv. De asta este cam 1% din importanța unui refresh mare. 99% din ponderea avantajelor este dată de dispariția artefactelor vizuale, care apar în orice tip de joc, și de mișcarea mult mai fluidă a oricărei animații, inclusiv a celor din Windows, la o adică.

De asta G-Sync-ul inventat de NVIDIA este mișto. Ideea din spatele G-Sync este ca monitorul să aibă o rată de refresh variabilă, egală în fiecare secundă cu rata de cadre pe care i-o dă placa video, eliminând toate problemele de mai sus. G-Sync este practic prima îmbunătățire majoră adusă monitoarelor după mulți ani, chiar zeci de ani, în care doar plăcile video au fost îmbunătățite. Este ca și cum ar fi îmbunătățit des motorul unui mașini, dar fără a schimba deloc și interiorul său, locul unde stă șoferul.

G-Sync a fost lansat în 2013. Tehnologia era scumpă, doar monitoarele premium de gaming erau compatibile G-Sync, iar gamerii cereau și o variantă mai accesibilă, la jumătatea drumului, un fel de versiune “light”. La începutul acestui an, NVIDIA a anunțat că monitoarele cu G-Sync vor fi de acum împărțite în trei categorii:

G-Sync Compatible: cea mai simplă categorie, include monitoare care pot varia rata de refresh pentru a oferi gaming fără tearing și stuttering. Practic, dacă aveți o placă video bună, ar fi păcat să nu alegeți măcar un astfel de monitor pentru a beneficia la maxim de performanța acesteia. Sunt o mulțime de monitoare G-Sync pe piață.

NVIDIA le testează pe toate, iar certificarea G-Sync Compatible garantează că producătorul nu doar spune despre monitor că are refresh variabil, ci acesta chiar variază într-un interval suficient de mare pentru a fi o funcție utilă în jocuri, de obicei între 48 Hz și cât poate duce monitorul. Cred că aceasta este principala idee de aici: că nu producătorul pune o etichetă pe monitor, ci se fac niște teste pentru asta.

G-Sync : aceste monitoare au și un chip NVIDIA în ele și includ mai multe funcții G-Sync decât cele de mai sus. De exemplu, acel chip poate varia refresh-ul în overdrive al monitoarelor, eliminând un ghosting specific LCD-urilor prin adaptarea rapidă a împrospătării ecranului între două cadre ce altfel ar genera ghosting.

Intervalul în care poate varia rata de refresh este mult mai mare, de obicei chiar de la 1 Hz și până la maximul monitorului. Asta înseamnă că dacă placa video dă de un joc foarte solicitant și scoate doar 35 fps, să zicem, monitorul se poate adapta chiar și la acest refresh foarte mic.

Mai există pe aceste monitoare G-Sync și o tehnologie numită Ultra Low Motion Blur. ULMB-ul micșorează acel blur specific obiectelor în mișcare rapidă pe ecran, adică per total imaginea este mai clară. Poate că în mijlocul jocului nu conștientizați direct avantajul ULMB, dar este genul de tehnologie care face oamenii să spună “ce bine se vede” sau, când trec înapoi la un monitor mai banal, să spună “parcă ceva nu-i în regulă”.

Producătorii de monitoare de obicei integrează acest chip G-Sync în monitoare foarte bune, cu paneluri de calitate, timp mic de răspuns și gamut larg de culoare, iar NVIDIA face suplimentar alte teste de calitate a imaginii înainte de a oferi certificarea G-Sync. Prin urmare, monitoarele G-Sync sunt de obicei printre cele mai bune de pe piață.

G-Sync Ultimate: această certificare este rezervată chiar pentru cele mai bune monitoare și din acest motiv sunt destul de puține pe piață. Momentan site-ul NVIDIA listează doar trei: Asus PG27UQ și Acer X27, ambele de 27 de inchi, și un HP Omen Emperium 65 care are diagonala de 65 inchi și intră în clasa BFGD – big format game display.

G-Sync Ultimate au paneluri HDR la 1000 de nits, timp de răspuns excelent, iluminare full matrix și gamut de culoare DCI-P3. Conceptul de HDR este cunoscut de la televizoarele compatibile și filmele pe care le pot reda cu mult mai multe detalii în zonele luminoase sau întunecoase; același lucru se aplică și în jocuri. În rest, fiecare caracteristică a monitorului este dusă la extrem.

Ca o paranteză amuzantă, explicațiile acestea în format text sunt greoaie și ar merge mult mai bine un video care să arate diferența între G-Sync on și off, nu? Culmea este că e imposibil. Ați vedea acel video la un frame rate fix oferit de YouTube pe un monitor care nu are nici un motiv să-și modifice refresh-ul pe YouTube, așa că efectele n-ar fi vizibile. Dacă însă prindeți prin vreun magazin/showroom un monitor G-Sync ce rulează o aplicație demonstrativă, veți sesiza rapid diferența între on și off.

Am văzut acel Asus PG27UQ în acțiune, este uimitor ca specificații și design (și are ecran quantum dots certificat inclusiv Ultra HD Premium, dar este listat la 13.099 lei) și cred că vă dați seama că trebuie împerecheat și cu o placă foarte performantă (sau două) ca să vă puteți bucura cu adevărat de un joc de ultimă oră în rezoluție 4K, HDR și cu peste 100 fps, poate chiar 144 fps. Numele Ultimate este bine ales.

Pe Omen X Emperium 65 nu l-am găsit în România, dar site-ul american Omen by HP îl listează la 5.000 de dolari, preț probabil fără taxe.

Apropo, tot pentru a îmbunătăți fluența mișcărilor de pe ecran, NVIDIA a introdus în drivere o funcție numită Adaptive V-Sync care pare o idee atât de simplă și bună încât mă întreb de ce n-au fost așa dintotdeauna gândit, mai ales că funcționează cu orice monitor, nu doar cu cele G-Sync.

V-Sync-ul clasic, opțiune prezentă cam în orice joc, limitează frame rate-ul plăcii video la valoarea de refresh a monitorului. Dacă monitorul este de doar 60 Hz, V-Sync îi spune plăcii video că nu are rost să se chinuie să randeze la mai multe de 60 fps pentru că acele cadre suplimentare nu vor putea fi afișate.

Problema cu V-Sync este când placa video dă mai puțin de 60 fps. Atunci apare deja stuttering-ul nedorit, dar V-Sync limitează din nou placa video la niște valori rotunjite. De exemplu, placa video ar putea oferi un maxim de 53 fps, dar V-Sync ON o forțează să randeze la doar 30 fps pentru ca fiecare cadru să fie repetat de două ori pe un monitor de 60 Hz. Apare stuttering, dar măcar este constant și egal distribuit (zice rațiunea din spatele opțiunii).

Adaptive V-Sync gestionează mai bine totul:

• când placa video poate oferi un FPS mai mare decât refresh-ul monitorului, activează opțiunea V-Sync și o limitează pentru sincronizare perfectă cu acesta din urmă;
• când placa video scade sub refresh-ul monitorului, oprește V-Sync astfel încât placa să dea tot ce poate, nu musai un numitor rotunjit.

Adaptive V-Sync ca opțiune nu apare în jocuri, ci în driverul NVIDIA și este bine ascunsă. O vedeți mai jos într-un screenshot chiar din computerul meu. Lista plăcilor video compatibile este aici, sunt foarte multe. Activați Adaptive V-Sync, veți utiliza mai eficient placa video.