这项曾经叱咤风云的游戏硬件技术 Nvidia居然免费提供了

就在前些天,显卡巨头Nvidia正式宣布旗下的显卡即将兼容AMD倡导的FreeSync生态,这对未来的PC游戏生态绝对是一件至关重要的新闻。用“人话”来说,两大显卡厂商正在用更开放的姿态来解决玩游戏卡顿和画面撕裂的问题,而不像之前那样互相怼来怼去了。

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在之前的文章里,表哥曾经和大家聊到过帧数与游戏流畅度的关系,长久以来国内玩家的确也对类似的问题有许多误解。而当我们分清FPS(帧/秒)和延迟(ms)的区别后,大家也是时候去接触更高层级的“卡顿悖论”了。读完本篇文章,相信你就会对显示器和游戏帧数相关的问题有一个更深层次的了解。

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不同帧数所包含的信息量

开始之前,我们首先要了解几个事实——

1.目前市面上绝大多数的网游(除《剑网3》、“吃鸡”这种渣优化游戏外),它们所需求的硬件性能并不高,市面上主流的PC(2016年以后的中端机或更高配置)是完全可以满足游戏流畅运行的。

2.网游在制作过程中很重要一点就是为了让更多人能够玩得到,所以不会过分对性能进行“无理”索取,这样会让受众更多一些,赚取更多的钱。

3.通常情况下,普通玩家都会把稳定的60帧游戏画面作为一款游戏是否“流畅”的重要评判标准,之所以定在60帧,是因为绝大多数民用显示器的显示上限就是60帧,它在观感上也的确是流畅平滑的。

4.电脑显示器接收到的,超过处理上限(比如60帧之上)的帧数会被丢掉不显示。

5.一般人察觉到的游戏卡顿,主要是“帧生成时间”的锅,也有显示器画面显示原理带来的画面撕裂问题带来的卡顿问题。

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更加耗费性能的是单机游戏

基于以上几点,我们就可以初步得出关于游戏帧数和卡顿之间的千古难题,之所以我们平时玩网游时“游戏显示100+FPS还是感觉卡”,主要还是以下两大锅:

一、帧生成时间

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帧生成时间的高低主要取决于显卡

先说结论,帧生成时间造成的卡顿主要还是因为设备硬件拖了后腿,主要症结在显卡上面。当你的显卡性能不足,硬件损坏或过热降频、沦为矿渣、原地起飞时,它的处理能力都会出现巨大短板,很可能会在处理某一帧复杂画面时拖慢进程。

举个例子,显卡的工作原理就好像把每一秒的画面交给了几十上百个画家来画,然后再将他们画出的画排列组合在一起构成“动起来”的画面。如果这些画家其中之一得了重感冒,严重拖慢了绘画完成进度,那画面走到他的那一帧时理论上就必须要等他画完才能“走”下去。

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软件记录下的帧生成时间

这个时候,由这个“重感冒”画家带来的生产线停滞,就是帧生成时间中导致画面卡顿的元凶。而当我们选用了更高端的显卡时,整个系统就有了绘制更复杂画面、画得还更快的能力,这时候我们就会极少感受到卡顿的情况。所以说,即使两个人的屏幕中都在显示90FPS,其中一人也可能是真的“卡”,这种事情大家还是要理解的。

当然了,除了硬件性能的问题,电脑中的各种全家桶、国产杀毒/流氓软件和插件也是导致卡顿的重要原因之一。某些软件的“清理球”不会让你的电脑变得更快,许多时候反而会拖慢你的系统。

二、画面撕裂问题

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首先说一下画面撕裂问题的原理,这里我需要大家在头脑中虚构一个油漆工用滚轮在粉刷墙壁的场景。由于显示器传输带宽等诸多原因的限制,我们在屏幕上看到的每一帧画面都是自上而下“粉刷”出来的,如果显示每秒60帧的画面,这样的滚动就要在一秒钟内不断刷新60次。

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画面撕裂演示

另一方面,因为显卡的工作原理,它很可能会在显示器输出一帧画面的同时“提前”传输了下一帧画面给显示器。造成这种情况的原因有很多,比如我们刚刚提到的帧生成时间延迟导致的显示器瞬间接受大量画面帧。

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画面撕裂演示

普通的显示器遇到这种情况时,就会在一帧画面“从上刷到下还没结束前”,就开始显示下一帧画面的情况。举个例子,没有垂直同步的情况下,图片中屠夫的钩子在画面移动时偶尔就会出现撕裂的情况。

正常人类对帧率的识别能力可以到达100-120帧,对瞬间画面的崩坏也绝对有充分的识别能力,所以类似的问题在游戏中是很让人苦恼的。想要解决问题,就要求助于垂直同步,或者FreeSync、G-sync技术。

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绝大多数游戏的画面撕裂都可以通过垂直同步技术搞定,但这项技术也有它的天生缺陷——由于是软件层级上强制帧率和显示器的固定刷新率同步,运算过程中就会丢掉大量多余的帧,这样会给画面带来一定程度上的粘滞感。

同样是将帧率与显示器刷新率同步,FreeSync和G-sync就智能得多,它们有更高的硬件权限,可以调动显示器来动态调节硬件刷新率。“说人话”的话,就是让显示器跟着游戏的刷新率走,双方一直保持同步状态。

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由于画面撕裂是帧率和刷新率不匹配造成的,那这两项技术就在电脑输出60帧画面时显示60帧,输出85帧的时候同步显示85帧的内容,双方相匹配的情况下,就没有被丢掉或来不及登场的帧画面存在,自然也没有画面撕裂的问题。

三、FreeSync和G-sync这对老冤家

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在这之前,Nvidia和AMD针对画面撕裂的解决方案其实已经打了很久的嘴炮了,双方所采用的技术也不尽相同。Nvidia的G-sync是直接参与显示器的研发,通过自己的核心部件来调用显示器的面板,从而实现防止画面撕裂的想法。说白了,就是在消费者和显示器厂商之间卖硬件和认证,好处在于有G-sync标志的显示器肯定都是靠谱而且好用的,但是贵。

而另一方面,更加开放(贫穷)的AMD提倡就FreeSync,只要显示器厂商愿意,生产过程中也选用了合适的面板,那么就可以是支持该技术的产品。这项技术相当于制定了一个行业通用的免费技术模板,至于显示效果,完全要看显示器的产品定位和液晶面板的质量差异。好处在于相对自由,而且相对来说很便宜。

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FreeSync显示器并不是很贵

二者相比较的话,说实话是没有孰优孰劣的,只是技术选择方面的差异化。这次Nvidia家老黄选择兼容FreeSync,于情于理对所有玩家都是一个好消息,这就说明我们可以用更低的价格来体验这项技术了。

结语:

看完这两篇文章后,相信给为也都对导致游戏画面卡顿和撕裂问题的原因有了一定的了解。游戏的画面渲染是一个相当复杂的过程,玩家和游戏厂商、乃至硬件开发商要做的就是尽可能的改善游戏的实际体验。

当硬件和软件都可以满足流畅游戏的需求时,作为玩家的我们至少也应该懂得相关的一些技术和原理,就算用不到,和朋友吹X的时候也一定能派上用场的。(笑)


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