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玩游戏画面卡顿是什么原因-玩游戏画面卡顿是什么原因导致的

以下就是我们整理的玩游戏画面卡顿是什么原因,一起来看看,希望能帮助到您。

玩游戏画面卡顿是什么原因

不知道这次618有多少人买了新的“路由器Plash Speed5”?

现在国行的PlayStation5和Xbox系列X/S已经确认“那个”没有问题,再加上相对合理的价格和一般可以预约购买的体验,相信很多人都在计划或者购买这一代的主机。PlayStation5和Xbox系列X/S相比上一代,画面更好,体验更流畅;它还带来了动态延迟输入(DLI)、自动低延迟模式(ALLM)和高帧率(HFR)等新功能,可以进一步改善游戏效果。然而,在众多新特性中,可变帧率(VRR)的影响是最基本、最直观的。

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那么当你身边的ta问新“路由器”有什么好的时候,你该怎么跟ta解释呢?

游戏撕卡顿是怎么回事?不知道大家在日常游戏中有没有遇到过如下图的情况?这就是我和游戏玩家之间“撕逼”的画面。撕和卡顿都是对游戏体验不友好,但是撕和卡顿的原因完全不同。

游戏画面撕裂(来源:Nivdia)

但是,要理解“撕裂和卡住是如何发生的”,我们需要从头解释。

小时候常玩的动画合集

我们都知道人眼具有视觉暂留的特性,所以当很多图片以一定的速度滑过人的眼睛时,我们会认为图片中的内容是运动的,每一张图片都会被称为一帧。显示器也是一样,每隔一段时间就刷新一次画面,让我们以为屏幕上所有的元素都在动。日常生活中最常见的60Hz显示器一秒钟刷新60张图像,而144Hz显示器一秒钟刷新144张图像。

显示器如何呈现画面?日常生活中,很多人看的是画师画的动画,而游戏画面是显卡画的。显卡把每一张图片给显示器,显示器会把这张图片从上到下一行一行的画出来。这种逐行绘制的方法叫做“逐行扫描”。也就是说,显示器的显示屏并不能一下子呈现出一个画面,但还是要花很短的时间才能画出来,只是因为视觉的暂留,我们无法分辨。

在显示器上显示画面也需要时间(图片来源:嚼奶酪BV16x411e7bp)

显卡画好图后,需要交给显存,显示器可以从显存中获取图片,然后才能显示。如果视频存储器中的图像发生变化,显示器显示的内容也会相应变化。

正常显示模式(来源:嚼奶酪BV16x411e7bp)

为了保证显示器在显示过程中能正常显示图片,不被新图片撕裂,内存会分为前缓冲区和后缓冲区。显示器只接受前端缓冲区的图像,显卡计算后将新图像写入后端缓冲区。当显示器要显示下一帧时,前后缓冲区的名称互换,原来的前缓冲区变成后缓冲区,原来的后缓冲区变成前缓冲区,这样后缓冲区刚画的图像就能成功传输到显示器上。此时,显卡可以将新的图片写入新的后台缓冲区,而不会影响显示器上正在显示的图片。

为什么会出现卡顿撕裂,但即使有了缓冲,也无法解决游戏中的撕裂问题。这主要是因为显示器采用固定刷新率,游戏中显卡渲染每一帧所需的时间是不断波动的。

卡顿的主要原因

比如遇到大反射场景、复杂光照环境、物体爆炸等复杂场景,显卡渲染一帧总是要花更多的时间。此时一秒只能输出48帧,所以你可以检测到画面大概率被卡住了(注意不是撕的)。这是因为在显示器从前端缓冲区读取图片并呈现后,如果后端缓冲区没有完成渲染,显示器将等待一段时间,然后再向前端缓冲区请求图片。这时候你往往要多等一会儿,显示器呈现的帧间隔不均匀。正因为人眼对不均匀的帧间隔非常敏感,你才能清晰地感知到画面卡顿。

撕图的主要原因(来源:吃奶酪BV16x411e7bp)

更简单的场景每秒可以输出90帧。此时,当显示器还在逐行呈现前缓冲区时,后缓冲区上的显卡已经渲染完毕,前、后缓冲区再次翻转,这样显示器的半渲染画面就会变成另一个画面。这时显示器会渲染出新的画面,这叫撕裂。撕图不仅影响体验,破坏沉浸感,甚至会导致眼睛疲劳和头痛。

归根结底,是显示器的固定刷新时间导致了卡纸和撕裂。

如何解决传统解决方案的粘撕问题——垂直同步垂直缓存技术原理

以前有一种技术可以减少卡撕带来的不适感,就是“垂直同步”。在简单的环境下,如果显示器还在显示前缓冲区,那么显卡就绘制后缓冲区,垂直同步会禁止显卡绘制,直到显示器完全显示前缓冲区。交换前后缓冲区名称后,显卡会继续渲染。如果你是60Hz的显示器,开启垂直同步时屏幕会锁定在60帧,144Hz时屏幕会锁定在144帧。

在帧率突然下降的地方(红色),会有明显的停滞(来源:Nvidia)

但是垂直同步解决不了卡顿的问题。在复杂的场景中,当帧速率下降到60帧以下时,垂直同步会将帧速率锁定在最接近的水平,例如每秒45或30帧。随着性能的提升,帧率会回到60,但遇到性能瓶颈时又会回落到更低的帧率,如此往复,使得卡顿的感知更加。

垂直同步也会导致鼠标延迟。如果移动瞄准点1cm,计算机接收到这条信息,将移动瞄准点1cm的坐标输出到显卡,显卡将相应的画面输出到显示器。所有的过程都不会延迟,延迟只是电路延迟。开启垂直同步时,移动瞄准点的时机正好在显示结束前的缓冲阶段,所以你移动瞄准点的指令会和显卡一起等待,直到显卡再次开始渲染;这无疑会增加延迟,表现在游戏中鼠标的黏腻感。因此,大多数射击游戏和MOBA游戏都不建议开启垂直同步。

更好的解决方案——可变帧率既然垂直同步会增加鼠标延迟且无法根治停滞,我们不妨换个思路。无论是停滞还是撕裂,其实都是因为显卡输出帧数的波动,那我们为什么不干脆让显示器跟着波动刷新呢?

没错,英伟达的G-Sync和AMD的FreeSync就是用这种思路来解决卡顿和撕裂的问题。虽然背后的技术实现不太一样,但一般都是采用显示器刷新率的变频技术。在HDMI版本中,正式引入了这项技术,并将其命名为可变帧率(VRR)。新的PlayStation5和Xbox系列X/S也支持这项技术。

可变帧率技能可以保证画面不撕裂不卡顿。

当显卡输出帧高于显示器刷新率时,可变帧率会暂时不交换前后缓冲,将新生成的帧放入后缓冲,及时覆盖旧帧,保证画面不被撕裂,同时延迟尽量与一般情况一致。

可变帧率保证画面不撕裂。

当显卡输出帧低于显示器刷新率时,可变帧率会及时告诉显示器等待下一次刷新的实际时间,及时降低显示器的刷新频率,让用户察觉不到丢帧。

可变帧率保证画面不卡顿。

当前如何支持可变帧速率?《龙争虎斗》多年来PC平台上的可变帧率。

在PC上,无论是Nvida的G-Sync,AMD的FreeSync都是一种可变帧率。以前Nvidia的验证标签比较严格,显示器需要特殊的模块才能拿到G-Sync的logo,所以显示器的价格普遍偏高;而FreeSync是一个相对开放的标准,显示器厂商只要选择支持FreeSync的面板就可以支持FreeSync,价格也相对低廉。当然,这两年Nvidia也兼容了FreeSync这种开放标准。当Nvidia的显卡连接到Nvidia认证的FreeSync显示器时,Nvidia将启用G-SYNC兼容模式,它也将能够在不撕裂或堵塞的情况下获得图像。

在某些FreeSync显示器上也可以打开G-SYNC兼容模式。

然而,无论是FreeSync认证还是G-Sync认证,都可以在电视上支持游戏主机的可变帧率,G-Sync认证是HDMI 2.1规范的一部分,并开始出现在大多数具有HDMI 2.1接口的电视机上。值得一提的是,部分HDMI 2.0电视机还将支持可变帧率,具体取决于产品的技术规格。

HDMI 2.1可变帧速率

最后需要提醒大家的是,虽然PS5和Xbox系列X/S已经宣布支持HDMI 2.1的可变帧率,但是PlayStation也有“画饼”不填洞的先例。相比之下,Xbox系列X/S和Xbox One X/S还支持FreeSync的可变帧率,所以即使你没有支持HDMI 2.1的电视,你也可能仍然会通过FreeSync感受到可变帧率的魅力。

Xbox X(图片来自官网)

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