Что такое частота кадров? FPS, частота обновления и как её проверить

FrameRateTest.org ·

Что такое частота кадров? FPS, частота обновления и как её проверить

Частота кадров — это количество неподвижных изображений, которые экран показывает каждую секунду, создавая иллюзию движения. Она измеряется в кадрах в секунду и обозначается как FPS. Чем выше частота кадров, тем больше изображений появляется каждую секунду, и глаз воспринимает движение как более плавное и естественное. В этом руководстве объясняется, что такое частота кадров, чем она отличается от частоты обновления, как глаз воспринимает плавность, какие типичные значения подходят для кино и игр, и что ограничивает показатели, доступные вашему оборудованию. Вы можете измерить собственный дисплей за считаные секунды с помощью бесплатного теста частоты кадров на этом сайте.

Что такое частота кадров (FPS)?

Кадр — это одно полное изображение. Движение на любом экране — это иллюзия, собранная из быстрой последовательности таких кадров. Когда изображения меняются достаточно быстро, мозг сливает их в непрерывное движение. Частота кадров просто подсчитывает, сколько кадров появляется за одну секунду. Ролик с частотой 60 FPS показывает шестьдесят отдельных изображений каждую секунду. Ролик с частотой 30 FPS показывает вдвое меньше, поэтому каждое изображение остаётся на экране в два раза дольше.

Этот принцип действует везде, где экран отображает движение: в кино, на телевидении, в потоковом видео, анимации и видеоиграх. В играх это значение динамическое. Ваша видеокарта отрисовывает каждый кадр по мере необходимости, поэтому частота кадров растёт и падает в зависимости от сложности сцены. В записанном видео частота кадров обычно фиксируется в момент съёмки или кодирования файла, поэтому во время воспроизведения она остаётся постоянной. В любом случае действует одно и то же правило. Больше кадров в секунду — более плавное движение, более чёткая детализация движущихся объектов, а в играх ещё и более быстрая визуальная реакция на ваши действия. Это именно частота, а не разрешение, поэтому сама по себе она ничего не говорит о резкости изображения. Чтобы подробнее разобраться, как работает и как рассчитывается этот показатель, смотрите наше руководство о кадрах в секунду.

Частота кадров и частота обновления (Гц)

Частоту кадров и частоту обновления легко перепутать, потому что обе они считают события в секунду. Но это не одно и то же. Частота кадров — это то, сколько кадров ваш компьютер создаёт и отправляет на дисплей; она измеряется в FPS. Частота обновления — это то, сколько раз в секунду монитор физически перерисовывает своё изображение; она измеряется в герцах (Гц). Одно — это результат работы вашего оборудования и программ. Другое — фиксированное свойство самой матрицы.

Эти два показателя напрямую взаимодействуют, и предел задаёт меньший из них. Монитор с частотой 60 Гц может показать лишь шестьдесят новых изображений в секунду. Если ваша видеокарта отрисовывает 200 FPS, экран всё равно показывает шестьдесят, а лишние кадры отбрасываются. Если же ваше оборудование выдаёт всего 40 FPS на матрице 144 Гц, то дисплею во многих циклах нечего показать нового, поэтому он повторяет кадры. Чтобы воспользоваться преимуществами высокой частоты кадров, нужны и мощный графический процессор, и монитор с соответствующей частотой обновления, например 120 Гц, 144 Гц или 240 Гц. Если вы не уверены, что поддерживает ваша матрица, наше руководство о том, как проверить частоту обновления, поможет разобраться. Несоответствие этих двух значений — ещё и классическая причина разрывов изображения, когда на экране одновременно показываются части двух кадров. Воспроизвести и изучить этот артефакт можно с помощью теста разрывов изображения.

Как человеческий глаз воспринимает плавность

У человеческой зрительной системы нет фиксированной частоты кадров. Она работает как непрерывный процесс, а не как камера с затвором, поэтому не существует единого значения, на котором восприятие останавливается. Вместо этого чувствительность зависит от того, на что вы смотрите. Скорость движения, контраст, яркость и размер движущихся объектов — всё это меняет то, сколько кадров вы способны различить. Именно поэтому утверждения о жёстком «пределе восприятия глаза» вводят в заблуждение.

Тем не менее для большинства зрителей действует несколько общих закономерностей. Ниже 24 FPS движение начинает выглядеть как слайд-шоу. Около 30 FPS движение воспринимается как непрерывное, но может подёргиваться при быстрых панорамах. При 60 FPS большинство повседневных движений выглядят плавными и ощущаются отзывчивыми. Переход от 60 к 120 FPS отчётливо заметен в динамичном контенте, особенно в играх и при быстрых движениях камеры. Свыше 120 FPS прирост уменьшается, хотя многие всё же замечают разницу вплоть до 240 FPS в высокоскоростных сценах. Плавность зависит не только от голого числа кадров. Она зависит ещё и от чёткости движения — резкости объекта, когда тот перемещается по LCD-матрице типа sample-and-hold. На таких матрицах каждый кадр удерживается неподвижным до появления следующего, а ваш глаз отслеживает движущийся объект, из-за чего его края смазываются в воспринимаемое размытие. Более высокая частота кадров сокращает время удержания каждого кадра, поэтому уменьшает это размытие. Наблюдать этот эффект напрямую можно с помощью теста размытия в движении.

Распространённые значения частоты кадров и для чего они подходят

Разные значения частоты кадров подходят для разных задач. Кино уже около века придерживается одного и того же стандарта, тогда как соревновательный гейминг выжимает из оборудования всё, на что оно способно. В таблице ниже сведены самые распространённые целевые значения и области их применения.

Частота кадровТипичное применениеПримечания
24 FPSКино, большинство потоковых фильмовДавний киностандарт; его лёгкое размытие в движении воспринимается как «кинематографичность».
30 FPSТелевещание, старые консольные игры, веб-видеоПлавно при спокойном просмотре, но может подёргиваться в динамичных сценах.
60 FPSОбычная работа за компьютером, консольные игры, HD-видеоПрактический базовый уровень для плавного и отзывчивого движения.
120 FPSИгры на мониторах с высокой частотой обновления, современные консолиЗаметно плавнее; требует дисплея с частотой 120 Гц или выше.
144 FPSИгры на ПК с высокочастотными мониторамиПопулярный оптимальный вариант для отзывчивой игры.
240 FPSСоревновательный гейминг и киберспортМинимизирует задержку ввода и размытие для игр с быстрой реакцией.

Для большинства пользователей 60 FPS — это ориентир, который уравновешивает плавность и доступную по цене конфигурацию. Опуститесь ниже — и движение станет рваным. Поднимитесь выше — и понадобятся как монитор с более высокой частотой обновления, так и более мощная видеокарта, чтобы поддерживать поток кадров. Соревновательные игроки гонятся за 144 FPS и выше, потому что меньшая задержка и более чёткое движение дают ощутимое преимущество в играх с быстрой реакцией. Правильный ориентир зависит от жанра, вашего дисплея и вашего бюджета. Наше руководство о кадрах в секунду в играх подробно рассматривает эти компромиссы.

Что ограничивает вашу частоту кадров

Частота кадров — это результат работы конвейера, и потолок задаёт самый медленный его этап. «Узким местом» может стать любой из нескольких компонентов, и главное для устранения низкой производительности — правильно его определить.

Графический процессор (GPU)

Видеокарта выполняет тяжёлую работу по отрисовке каждого кадра. При высоких разрешениях и с требовательными эффектами, такими как трассировка лучей, сглаживание и детализированные текстуры, ограничивающим фактором обычно оказывается именно GPU. Снижение этих настроек — самый быстрый способ поднять частоту кадров.

Центральный процессор (CPU)

Процессор подготавливает каждый кадр до того, как GPU его отрисует, обрабатывая физику, игровую логику и вызовы отрисовки. В играх с обилием симуляций и при низких разрешениях CPU может ограничивать частоту кадров даже тогда, когда у видеокарты ещё есть запас. Такое состояние называют ограничением со стороны процессора (CPU-bound).

Игровой движок и оптимизация

Программная часть важна не меньше аппаратной. Плохо оптимизированный движок, утечка памяти или неисправленный баг могут удерживать частоту кадров ниже того, что должны выдавать ваши компоненты. Обновления драйверов и патчи для игр часто возвращают потерянную производительность без каких-либо новых деталей.

VSync и ограничения частоты кадров

VSync намеренно ограничивает частоту кадров до частоты обновления, чтобы устранить разрывы изображения. Он жертвует небольшой задержкой ввода ради чистой, согласованной картинки. Ограничения частоты кадров, заданные вами, игрой или технологией переменной частоты обновления, такой как G-Sync или FreeSync, работают точно так же. Это намеренные ограничения, а не неполадки, и именно они объясняют, почему мощная система может держаться ровно на 60 FPS.

Частота кадров, время кадра и стабильность

Средняя частота кадров — полезный заголовочный показатель, но он скрывает важную деталь: стабильность. Время кадра измеряет, сколько миллисекунд уходит на отрисовку каждого отдельного кадра. Ровный поток равномерно распределённых кадров ощущается плавным. Неравномерный поток ощущается как подёргивание, даже если средний FPS выглядит высоким. Вот почему две системы с одинаковым средним значением могут ощущаться на практике совершенно по-разному.

Связь между этими двумя величинами проста. Время кадра — это величина, обратная частоте кадров. Если кадры поступают идеально равномерно, то 60 FPS равны 16.7 мс на кадр, а 120 FPS равны 8.3 мс. Проблемы возникают, когда время кадра резко подскакивает. Один кадр, на который ушло 50 мс, тогда как на соседние — по 16 мс, вызовет заметный рывок, что бы ни утверждал средний показатель за секунду. В таблице ниже каждому распространённому значению частоты кадров сопоставлено время кадра, которое ему соответствует при равномерном темпе.

Частота кадровВремя кадра (равномерный темп)
30 FPS33.3 мс
60 FPS16.7 мс
120 FPS8.3 мс
144 FPS6.9 мс
240 FPS4.2 мс

Поскольку средние значения способны скрывать такие всплески, стабильный темп подачи кадров нередко важнее высокого пикового показателя. Когда кадры поступают неравномерно, вы ощущаете подёргивания и рывки, и никакое количество «сырых» FPS полностью их не маскирует. Увидеть, как выглядит и ощущается неравномерный темп, можно с помощью теста подёргиваний, который позволяет легко распознать рывки, прежде чем вы погонитесь за большим средним числом.

Часто задаваемые вопросы

60 FPS — это хорошо?

Да. 60 FPS — общепринятый базовый уровень плавного и отзывчивого движения в играх, видео и повседневном использовании. Он естественно сочетается с частотой обновления 60 Гц, которая есть на большинстве стандартных мониторов. Соревновательные игроки стремятся к большему, но для подавляющего большинства задач 60 FPS ощущаются плавно и комфортно.

Всегда ли выше частота кадров — значит лучше?

Более высокая частота кадров даёт более плавное движение и меньшую задержку ввода, но лишь вплоть до частоты обновления вашего монитора. Отрисовка 200 FPS на экране с частотой 60 Гц впустую тратит энергию и выделяет тепло без какой-либо видимой пользы. Подбирайте целевую частоту кадров под ту матрицу, которая у вас действительно есть.

В чём разница между FPS и Гц?

FPS считает кадры, которые ваш компьютер отправляет на экран каждую секунду. Гц считают, сколько раз экран способен перерисовать себя за секунду. Ваша итоговая плавность ограничена меньшим из этих двух значений.

Как проверить частоту кадров?

Самый быстрый способ — инструмент на базе браузера. Тест частоты кадров на этом сайте мгновенно измеряет ваш реальный FPS без загрузки и установки, так что вы можете убедиться, что именно выдаёт ваш дисплей.

Похожие тесты и руководства