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游戏帧数高还是低?详细说明视频帧数和游戏帧数的区别

时间:2021-09-01 来源:互联网 编辑:宝哥软件园 浏览:

为什么24帧的电影那么流畅,60帧的游戏却感觉卡了?视频帧和游戏帧有区别吗?其实一部电影即使有12帧,依然不会产生停滞不前的感觉,因为电影画面的图像生成原理与游戏画面不同。

视频帧数和游戏帧数之差:

虽然24FPS没有60FPS那么流畅,但是24FPS不会让人觉得卡壳,即使是12FPS也不会让人觉得卡壳,而24FPS的游戏会让人明显觉得卡壳,12FPS是幻灯片。为什么呢?原因有二。

第一个原因是由于两者的图像生成原理不同造成的。

虽然电影只有24FPS,但每一帧都包含一段时间的信息,而游戏只包含那一瞬间的信息。一部电影曝光一定时间,画面的每一帧都包含一定时间的信息。这段时间的长短是由快门时间决定的,最长时间不能超过1/24秒,所以视频中的每一帧都包含了大量的信息。游戏的第一帧包含0秒的信息,第二帧包含1/24秒的信息。只有这一瞬间的信息是完全丢失的,所以好像卡住了。

用图片解释一下。例如,有一个圆从左上角移动到右下角。第一帧是这样的:

游戏帧数高好还是低好?视频帧数和游戏帧数区别详解

如果是电影,第二帧可能是如下图(图不好但意思是这样的):

游戏帧数高好还是低好?视频帧数和游戏帧数区别详解

如果是游戏,第二帧应该是这样的:

游戏帧数高好还是低好?视频帧数和游戏帧数区别详解

看到区别了吗?这是因为电影和游戏的画面生成方式的本质不同。电影的画面是真实拍摄的场景。在快门时间内,胶片/传感器持续曝光。在此期间,角色场景的变化会拍摄在胶片/传感器上,每隔一段时间更换一次胶片,然后曝光一段时间。

游戏的画面由显卡生成,显卡通过计算生成一帧,然后计算生成后的下一帧,这样每一帧都清晰,不会有模糊。就像上图中的圆圈,不管他的移动速度是快是慢,显卡只计算两帧画面,中间的移动轨迹根本不会显示。我们看到的对象就像老版本的西游记,孙悟空施了咒,飞过去了。

在这里,你可以花10秒钟做一个非常简单的实验。先慢慢挥手,发现手像很清晰,再快速挥手,发现手像不清晰,有余像,但你永远不会觉得画面卡住,这就是电影的效果。让我们再次模拟游戏的效果。首先慢慢移动鼠标,然后快速移动。找到了吗?当你快速移动时,鼠标会卡住,上下跳动。这就是游戏的效果。你找到它卡住的原因了吗?

在游戏中,无论移动速度是快是慢,它总是保持每秒60帧。当鼠标为每秒60像素时,鼠标箭头移动1像素,当为每秒600像素时,箭头移动10像素和10像素。中间10个像素的位置信息丢失,画面不连贯卡住。在电影中移动一米一米的时候,每一帧的画面都很清晰。移动十米、十米时,动作中会有拖影,给人一种动态效果,连贯不卡顿。看动作片可以看到拖影。人眼的视觉暂留类似于用相机拍摄视频的原理。人的眼睛看不到0秒的画面,却看到1/24秒的另一幅画面。相反,它们在视网膜上持续接收光线并保持曝光,所以你可以通过快速挥手来看到你手的余像。效果类似于电影中的模糊。即使FPS不高,也不会卡住。如果在游戏中快速挥手,只能看到双手在两侧来回跳跃,中间的画面不见了。

在上面的实验中,如果你试图更快地移动鼠标,让鼠标做出更复杂的动作,比如画图8,你会发现中间丢失了更多的关键帧,这变得越来越卡。这可以解释为什么RPG游戏在低帧运行时不会觉得卡壳,而FPS游戏会。这是因为FPS节奏快,人物移动快,甚至整个场景一秒钟就能转身。一旦帧数不高,中间运动就会出档,感觉卡住,所以射击游戏对帧数的要求更高。就像无论我们怎么移动鼠标,显示都保持在60FPS不变,但快速移动就是一张牌,这是游戏和电影之间视频生成原理不同造成的。另外射击类游戏对操作响应速度要求非常高,一旦FPS低,操作就不会响应。RPG游戏对操作响应速度的要求要低很多,像回合制,一点关系都没有。喝杯茶再做手术就可以了。射击游戏中的生死以毫秒为单位,帧数低的时候可以随时挂机。例如,Quake3中的跳跃动作甚至需要在125FPS以上完成。

现在很多游戏,尤其是赛车类游戏,在速度变得很快的时候会加入一个动态模糊特效,就是模拟电影中这种高速运动的物体有拖影的效果,打开之后画面会感觉更加连贯。但毕竟是模拟特效,无法和真实效果相比。如果你做得不好,你会把老虎画成狗。

游戏帧数高好还是低好?视频帧数和游戏帧数区别详解

电影《星际穿越》,可以看到明显的动态模糊。

游戏帧数高好还是低好?视频帧数和游戏帧数区别详解

这是早期的《需要速度》,没有任何动态模糊。一旦速度太快,画面就不流畅。

游戏帧数高好还是低好?视频帧数和游戏帧数区别详解

这是现代对速度的需求。可以看到有一种真实的动态模糊效果,让它显得流畅很多。

如果你想体验像游戏一样卡壳的视频,可以去哔哩哔哩体验,找一个60FPS的视频,比如科技美学评测:第一代诺基亚3310复刻开箱体验“科技美学直播实录”评测。打开视频后,选择右下角的清晰度,超清晰为60FPS,其他为30FPS。对比之后你会发现30FPS版本明显卡了很多。这是因为哔哩哔哩的30FPS是一张60FPS减半的图片。没有动态模糊,信息量减少一半。毕竟没有技术可以自动完成动态模糊。这时可以感觉到片头的字幕和图片都在跳开,阎娜的动作极其流畅。如果这个视频一开始是以30FPS拍摄的,显然不会这么卡。

第二个原因是电影的FPS稳定,游戏的FPS不稳定。

电影虽然是24FPS,但每1/24秒换一次画面,画面的频率是固定的,很难拍,画面之间的间隔也很稳定。初看游戏是60FPS,但为什么也是60FPS,有的流畅,有的卡顿?有人做过评价研究。为什么有些显卡感觉卡在同一个FPS上?评价是这样的。他记录了每一帧在一秒钟内出现的时间,所以真相突然变得清晰,显卡也流畅了。他的60帧几乎每隔1/60秒就出现一次,也就是说显卡很稳定。每隔一段时间就会生成一张图片。卡尔顿的显卡可能在第二部的前半部分生成了59帧,后半部分只生成了1帧。评价中提到了一个概念”,也就是说,如果两帧之间的间隔稳定,画面就会流畅;如果不稳定,就会卡住。有些显卡最高可以达到几百毫秒,相当于每秒只有几帧,自然会让人觉得卡顿。如果稳定在33毫秒,只需要30FPS,就会让人感觉基本流畅。

游戏帧数高好还是低好?视频帧数和游戏帧数区别详解

如上图,这是AMD两个版本驾驶测试的帧间隔。可以看出,红线和蓝线的FPS没有区别,但显然红线的帧间隔更稳定,蓝线更容易出现卡顿。

除了显卡性能不稳定导致以上情况外,就是显卡性能稳定,FPS恒定帧间隔不一,因为每秒帧数多,每帧复杂度不同。而且无论是PC还是主机,除非显卡的性能大大满足硬件要求,否则FPS无法稳定在某个数值。游戏评价会有一个平均FPS和一个最小FPS,最小FPS低于某个值,那么游戏自然会在某个时间卡住。比如最近的大作仙剑6,显卡吧有人测试过四路泰坦X的使用,在某个时刻FPS还是会降到0。这种游戏体验无疑是毁灭性的。

众所周知,游戏被卡住有很多原因。在RTS游戏中,单位太多,CPU计算能力不够,卡会卡,游戏特效会提高,显卡不计数,地图切换读取硬盘,卡会卡。场景太大,无法存储和卡住。如果把FPS(每秒帧数)改成每分钟帧数,可能会发现一局游戏每分钟帧数会超过3600,也就是每秒60多,所以不会卡?前30秒可能有100帧每秒,后30秒只有20帧每秒,这无疑是非常卡的。这样,就完全是无赖了。每秒回看帧数,不也是流氓吗?我们只看一秒钟的总帧数,不看较小的单位和每100毫秒的帧数。这也是流氓。整体看起来是一秒钟平滑,但分成100毫秒和10毫秒时,并不是每100毫秒和10毫秒平滑一次。因此,认为一秒钟有60帧是错误的,就像我们不能说一分钟有3600帧一样,“卡”发生的时间更短,而不是一秒钟。

因此,60FPS游戏将被卡住。

而在游戏中,丢失的帧很可能就是动画的关键帧。在这种情况下,它不仅会卡住,还会显得不真实,突然迈出一大步。如果你玩2D游戏,你会觉得即使帧数不高,也不会发生这种情况,因为2D游戏中角色的动作一般都是提前画出来的,游戏中角色的动作其实就是在玩动画,不管帧数多低都是“不卡”的。在一些无良玩家制作的2D游戏中,角色的动作只有每秒几帧,虽然看起来卡卡并不是3D游戏中那种卡壳的感觉。因为动作播放稳定,不是瞬间生成,动作速度固定,所以第一个原因不会出现“不清晰”的情况,第二个原因也不会出现FPS不稳定的情况。同时由于2D游戏是提前画的,关键帧都画出来了,人物动作连贯。

以上是视频帧数和游戏帧数区别的解释。一些2D游戏也瞬间产生了光影。当硬件功能不足时,实时计算的速度会跟不上,还会卡住。

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