游戏科普:和游戏流畅度深度绑定的“FPS”到底是什么?

时间:2022-01-01 01:11:13 来源:电竞网

即使你是一个玩家,但没有特地了解过的话,可能对于会FPS这游戏中经常出现的名词非常疑惑。那么,到底什么是FPS?它有什么用?FPS的高低又和什么有关?同样是24帧,为什么电影就比游戏来得流畅?这次我就来一一解答这些问题。

FPS = 每秒帧数

先说明一下 FPS的概念,在电脑游戏的领域里,它可以作为两个概念的缩写,一个是「 First Person Shooter」(第一人称射击游戏),这大家应该比较常听到,是指一个游戏的类型,像比较热门的《CS:GO》或是《虹彩六号》等等这些就是。

而另一个概念就是本文的重点:「Frame Per Second」,也就是「每秒帧数」的缩写,这边的「Frame」指的就是英文「框架」、「画框」的意思。举个简单的例子,大家小时候应该都有试过把图案画在书的空白页上。并且用前后页面动作连贯的画法接连画好几页,然后再借由快速翻过书页让页面中的图案做出连续的动作效果,这里可以把每一页的图案理解成一个 Frame,而之所以这样快速翻页会让人感觉到画中角色动作连贯的关键,在专业术语上称为「视觉暂留」。

而人眼每秒平均可以处理10~12 个这种画像(Frame),也就是 10~12 FPS(Frame Per Second)。意思是指,如果刚才翻书的动作不是每秒翻至少 12 页以上的话,我们的大脑还是能快速区分眼前看到的只是不到 12 张的静止图像,反之就会变成无缝接轨的一连串动画效果了,所以玩这种东西关键就是翻页要跟翻脸一样快。就科学测试的结果来看,平均只要 FPS 能达到 16~24 FPS 的话,人的大脑就会认为眼前看到的画面是连续移动的场景,这也是为什么大家可能有听说过电影的拍摄就是以 24 FPS 来作为每秒帧数的设定。

电影之所以选择以 24 FPS 作为主要影像规格来输出的主观感受在于,24 FPS 在画面需要快速移动时,仍会带有些许模糊、抖动、顿挫、频闪等视觉感,这样拍出来的成果会更贴近一般人眼看到的真实。不过值得一提的是,现在其实有越来越多主打”蓝光60FPS“的影片推出,已经陆续有开始将电影 FPS 规格拉高的趋势,不过这多数时候仍然只限于后期重制的版本,现阶段主流电影拍摄时仍然会以 24 FPS 为主。一来是刚才提到的真实感原因,二来是 24 FPS 设定相对于 60 FPS(或是部分时候会看到 48 FPS)来说在成本和剪辑影片的档案大小部分都会少上许多,在拍摄效率方面相对还是有些优势。

那这时候大家可能会有个问题:如果 24 FPS 对于人眼来说就足够的话,为什么电脑游戏不用 24 FPS 来玩就好?你可能还会听到很多人跟你说至少也要 60 FPS、甚至 120、144 或 240 FPS 以上才够流畅!答案是两者之间在实际应用上还是有些差距,且以上这些问题还牵扯到一些其他概念。

游戏帧数 vs 电影帧数

理论上来说,电脑游戏上的帧数逻辑都是每秒帧数越高、看到的游戏画面就会越平顺。然而,在电影上足够流畅的 24 FPS 到了电脑游戏时,就会瞬间变成超级卡顿、画面撕裂,长时间下来甚至可能会让眼睛更加疲劳、出现头晕等症状,这个问题对于第一人称射击游戏来说尤为明显。对许多人来说,玩这类游戏至少都要 30~60 FPS 以上才足够流畅,现阶段的主流标准更是要达到至少 144 FPS 以上才足够。

两种领域之间的最大差别有几项,第一是画面生成的原理不同。简单来说,影片的每一帧都包含了一段时间的信息,而游戏的每一帧则只包含那一瞬间的信息。由于相机或摄影机的成像原理,在每一帧的拍摄过程中,都会有曝光时间,因此每一个画面所记录的都不单只是瞬间画面、而是这段时间人物场景里连续的变化过程,所以当电影的每一帧连续播放时,产生的画面才会是连贯的画面。

然而在游戏的成像上并非如此,游戏的画面是由显卡生成,显卡通过计算生成一帧画面,完毕后再计算一下帧,快速运算下的结果使得产出的每一帧画面「连接」成画面。显卡在这个过程中是记录物体移动过程中的瞬间画面、而非连续画面,因此同样都是 24 FPS 的画面,影片的每一帧画面都包含一连串各自承先启后的连续动作,但游戏中则是各自独立的静止画面,因此当电脑游戏仅24 FPS 时,画面便会产生断层、不连贯的问题。

第二个关键在于帧数的稳定性,影片在拍摄的过程中。不管出现什么样的画面内容,都会维持恒定的 24 FPS,但在电脑游戏中并不同,由于显卡和处理器(尤其是显卡)必须计算任何时间出现在电脑画面中的不同场景(像是火焰、灯光、水面、水底、开枪画面等等),各种画面会有不同的计算复杂度,所以并不是所有画面都能持续维持稳定的 FPS 帧数,部分时候甚至会有突然大掉帧的状况产生,当有掉帧问题时就会产生卡顿、不流畅的体验。

将这两个基本观念结合后,就能发现电脑游戏和电影的成像两者虽然有些雷同、但实际上却有极大差距。这也是为什么电脑玩家们往往都在追求玩游戏时能达到高 FPS 的原因,而在电脑游戏中影响游戏 FPS 数最大的关键就在于显卡的强度,所以多数玩家才会在 NVIDIA 或 AMD 两大显卡厂推出新卡时抢破头。

至于为什么大家都要追求 144Hz 或 240Hz 画面刷新率呢?以最简单的概念可以理解为,这类屏幕能够在玩家拥有强大显卡后,作为稳定画面成像的关键,游戏若能达到 144 FPS 以上的话,搭配 144Hz(或以上)画面刷新率的屏幕玩起游戏来会更加流畅些。反之,游戏可以达到 144 FPS,但屏幕只有60Hz的话,最终只能呈现出60FPS的画面。

讲到这里,不知大家是否能明白「FPS」为何物了呢?

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