www.svethardware.cz
>
>

Poruchy plynulosti pohybu v počítačových hrách

Poruchy plynulosti pohybu v počítačových hrách
, , recenze
Už jste někdy slyšeli o poruchách plynulosti pohybu v počítačových hrách? Víte, co jsou to latence, frame times, jak je měřit a vyhodnocovat? Pokud ne, tento článek by Vám neměl uniknout, jelikož je určený právě pro Vás.
K oblíbeným
reklama

Výpočet variability snímkové frekvence


Z předchozí kapitoly víme, co je to směrodatná odchylka a jak ji vypočítat. Na jednoduchém příkladu jsme si ukázali postup výpočtu, kdy jsme směrodatnou odchylku počítali z naměřených hodnot snímkové frekvence. V praxi však hodnoty snímkové frekvence nepoužíváme z prostého důvodu – těchto hodnot je příliš málo na to, abychom dosáhli nějaké výraznější přesnosti.

Předpokládejme, že měříme snímkovou frekvenci na testovací scéně (hře) po dobu 60 sekund. Obdržíme tedy 60 hodnot snímkové frekvence, jednu pro každou sekundu testovací scény. Ze statistického hlediska je však 60 hodnot přeci jen malou množinou dat a výsledky by tedy nemusely mít potřebnou vypovídací hodnotu. V našich výpočtech tedy budeme raději využívat časy jednotlivých snímků (frame times), což nám zaručuje dostatečné množství vstupních hodnot.

Budeme-li opětovně uvažovat, že měříme na testovací scéně po dobu 60 sekund, pak při průměrné snímkové frekvenci 60 FPS bychom mohli obdržet okolo 3600 vstupních dat (časů snímků), což je již postačující.

Takže předpokládejme, že jsme pomocí nástroje FRAPS zaznamenali v naší testovací scéně časy jednotlivých snímků do logovacího souboru. Pokud bychom tyto časy pro každý jednotlivý snímek z našeho souboru zanesli do spojnicového grafu, vypadalo by to následovně.


Variabilita 1


Průměrný frame time (žlutá), který je dán podílem součtu časů všech snímků a jejich počtem, je v našem grafu roven hodnotě 24 milisekund. Pokud bychom chtěli, tento průměrný čas můžeme jednoduchým způsobem převést na snímkovou frekvenci podle vzorce 1000 / čas (v milisekundách), tedy 1000 / 24 = 41,6 FPS. Převodem průměrného frame time na snímkovou frekvenci obdržíme nám dobře známou veličinu nazvanou průměrná snímková frekvence, která se využívá pro srovnávání grafických karet ve většině dnešních recenzí. To je ale jen tak na okraj, protože my budeme v našich příkladech dále pracovat výhradně s jednotkami času v milisekundách, nikoliv s FPS.

Průměrný čas snímků tedy máme vypočtený, a tak bychom nyní mohli snadno provést výpočet směrodatné odchylky tak, že bychom vypočetli rozptyl hodnot a výsledek odmocnili. Dostali bychom pak směrodatnou odchylku celého průběhu frame times, která by byla daleko přesnějším vyjádřením variability, než nám doposud poskytovaly hodnoty minimální FPS či Percentily.

Jenže naším cílem nebylo zjistit pouhou variabilitu frame times, my jsme chtěli mnohem více a rádi bychom zjistili odděleně variabilitu všech typů poruch plynulosti pohybu, tedy snímkové frekvence, stutteringu a také micro-stutteringu.

K tomuto účelu je zapotřebí provést ještě jeden dodatečný, avšak nezbytný krok. Pro zjištění variability snímkové frekvence a stutteringu bychom potřebovali vést pomyslným středem vynesených hodnot modré křivky frame times další a mnohem hladší křivku, která by pro nás představovala průběh snímkové frekvence (v milisekundách) a díky níž bychom mohli později vyjádřit také stuttering.


Variabilita 2


Pokud byl předchozí odstavec někomu méně srozumitelný, pak obrázek snad osvětluje vše. Červená křivka, která vede pomyslným středem vynesených hodnot frame times (modrá), pro nás bude představovat průběh snímkové frekvence (v milisekundách) a my tak nyní můžeme počítat její směrodatnou odchylku bez toho, že by se nám tam pletly skokové změny hodnot stutteringu. Jednoduše by se dalo říci, že jsme se zbavili stutteringu.


Variabilita 3


Otázkou je, jak matematicky získat onu červenou křivku vyjadřující pro nás průběh snímkové frekvence. My se v článku tímto výpočtem zabývat nebudeme. Ono by to totiž poněkud překročilo jeho rámec a zřejmě i znechutilo mnoho čtenářů, které to jednak příliš nezajímá, ale také zajímat vůbec nemusí, protože tyto výpočty za ně provede samotný FLA Calculator. Nám jde o pochopení principu jako takového, nikoliv aby z toho člověk dělal maturitu. Těm zvídavějším mohu prozradit, že hodnoty této křivky se získávají tak, že se na původní hodnoty frame times aplikují různé low-pass filtry, které jejich průběh vyhladí. Konkrétně FLA Calculátor pro tyto výpočty využívá metodu plovoucího (klouzavého) průměru, kterou aplikuje v několika průchodech.

Kýženou křivku průběhu snímkové frekvence tedy máme vytvořenou, takže samotný výpočet její směrodatné odchylky by již pro nás neměl být větším problémem. Postupně budeme od hodnot snímkové frekvence odečítat hodnotu průměrného času snímku (průměrný frame time), umocníme a průměr těchto hodnot (rozptyl) opětovně odmocníme.


Variabilita 4


Takto vypočtená hodnota směrodatné odchylky nám bude udávat míru variability snímkové frekvence. A jak už víme, čím vyšší hodnotu této odchylky obdržíme, tím vyšší bude i variabilita snímkové frekvence a naopak. Jednotkou směrodatné odchylky snímkové frekvence jsou samozřejmě milisekundy.

Směrodatnou odchylku snímkové frekvence máme tedy vypočtenu a můžeme se pustit do dalších výpočtů. V našem případě do výpočtu směrodatné odchylky stutteringu.
reklama
Nejnovější články
Starship SN8 poletí do nižší nadmořské výšky, než Elon Musk původně plánoval Starship SN8 poletí do nižší nadmořské výšky, než Elon Musk původně plánoval
Kosmická společnost SpaceX poslední dobou kromě jiného také usilovně pracuje na vývoji kosmické lodi Starship. Jednotlivé prototypy prochází různými testy, nyní je na řadě SN8 a jeho let do 15 kilometrů namísto původních 18 km. 
Včera, aktualita, Kateřina Hoferková
PlayStation 5 jako multimediální centrum? Nabídne Netflix, Disney+ a další PlayStation 5 jako multimediální centrum? Nabídne Netflix, Disney+ a další
Pokud nehodláte používat PlayStation 5 pouze k hraní her, ale jako všestranné centrum domácí zábavy, potěší vás podpora populárních aplikací pro streamování hudby a videí. Nejasno zatím zůstává nad Dolby Vision a Dolby Atmos.
Včera, aktualita, Jáchym Šlik
Dell uvádí malou pracovní stanici Precision 3240 Compact pro AI a VR Dell uvádí malou pracovní stanici Precision 3240 Compact pro AI a VR
Nová pracovní stanice Dell Precision 3240 Compact je určena pro širokou škálu zákazníků od domácích kanceláří až po výzkumné laboratoře. Využívá 10. generaci procesorů Intel Core nebo Xeon.
Včera, aktualita, Jáchym Šlik3 komentáře
Blackstone chce vyrábět solid-state akumulátory 3D tiskem Blackstone chce vyrábět solid-state akumulátory 3D tiskem
Blackstone je další ze společností a týmů vědců, kde se zkouší využití 3D tisku při výrobě akumulátorů. V tomto případě by mělo jít o solid-state akumulátory, tedy ty s pevným elektrolytem, které zajišťují větší bezpečnost.
Včera, aktualita, Milan Šurkala
Proti Applu se spojilo 13 firem. Kvůli podmínkám v obchodu s aplikacemi Proti Applu se spojilo 13 firem. Kvůli podmínkám v obchodu s aplikacemi
Společnost Epic Games pokračuje ve své bitvě proti obchodu s mobilními aplikacemi pro iOS. Zformovala koalici spolu s dalšími firmami včetně Spotify. Kromě vysokých poplatků vyjmenovali i deset dalších problémů.
25.9.2020, aktualita, Jáchym Šlik23 komentářů