¿Por qué es importante una elevada cantidad de fps para practicar eSports?

Los profesionales de eSports y los jugadores competitivos buscan la cantidad de fps más elevada para conseguir todas las ventajas competitivas que esto supone. Necesitan las animaciones más fluidas que existan, la latencia más baja y el menor número de efectos que les distraigan para lograr los mejores resultados. Las altas velocidades de fotogramas que proporcionan las GPU más innovadoras otorgan a estos jugadores la ventaja competitiva.   

Hace poco lanzamos un vídeo en el que se mostraba cómo afectan 60, 144 y 240 fps/Hz a la jugabilidad dentro de CS:GO.

Ahora, vamos a ir un nivel más allá y analizar cómo funciona todo esto en tu PC y por qué los fps proporcionan a los jugadores una ventaja competitiva al mejorar la fluidez de las animaciones, reducir el efecto de fantasma y rasgado (conocidos como ghosting y tearing) y disminuir la latencia del sistema.

Los fps y Hz a menudo se intercambian y no se utilizan correctamente en el mundo de los videojuegos. Los hercios (Hz) se definen como los ciclos por segundo y se suelen asociar más a la pantalla. Ambos hacen referencia a una tasa de finalización, pero relacionada con diferentes componentes en el sistema de renderizado de tu equipo. En pocas palabras, los fotogramas por segundo (fps) indican la velocidad a la que tu sistema, y en concreto, tu GPU completa fotogramas, y los Hz representan la velocidad a la que tu pantalla muestra esos fotogramas completados.

En la animación que aparece a continuación, se puede ver que las marcas grises de la parte superior representan los fotogramas que muestra el monitor, mientras que las verdes hacen referencia a los fotogramas que está completando la GPU.

Estas tasas son diferentes. La GPU puede completar fotogramas más rápido o más lento de lo que la pantalla puede mostrarlos. Esta variación en el tiempo con respecto a los fotogramas se debe a diferencias en la complejidad de la escena 3D que se representa, por ejemplo, una explosión en una escena puede tardar más tiempo en renderizarse que la escena anterior. Por otro lado, normalmente los Hz mantienen una tasa constante y no varían en función de la complejidad de la escena. 60 Hz es 60 veces por segundo, 144 Hz es 144 veces por segundo, y así sucesivamente. Hay pantallas que pueden variar su tasa de refresco, pero, para simplificar, aquí asumiremos que la tasa de refresco de la visualización es constante.

Los fps suelen ser una media variable durante muchos segundos porque los tiempos de los fotogramas no son constantes de uno a otro. Una buena manera de definir los fps es la siguiente: “número de fotogramas, de media, que la GPU completa por segundo”.

Cuando los fps y los Hz difieren, se pueden percibir efectos como el rasgado, pero eso se comentará más adelante. En resumen: GPU -> fps; pantalla -> Hz. Para obtener el mejor rendimiento, lo mejor es que ambos sean altos.

Veamos cómo las animaciones son más fluidas con más fps. Comenzaremos con conceptos más básicos y pasaremos a temas más complejos a lo largo del artículo.

En el siguiente vídeo, podemos ver cómo la animación se ve más fluida a unos fps/Hz más altos. A 60 fps/Hz, la animación se ve entrecortada, como si saltara de un punto a otro. A 240 fps/Hz, todavía podemos verla paso a paso, pero esos pasos son mucho más pequeños.

Antes de desglosar este concepto, vamos a fijar los fps a los Hz. Aunque esto no sucede en el mundo real, el hecho de que la GPU y la pantalla funcionen al mismo ritmo hará que sea más sencillo explicar estos conceptos.

Al observar la animación que aparece a continuación de una pelota que rebota, se puede ver por qué las animaciones son más fluidas.

Por cada “paso” en la animación a 60 fps/Hz, hay 4 “pasos” a 240 fps/Hz. Estos pasos adicionales llenan el movimiento y hacen que a 240 fps/Hz se vea más fluida. A 240 fps/Hz, hay 3 marcos adicionales de información para que tus ojos los vean en la misma cantidad de tiempo.

Cuando las animaciones son más fluidas, se puede seguir mejor el objetivo. A la hora de microcorregir el exceso o la falta de velocidad de los fotogramas del objetivo, tener un objetivo fluido te ayuda a volver a él más rápido.

El efecto fantasma es un efecto de distracción que ocurre en todas las pantallas de tipo LCD. Cuando la pantalla se actualiza, los colores no cambian al instante. Los píxeles tardan un poco en cambiar, sobre todo cuando la gama de color que cambia es muy amplia.

Si se observa este vídeo de CS:GO que aparece a continuación, el fantasma parece un rastro que se encuentra detrás del objeto que normalmente se encuentra en la posición del objeto del fotograma anterior.

Si analizamos esto con respecto a nuestra animación de la pelota que rebota que aparece a continuación, ahora podemos ver también al fantasma arrastrando la pelota.

Basándose en los pasos de fluidez de la animación, el fantasma aparece en el “paso” anterior de la animación. A 60 fps/Hz, el cambio de distancia entre los pasos de la animación es mucho mayor, por lo que el fantasma es mucho más visible. A 240 fps/Hz, el cambio de distancia entre los pasos de la animación es mucho menor, por lo que el fantasma se percibe mucho menos.

Esta es la razón por la que a más fps/Hz la imagen se ve mucho más clara al girar un personaje o moverse un objeto. De forma parecida a los beneficios de la fluidez de la animación, la reducción del efecto fantasma proporciona un seguimiento más claro del objetivo, lo que ayuda a que el ojo se centre en él y no en el fantasma.

El rasgado se produce cuando la pantalla muestra varios fotogramas de la GPU al mismo tiempo, lo que provoca un rasgado horizontal o un cambio de imagen a través de la pantalla. En el ejemplo siguiente, podemos ver el rasgado directamente mediante el modelo del jugador.

El rasgado se produce cuando la tasa de salida de la GPU (fps) no coincide con los Hz de la pantalla. Para evitar este efecto, podemos activar la sincronización vertical (V-Sync). V-Sync fija eficazmente la tasa de salida de la GPU a los Hz de la pantalla. Cuando la función V-Sync está activada, la GPU solo puede renderizar un fotograma por ciclo de actualización de pantalla.

Aunque esto elimina el rasgado, puede añadir retraso en la entrada y hacer que parezca que el juego no responde, ya que la GPU suele tener que esperar para mostrar los resultados de tus acciones. Debido al retraso añadido, muchos jugadores prefieren jugar con esta función apagada y tolerar el rasgado.

En el siguiente ejemplo, el número de fps es mayor al de Hz de la pantalla y la V-Sync está desactivada.

Como podemos ver, el rasgado parece más pequeño a 240 fps/Hz, pero ¿cuál es el motivo? Veamos por qué.

En la siguiente animación, hay un hombre corriendo de izquierda a derecha por la pantalla. Al final, la imagen está rasgada.

Como podemos ver, cuando se produce el rasgado, la mitad inferior del objeto parece que se mueve hacia adelante, dejando atrás la parte original. Dado que la velocidad de la GPU no está fijada a la de visualización, la GPU intercambiará de forma efectiva el siguiente fotograma que haya terminado de renderizar a mitad de la actualización. Una vez que el fotograma se ha intercambiado, la parte restante del mismo se renderiza con la imagen más reciente, lo que crea ese desplazamiento que se conoce como rasgado o tearing (en inglés).

Al igual que los pasos de la animación, la distancia que el objeto recorre entre fotogramas es superior a 60 fps/Hz, por lo que el desplazamiento del objeto entre los dos fotogramas es mayor y crea un efecto de rasgado superior. A 240 fps/Hz, el desplazamiento del objeto entre los dos fotogramas es menor porque la diferencia de tiempo entre los dos fotogramas es inferior, lo que crea un efecto de rasgado más pequeño. Los efectos de rasgado más pequeños ayudan a eliminar los efectos de distracción, lo que ayuda a los jugadores a mantenerse centrados en ganar el juego.

Como se ha indicado anteriormente, hay pantallas que utilizan una tecnología de frecuencia de actualización variable, como G-SYNC, , para otorgar a los jugadores los beneficios de que la función V-Sync esté desactivada y a la vez acabar con el rasgado. Las pantallas G-SYNC esperan a que la GPU complete el siguiente fotograma antes de actualizar la pantalla, lo que permite que la GPU complete los fotogramas lo más rápido posible. En un artículo posterior, se profundizará más en este tema.

Si se observa el siguiente vídeo, se puede ver que el jugador oponente a 240 fps/Hz parece que se encuentra delante del jugador a 60 fps/Hz.

Esto lo provoca la latencia del sistema.

Cuando se habla de latencia en los juegos, muchos jugadores piensan en ping o retraso de red. Esta fuente de latencia describe el tiempo que tarda la información de tu equipo en llegar al servidor del juego y volver al equipo.

Por otro lado, la latencia del sistema describe el tiempo que tardan tus acciones (clics o movimientos del ratón, entrada del teclado) en llegar a la pantalla. Esto se suele llamar movimiento a fotón o clic a latencia de eliminación de destellos.

Pero, ¿qué provoca la latencia del sistema? Vamos a profundizar y echar un vistazo a la tubería de renderizado.

En el siguiente ejemplo, hemos simplificado la tubería a tres etapas para que la explicación sea más sencilla. Si empezamos por la izquierda, tenemos la CPU (representada por la barra azul) que interpreta la entrada, actualiza el estado del juego, prepara los fotogramas para que la GPU los renderice y los coloca en la cola de procesamiento de la GPU. La GPU (representada por la barra verde) toma los fotogramas preparados de la cola y los renderiza. Una vez que la GPU ha terminado, la pantalla (representada por la barra gris) muestra la imagen final en el siguiente ciclo de actualización.

Todas estas acciones tardan un tiempo, y la suma de ese tiempo es la latencia del sistema.

En el mundo real, estas acciones se canalizan, lo que significa que cada etapa se iniciará en el siguiente fotograma una vez que haya terminado. La canalización afecta a la tasa de finalización (fps), pero no cambia necesariamente la latencia del sistema, ya que las acciones siguen pasando por todas las etapas.

Echemos un vistazo a una tubería de 60 fps/Hz junto a una de 240 fps/Hz.

Podemos ver cómo el sistema de 60 fps/Hz muestra los fotogramas mucho más tarde. Si dividimos esto en un solo fotograma en cada sistema, podemos ver la diferencia en las latencias del sistema.

Desde el principio, la CPU de cada sistema recibe la posición del jugador al mismo tiempo. En este ejemplo, la CPU y la GPU tardan aproximadamente el mismo tiempo en preparar y renderizar el fotograma. La parte de la CPU de la tubería del sistema de 60 fps es 4 veces más larga que la del sistema de 240 fps. Del mismo modo, el tiempo de procesamiento de la GPU también es cuatro veces mayor en el sistema de 60 fps. Por último, la sección de visualización también es 4 veces más larga en el sistema de 60 fps, ya que el ciclo de actualización es 4 veces más lento que el de una pantalla de 240 Hz.

En un sistema de 60 fps/Hz, el proceso es más lento y, por lo tanto, se retrasa aún más con respecto al estado real del juego. A 240 fps/Hz, la representación está mucho más cerca del estado real del juego, pero sigue habiendo alguna diferencia.

Podemos ver la diferencia entre las dos latencias del sistema en el ejemplo que aparece a continuación. La diferencia posicional es la diferencia en la latencia del sistema. Si se usa una regla vertical, como una barra negra, es más fácil comparar estos desplazamientos causados por la latencia del sistema.

Una menor latencia del sistema permite ver antes al jugador. Además, la reducción de la latencia del sistema hace que parezca que el juego responde mejor porque el tiempo que pasa entre los movimientos de tu ratón y los resultados que aparecen en la pantalla es menor. Si unimos estas ventajas, obtenemos que una latencia del sistema más baja te da una ventaja competitiva en el campo de batalla.

En conclusión, una velocidad de fotogramas más alta ofrece beneficios claros y medibles: la presencia de animaciones más fluidas mejora el seguimiento de los objetivos; si los fantasmas y los rasgados son más pequeños, se reducen los efectos que distraen; y si la latencia del sistema es baja, podrás ver los objetivos antes y de forma más receptiva.  Por lo tanto, si tenemos en cuenta todos estos beneficios, unos fps altos te darán sin duda una ventaja sobre los oponentes.

¿Cuánta ventaja quieres?  Hemos utilizado los datos recopilados de un estudio  que llevamos a cabo a principios de 2019 para trazar la media de fps del jugador frente a la relación matar/morir (K/D, por sus siglas en inglés), una métrica común para evaluar la habilidad del jugador en juegos competitivos como Fortnite o PUBG.

Al analizar el gráfico, vemos que hay una correlación entre las relaciones medias de fps y K/D del jugador en PUBG y Fortnite. A 180 fps, las relaciones K/D del jugador son un 90 % mejores que las de los jugadores a 60 fps.

Por sí sola, la correlación no implica una relación causal, está claro.  Pero en el contexto de los beneficios de los fps, como la fluidez de las animaciones, la reducción el efecto de fantasma y rasgado, y la menor latencia del sistema que se describe en el artículo, la relación positiva que se muestra en el gráfico tiene sentido.

Echa un vistazo a la última página de #FramesWinsGames para ver cómo nuestras GPU GeForce pueden proporcionar los fps necesarios para maximizar tu competitividad en Battle Royales y First Person Shooters.