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不知道你们发现没有,近几年新出的大作,有很多在帧率上新增了40帧模式。
从《瑞奇与叮当:时空跳转》《地平线 西之绝境》,到《星空》《怪物猎人:荒野》和《刺客信条:影》,这几年越来越多主机大作开始在30帧和60帧之间,专门做出一档40帧模式。把它当成三档帧率中的平衡选项,《黎明行者之血》更干脆,当前展示里直接把40帧放在了主机版的最高帧率位置。
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大家最熟悉的60帧,索性就没有了。
看到这里,你肯定会说,都已经到PS5 Pro了,40帧???做不到60帧就直说呗。
这种反应很正常。过去二十多年,主机玩家已经被训练出了一套条件反射。30帧是保底帧率,60帧才是能玩的正常模式。
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为什么偏偏是这几年,越来越多大作开始做40帧了呢?
是厂商越来越懒了吗?是,但又不全是。
先把这三个数字拆开看。
我们所看到的动起来的画面,本质上是一张张连续拼接的静态画面。所谓30帧,就是显示器一秒钟显示30张静态的画面。每秒显示的画面越多,两个相邻画面之间的动作跨度越小,看起来就越顺。
40帧看起来只比30帧多了10张画面,但是如果用1000毫秒(1秒)除以帧数,30帧是33.3毫秒一张,40帧是25毫秒,60帧是16.7毫秒。
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从30帧提高到40帧,每张画面少停留8.3毫秒。从40帧提高到60帧,同样少停留8.3毫秒。40在帧数上离30更近,但在画面的停留时间上却正好在30和60中间。
从30提到40帧每秒只要多10张画面,而从40帧提高到60帧却要多20张,画面上的提升是相同的,但是对性能的要求却有很大差别。
要说清这件事要先了解一帧游戏到底是怎么做出来的。
现代游戏并不是CPU做完全部工作,再把成品交给GPU。CPU里面也分着几拨线程。游戏线程负责角色、AI和物理,渲染线程把这个世界整理成显卡要画的指令,RHI线程再把不同图形接口的命令翻译并提交给显卡。GPU接到任务以后,才真正开始处理几何、材质、光照和后期效果。
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这几拨线程也不是站在原地排队等工作。游戏线程可能正在计算第N+1帧,渲染线程还在整理第N帧,GPU则在绘制更早的一帧。几段工作前后咬在一起,形成一条跨越多帧的流水线。
所以CPU花了12毫秒、GPU花了15毫秒,并不等于一帧需要27毫秒。真正决定帧率的,通常是游戏线程、渲染线程和GPU里最慢的那一段。
假设一款游戏的游戏线程需要19毫秒,GPU只需要12毫秒。它守不住60帧,不是因为画面太精细,而是CPU没法在16.7毫秒的截止线前准备好下一帧。把分辨率从4K降到1080p,显卡也许能从12毫秒降到8毫秒,可整条流水线仍然要等那个19毫秒的游戏线程。
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换一种情况,游戏线程只要11毫秒,GPU却要20毫秒。此时降低分辨率、阴影和光追确实能够救帧率,但要把20毫秒压进16.7毫秒,往往不只是少算几个像素。开发者必须把整套视觉目标拆掉一部分。
40帧的价值就在这里。它把各段流水线共同面对的截止线从16.7毫秒放宽到25毫秒。前面两个19毫秒和20毫秒的场景都能过线,还剩下一点余量吸收复杂战斗、城市人群或者镜头突然转向新区域时的波动。
原本为了满足60帧必须被砍掉的工作,现在就有机会被留下来。
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而这一代大作,偏偏就有很多不愿意砍掉的工作。
拿光线追踪来说,它的成本远不只是打开一个反射开关。显卡要先给场景做一份方便光线查询的立体地图,这就是加速结构。
每个角色、头发和会变形的物体,都有各自的底层加速结构,也就是BLAS。角色一动,结构就可能要跟着更新。整个场景里有哪些物体、它们分别放在哪里,又要汇总成一份顶层加速结构,也就是TLAS。
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地图准备好以后,才轮到发射光线、查询它碰到了什么、计算命中位置的材质与光照,最后还要用降噪器把有限数量的采样整理成一张干净画面。这里任何一步超时,都可能把一帧拖过16.7毫秒。
开放世界尤其麻烦。屏幕外的建筑和角色虽然不在镜头里,却可能出现在玻璃、水面或者金属上的反射中(在我的《游戏里的镜子,为什么总照不出主角?》这篇文章中我也有聊到这一块),不能像普通光栅渲染那样轻易丢掉。场景越大、动态物体越多,加速结构的更新、遍历和显存压力就越难塞进16.7毫秒。
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《刺客信条:影》的官方技术复盘就有提到。
团队很早就放弃预烘焙光照,改用运行时光线追踪全局光照。白天、夜晚、天气和场景变化都能参与光照,可GPU还要同时承担模拟、几何光栅化与着色、角色形变和头发。育碧给出的判断很坦率,在标准PS5上,30帧和40帧是现实可行的目标;如果还想保留这些负载,60帧就很难守住。
因此它的40帧平衡模式保留了标准光追,60帧性能模式则要缩小光追范围。到了PS5 Pro,团队靠更快的GPU、BVH8光追能力和PSSR,才让60帧拿回更多画面特性。但40帧依然没有消失,因为那一档还能继续往反射和画质上加东西。
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动态4K同样不是一句「分辨率会浮动」就能讲完。
引擎会参考前几帧的GPU耗时,调整下一阶段的内部渲染比例,尽量赶在目标帧时间前交活。如果横向和纵向都从原生分辨率的100%降到80%,需要着色的像素只剩大约64%。画面最后再通过时间重建或PSSR一类技术输出到4K。
因此,就算两个模式同样标着「动态4K」,实际使用的内部渲染分辨率和画质取舍也可能完全不同。30帧模式也许大部分时间贴近原生4K,40帧模式为了守住25毫秒会更频繁地下调,60帧模式则可能继续降低内部像素,还要削减反射、阴影、人群和几何细节。输出信号都是4K,不代表显卡真的画了同样一张4K画面。
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有的时候你觉得60帧反而画面更差了,就是这个道理。
还有一个反常识的点,就是显示器的刷新率提升也是导致40帧更普遍的原因之一。
60Hz显示器每16.7毫秒刷新1次,恰好对应60帧,30帧则是刷新2次对应1帧,而40帧对于60Hz显示器来说,每张画面平均要占用1.5次刷新。60Hz屏幕没法把这1.5次刷新平均分给每张画面,只能让一张画面显示2个刷新,下一张显示1个刷新,如此交替,所以画面就会不连贯。 。
而120Hz显示器普及之后,这个问题就迎刃而解了,120Hz对3档帧率都能很好适配,原本不好用的40帧一下就成为香饽饽了。
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一个调校良好的40帧模式,完全可能比平均帧率更高、帧步调却混乱的模式更跟手。
所以40帧在这几年成为大作的常规选项,靠的不是单一技术。
120Hz电视给了它每帧3次刷新的固定位置。动态分辨率和时间重建让开发者能够围绕25毫秒调配像素。光追、开放世界与角色细节又让16.7毫秒越来越昂贵。固定硬件的主机不能靠换显卡解决问题,于是30和60之间这条过去没法稳定使用的截止线,终于有了产品价值。
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当然,40帧不是万能灵药。
格斗、竞速、竞技射击和强调精确闪避的动作游戏,60帧依然更重要,有条件的话甚至应该往120帧走。40帧也可能只是优化不足的遮羞布。判断它做得好不好,要看帧步调是否稳定,实际换回了哪些画质和模拟内容。
它更像是这一代主机大作共同算出来的一笔账。60帧的16.7毫秒已经装不下完整目标,30帧的33.3毫秒又显得太慢,于是开发者把最难砍掉的东西重新塞进25毫秒,再把选择权交给玩家。
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不是最漂亮的数字。
但可能是这一代主机,最诚实的数字。
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