WOOFY · Phòng thực nghiệm chơi game

Cùng FPS, nhịp khung hình khác nhau

Bộ đếm FPS tóm tắt một tốc độ. Nó không cho biết từng khung hình xuất hiện khi nào. Dùng các chuỗi được cố ý làm đơn giản này để tìm hiểu câu hỏi nào có thể trả lời bằng số liệu tổng hợp và câu hỏi nào cần xem diễn biến theo thời gian.

Đổi câu hỏi đặt ra cho cùng dữ liệu

Vì sao không phải lúc nào cũng có thể lấy trung bình hai giá trị FPS

Hãy hình dung hai khoảng hoàn chỉnh: 10 ms và 30 ms. Tổng thời gian của chúng là 40 ms. Đếm cả hai khoảng trên tổng thời gian đó.

Tốc độ chung là 1000 × 2 ÷ 40 = 50 FPS. Lấy nghịch đảo của khoảng 10 ms cho tốc độ 100 FPS, còn khoảng 30 ms cho khoảng 33.33 FPS.

Trung bình của 100 và 33.33 là khoảng 66.67, nhưng đó không phải tốc độ chung. Khoảng chậm chiếm thời gian gấp ba lần. Luôn xét số khoảng cùng tổng thời lượng; bẫy tương tự xuất hiện khi ghép các bản ghi dài ngắn khác nhau.

Ba chuỗi, cùng tổng thời gian

Mỗi chuỗi có 1000 khoảng thời gian trọn vẹn giữa các khung hình, tổng cộng 10000 ms. Một khoảng là thời gian giữa hai sự kiện khung hình liên tiếp. Ở đây, FPS trung bình = 1000 × số khoảng ÷ tổng số mili giây. Đây là các khoảng thời gian tổng hợp, không có ranh giới phiên ghi hay bản ghi bị thiếu.

Vị trí ngang biểu thị thứ tự các khoảng, không phải thời gian đã trôi qua. Chiều cao dọc biểu thị thời lượng, từ 0 đến 120 ms. Văn bản và con số bên dưới mô tả cùng dữ liệu này.

Khoảng cách đều

Mỗi khoảng dài 10 ms. Không khoảng nào vượt mức thời gian tham chiếu cho 60 FPS, khoảng 16.67 ms.

FPS trung bình
100
Khoảng thời gian P99 (ms)
10
Khoảng dài nhất (ms)
10
Số khoảng vượt mức tham chiếu
0
Tỷ lệ khoảng vượt mức tham chiếu (%)
0
Tỷ lệ tổng thời gian nằm trong các khoảng đó (%)
0
Nhóm liên tiếp dài nhất vượt mức tham chiếu
0
Mức thời gian tham chiếu (ms)
16,67

Mười khoảng dài nằm rải rác

Cứ mỗi khoảng thứ một trăm lại dài 109 ms; 990 khoảng còn lại dài 9 ms. Các khoảng dài nằm tách nhau. Trung bình vẫn là 100 FPS, nhưng P99 chỉ có 9 ms.

FPS trung bình
100
Khoảng thời gian P99 (ms)
9
Khoảng dài nhất (ms)
109
Số khoảng vượt mức tham chiếu
10
Tỷ lệ khoảng vượt mức tham chiếu (%)
1
Tỷ lệ tổng thời gian nằm trong các khoảng đó (%)
10,9
Nhóm liên tiếp dài nhất vượt mức tham chiếu
1
Mức thời gian tham chiếu (ms)
16,67

Mười khoảng dài liền nhau

Mười khoảng dài 109 ms đó giờ nằm liên tiếp ở cuối chuỗi. Các giá trị tổng hợp vẫn giống chuỗi có khoảng dài rải rác, nhưng nhóm liên tiếp dài nhất vượt mức thời gian tham chiếu tăng từ một lên mười khoảng.

FPS trung bình
100
Khoảng thời gian P99 (ms)
9
Khoảng dài nhất (ms)
109
Số khoảng vượt mức tham chiếu
10
Tỷ lệ khoảng vượt mức tham chiếu (%)
1
Tỷ lệ tổng thời gian nằm trong các khoảng đó (%)
10,9
Nhóm liên tiếp dài nhất vượt mức tham chiếu
10
Mức thời gian tham chiếu (ms)
16,67

Vì sao P99 có thể bỏ sót các khoảng dài nhất

Phòng thực nghiệm này xếp các khoảng từ ngắn nhất đến dài nhất và lấy vị trí ceil(0.99 × N), đếm từ một. Với 1000 khoảng, đó là vị trí 990. Trong cả hai chuỗi không đều, 990 giá trị đầu tiên đều là 9 ms; cả mười khoảng dài 109 ms đều nằm sau vị trí đó. P99 thấp hơn ở đây không chứng minh trải nghiệm đều hơn. Công cụ khác có thể dùng cách tính phân vị khác.

P99 không phải định nghĩa phổ quát của “1% low FPS”

Ngưỡng phân vị và trung bình của các khoảng chậm nhất là hai phép tính khác nhau. Nhãn “1% low” không đủ để xác định công thức. Hãy kiểm tra định nghĩa, đại lượng được ghi và phiên bản công cụ trước khi so sánh kết quả. Phòng thực nghiệm này báo P99 bằng mili giây và không gọi nghịch đảo của nó là 1% low.

Đổi câu hỏi đặt ra cho cùng dữ liệu

Chọn một chuỗi và tốc độ tham chiếu. Mức thời gian 1000 ÷ FPS tham chiếu cho kết quả 33.33 ms ở 30, 16.67 ms ở 60 và 8.33 ms ở 120. Thay đổi mức này chỉ phân loại lại các khoảng; không thay đổi chuỗi hay mô phỏng bộ giới hạn FPS.

Ba ví dụ bên trên dùng mốc 60 FPS. Bạn vẫn đọc được dữ liệu, giải thích và phương pháp mà không cần các điều khiển tương tác.

Chỉ đếm các khoảng dài hơn mức thời gian tham chiếu. Bằng đúng mức đó vẫn được coi là trong giới hạn.

Tỷ lệ thời gian cộng toàn bộ thời lượng của mỗi khoảng được đếm, không chỉ phần vượt mức tham chiếu. Đây không phải điểm đánh giá giật hình hay phép đo độ trễ đầu vào. Một nhóm liên tiếp mô tả các khoảng liền kề, không chứng minh một lần giật hình có thể cảm nhận được.

Biến một thay đổi thiết lập thành phép so sánh công bằng

Dùng công cụ ghi số liệu của bạn để đo thực tế. Phòng thực nghiệm này không đọc thông tin phần cứng hay nhập tệp ghi. Hãy ghi lại những điều sau trước khi kết luận một thiết lập có tác dụng.

  1. Xác định một câu hỏi

    Ví dụ: thay đổi một thiết lập đồ họa có giảm các khoảng dài lặp lại trên cùng lộ trình không? Giữ nguyên phiên bản trò chơi, cảnh, độ phân giải, giới hạn khung hình, đồng bộ và các thiết lập khác. Ghi lại mọi ngoại lệ.

  2. Ghi các lượt chạy có thể so sánh

    Thực hiện cùng quy trình chạy khởi động, dùng cùng lộ trình và thời lượng ghi. Lặp lại từng điều kiện và luân phiên thứ tự khi có thể. Tách việc tải hoặc xử lý shader ở lượt đầu khỏi phép thử đã chạy khởi động; đừng xóa những đỉnh tăng bất lợi mà không ghi rõ lý do.

  3. Đọc số liệu tổng hợp cùng diễn biến theo thời gian

    So sánh tốc độ trung bình, các giá trị ở đuôi phân bố, khoảng dài nhất và vị trí xuất hiện các khoảng dài. Nếu kết quả các lượt chạy lặp lại chồng lấn đáng kể, hãy báo kết quả chưa rõ thay vì chọn lượt tốt nhất. Trung bình không đổi vẫn có thể đi cùng một cải thiện hữu ích về nhịp.

  4. Nêu rõ phạm vi kết luận

    Ghi thiết lập đã đổi, các điều kiện giữ nguyên, kết quả các lượt lặp lại và phần chưa chắc chắn. Khoảng thời gian giữa các lần ứng dụng trình khung hình, khung hình được hiển thị và khung hình được tạo thêm có thể khác nhau. So sánh cùng một đại lượng; không suy ra độ trễ đầu vào hay lỗi CPU/GPU chỉ từ những con số này.

Từ bảng kết quả đến kết luận có căn cứ

Mỗi ví dụ đặt một câu hỏi khác nhau: lợi thế có lặp lại, chỉ số đã chọn có cải thiện và các bản ghi có được ghép đúng không? Hãy đọc các quan sát trước khi quyết định chúng hỗ trợ kết luận nào.

Tất cả bản ghi bên dưới đều là dữ liệu giảng dạy được dựng từ các khoảng hoàn chỉnh, không phải bản ghi kiểm thử hiệu năng thực tế. A và B là nhãn, không phải thiết lập được đề xuất. Các ví dụ không quy định số lần lặp tối thiểu hay quy tắc về ý nghĩa thống kê.

Bản ghi tốt nhất gợi ý bên thắng; toàn bộ dữ liệu thì không

Trong ví dụ dựng sẵn này, A và B luân phiên trên cùng lộ trình, mỗi lượt 60 giây, với cùng chỉ số ghi nhận, bước làm nóng, độ phân giải và các điều kiện khác. Câu hỏi là B có cho thấy lợi thế tốc độ trung bình lặp lại được trong ba cặp này hay không.

Cặp lặp lạiA · FPS trung bìnhB · FPS trung bìnhB trừ A (FPS)
11001033
210299-3
31011010

A

FPS chung trên toàn bộ thời lượng
101
FPS trung bình thấp nhất trong các bản ghi
100
FPS trung bình cao nhất trong các bản ghi
102

B

FPS chung trên toàn bộ thời lượng
101
FPS trung bình thấp nhất trong các bản ghi
99
FPS trung bình cao nhất trong các bản ghi
103

Chỉ chọn kết quả cao nhất sẽ cho A 102 và B 103 FPS. Giữ mọi bản ghi có cùng thời lượng cho cả hai tốc độ chung 101 FPS. Chênh lệch theo cặp là +3, −3 và 0 FPS: chiều chênh lệch thay đổi.

Điều có thể kết luận

Tập dữ liệu này không cho thấy B có lợi thế FPS trung bình nhất quán. Nó cũng không chứng minh hai thiết lập tương đương; một mẫu dựng sẵn nhỏ không thể quyết định điều đó.

Điều cần kiểm tra tiếp

Lặp lại các quan sát có thể so sánh và xem chênh lệch cùng điều kiện ghi nhận. Giữ tất cả bản ghi hợp lệ và ghi rõ các lần loại bỏ. Nếu thứ tự lặp hoặc công việc nền có thể giải thích kết quả, hãy cải thiện phép so sánh trước khi chọn bên thắng.

Giới hạn của kết luận

Các dải giá trị chồng lấp là một mô tả, không phải kiểm định ý nghĩa thống kê. Một bản ghi tốt nhất và một số lần lặp cố định không phải quy tắc quyết định phổ quát.

Trung bình cải thiện nhưng chỉ số khoảng dài xấu đi

Cả hai bản ghi dựng sẵn đều dài mười giây. A gồm 980 khoảng 10 ms và mười khoảng 20 ms. B gồm 1180 khoảng 8 ms và hai mươi khoảng 28 ms. Dùng cùng mốc tham chiếu 60 FPS, khoảng 16.67 ms, cho cả hai.

A

Thời lượng (s)
10
Khoảng hoàn chỉnh
990
FPS trung bình
99
Khoảng dài hơn mốc tham chiếu 60 FPS
10
Tỷ lệ thời gian trong các khoảng này (%)
2

B

Thời lượng (s)
10
Khoảng hoàn chỉnh
1.200
FPS trung bình
120
Khoảng dài hơn mốc tham chiếu 60 FPS
20
Tỷ lệ thời gian trong các khoảng này (%)
5,6

A có tổng cộng 990 khoảng và B có 1200: 99 so với 120 FPS. Các khoảng dài được đếm chiếm 200 ms ở A và 560 ms ở B, tức 2% so với 5.6% tổng thời gian. Các tỷ lệ này mô tả thời gian, không phải tỷ phần số khoảng.

Điều có thể kết luận

B có tốc độ trung bình cao hơn trong ví dụ này, nhưng nhiều thời gian hơn nằm trong các khoảng dài hơn mốc đã chọn. Các con số cho thấy sự đánh đổi, không xác định bên mượt hơn về tổng thể.

Điều cần kiểm tra tiếp

Nêu rõ câu hỏi thực tế của bạn liên quan đến tốc độ trung bình, các khoảng dài lặp lại hay kết quả đo khác. So sánh các bản ghi lặp lại của cùng một cảnh và xem khoảng dài xuất hiện ở đâu trước khi giữ thiết lập.

Giới hạn của kết luận

Một cặp A/B không xác lập hiệu ứng lặp lại được. Ngưỡng là mốc tham chiếu được chọn; ví dụ này không đo cảm nhận hay độ trễ đầu vào và không xác định nguyên nhân của khoảng dài.

Thời lượng bản ghi khác nhau có thể đảo ngược cách xếp hạng đơn giản

A ghép mười giây ở 120 FPS với chín mươi giây ở 60 FPS. B ghép hai bản ghi năm mươi giây ở 80 FPS. Vì vậy mỗi nhãn bao phủ 100 giây. Thời lượng các bản ghi của A khác nhau, còn của B bằng nhau.

Bản ghiThời lượng (s)Khoảng hoàn chỉnhFPS trung bình
A1101.200120
B1504.00080
A2905.40060
B2504.00080

A

FPS chung trên toàn bộ thời lượng
66
Trung bình cộng FPS của từng bản ghi
90

B

FPS chung trên toàn bộ thời lượng
80
Trung bình cộng FPS của từng bản ghi
80

A có 1200 + 5400 = 6600 khoảng: 66 FPS trên 100 giây. B có 4000 + 4000 = 8000: 80 FPS. Lấy trung bình hai giá trị FPS hiển thị của A cho 90, khiến A bị xếp sai lên trên B nếu gọi đó là tốc độ chung.

Điều có thể kết luận

Trên toàn bộ thời lượng, dữ liệu dựng sẵn cho A 66 và B 80 FPS. Cách tính tắt ra 90 FPS gán trọng số bằng nhau cho những bản ghi có độ dài rất khác nhau.

Điều cần kiểm tra tiếp

Nếu câu hỏi là tốc độ chung, hãy ghép số khoảng và thời lượng. Khi so sánh tác động của thiết lập, còn phải khớp thành phần cảnh, bước làm nóng và chỉ số ghi nhận; tính đúng không sửa được điều kiện không khớp.

Giới hạn của kết luận

Trung bình FPS của từng bản ghi trả lời một câu hỏi khác và tự nó không sai. Không được đổi tên nó thành tốc độ chung. Chỉ các giá trị tổng hợp này không cho thấy B gây ra sự cải thiện.

Đổi cách tổng hợp, giữ nguyên bản ghi

Dùng cùng dữ liệu dựng sẵn để so sánh phép tính trên toàn bộ thời lượng với cách tính tắt trong từng ví dụ. Chỉ cách tổng hợp thay đổi. Bản ghi và điều kiện của chúng vẫn giữ nguyên.

Một kết luận hữu ích vẫn có thể chứa điều chưa chắc chắn

“Hai ví dụ đều đạt trung bình 100 FPS nhưng có mẫu khoảng thời gian khác nhau” là kết luận rút ra được từ dữ liệu này. “Máy tính này sẽ cho cảm giác mượt” thì không. Với các lượt chạy của bạn, chỉ giữ thiết lập sau khi kiểm tra các phép đo lặp lại có thể so sánh và trải nghiệm bạn muốn cải thiện.

Bài thực hành này không thể cho biết điều gì

Các chuỗi này minh họa phép tính, không phải cảm nhận của con người. Chúng không xét cách màn hình làm mới, tần số quét biến thiên, tạo khung hình, độ trễ đầu vào, độ trễ mạng hay nguyên nhân của một khoảng dài. Mức thời gian tham chiếu là đường so sánh được chọn, không phải ngưỡng tốt/xấu phổ quát. Các ví dụ này không đưa ra khuyến nghị về trò chơi, mua phần cứng hay sửa chữa.