寫輪眼真的存在嗎？遊戲畫面幀率測量揭秘

數據總能讓你直觀地去判斷一個遊戲的好壞。銷量，售價，評分，這些數字總能引起我們的購買慾望。但是還有一組特殊數據，要是它達不到要求，估計你會連玩遊戲的慾望也沒有了。我們都知道《最後生還者》是一款把PS3機能發揮到極致的遊戲，其精美的畫面總是讓我們流連忘返，但你一定不希望它卡成精美的PPT吧？所以在談論眾多遊戲數據時，我們永遠繞不開一個老生常談的話題——那就是遊戲的幀率。

你不會想玩只有10幀的《最後生還者》吧？

首先我必須澄清一點，就是在我們口頭討論遊戲流暢度的時候，總是把「幀數」（Frame）和「幀率」（Frame rate）混為一談。其實在評測遊戲流暢度的時候，幀率才是那個重要的指標，而不是幀數。關於這一點我會在下文中展開講。

那麼為什麼幀率那麼重要呢？所有的老玩家應該都知道幀率是遊戲體驗的基石，它的高低與穩定與否直接決定了遊戲的流暢性與可玩度。是的，幀率幾乎是遊戲流暢的全部。那我們就自然而然地引出下一個問題：幀率是不是越高越好呢？其實不然,具體原因《遊戲幀數：並非越高越好，穩定更重要》這篇文章已經說的很清楚了。但這裡我想補充的是：除了幀率，幀生成時間與單幀畫面（不撕裂）對遊戲體驗來說也很重要。

說到這裡，有些玩家可能已經有點暈了。所以在正片開始之前呢，我提議以小時候經常玩的翻頁動畫為切入點，讓我們先對幾個關於幀的重要概念做一個大致的回顧。

小時候常玩的翻頁動畫

幀（Frame）：一幅字畫叫一幀，這是字典上對幀的解釋。其實在遊戲中大致也是如此，幀就是影像動畫中最小單位的單幅影像畫面。簡單地來說，一幀就是一副靜止的畫面，連續的幀就形成了流暢的動畫。拿翻頁動畫舉例的話，其中的一頁就代表著一幀。其實遊戲也是這麼動起來的，只不過在這裡「翻」的這個過程是由計算機來完成的。

幀數（Frames）/幀率（Frame Rate）：普通玩家平時很容易混淆這兩個概念。幀數指一般指單位時間內幀的生成數量，而幀率指的則是單位時間內顯示的幀數（一般以FPS為單位）。先舉個簡單的例子：就像翻頁動畫，幀數代表著你翻到的那一頁的頁數，而幀率則代表你翻頁的速度。

再舉一個不算複雜的例子：如果一個動畫在一秒鐘內的幀數為60幀，兩秒鐘內的幀數為120幀，那麼它的幀率則為60FPS。如果平均幀率越高，那麼畫面越流暢。值得一提的是:在主機上，30FPS一般是遊戲流暢運行的最低標準，而60FPS則被認為是比較完美的。

幀生成時間（Frame Time）：顧名思義，幀生成時間指的就是渲染單獨一幀所需的時間。也就是在翻頁動畫中翻一頁所需的時間，所以生成幀的時間一般非常短，通常以毫秒為單位。那這和遊戲流暢度又有什麼關係呢？讓我們先來做一點小小的計算：如某秒的幀數為30幀,那麼已知每秒30幀是流暢遊戲的最低標準，1s又等於1000ms，所以平均每幀的生成時間為1000/30=33ms。也就是說只要每幀的生成時間小於33ms，那麼我們是難以察覺到遊戲中的卡頓的。如果幀生成時間忽上忽下，就算平均下來的FPS為30以上，整個遊戲流程下來也不會太流暢。如果你不是很理解這個概念，下面這個幀生成時間圖能更好地幫助你更好地來理解這個概念（綠色代表流暢，紅色代表不流暢）。

33ms以下遊戲就基本流暢了

說完了這麼多，我想我們已經對幀率分析的基本概念有了一個了解。在PC平台上，我們可以輕鬆地藉助第三方軟體（Fraps），或遊戲自帶的跑分程序來對遊戲里的幀率表現有一個了解；而在主機平台上，我們沒有現成的工具去衡量，靠肉眼去判斷又不準確客觀，但遊戲里的掉幀我們又是有目共睹的。那應該怎麼辦呢。外媒Digital Foundry告訴我們主機的幀率分析一般分三步走：採集——分析——對比。下面就讓我們一步一步地進行解析吧：

準備工作

就像我之前講的，PC上有很多現成的工具（如Fraps）來測試遊戲的幀率，但由於主機系統相對封閉，我們並不能在遊戲主機上直接測試遊戲的幀率表現。在這裡，我們選擇「曲線救國」的方式：即先把主機的畫面搬到PC上，然後再對畫面里的幀率進行分析。在整個過程中，「搬」這個至關重要的步驟就由採集卡負責。我們都知道，一塊採集卡能把來自主機的信號轉換為電腦視頻文件，而這些可打開的視頻便為遊戲日後的分析埋下了基礎。不過在這裡，我想強調的是：這塊採集卡必須足夠貴，足夠高端（1080P 60FPS起步），也只有這樣，搬運自主機的視頻文件才能做到足夠「無損」。如果搬運來的視頻與遊戲實機畫面有出入，那麼測試結果準確也無從談起。

這塊採集卡就要6000多RMB了

拿到這些無損視頻文件以後，我們以遊戲《命運》為例，把它導入到DF自家的分析軟體FPS GUI中。

在這張圖的左邊中，從上到下我們可以依次清楚地看到當前幀率，幀生成時間表，和幀率變化表。

而在右邊的這些設置看似複雜，實際上與幀率測試沒有什麼太大關係。這些設置一般決定了圖表的顯示位置，顯示範圍，以及內部的顏色，字體等等。

FPS GUI軟體概覽

由於是初次導入，我們可以看到目前這些圖表的設置並不合理（顯示當前幀率的地方遮住了遊戲的HUD)，在經過一些快速修正後，我們來看看成果。

修正後的畫面

然後我們再來看看喜聞樂見的跨平台對比，我們分別導入兩個平台的重複片段視頻，並設置成分屏顯示，在圖中我們可以清楚地看到左邊為PS4的幀率情況，右邊為XBOX的幀率情況，而圖表中不同顏色的線則代表不同平台。

跨平台對比

數據分析

我們已經大致了解了這款軟體的工作方法，那就讓我們再次深入，一探幀率測評的究竟。這次我們從Composite（合成）選項卡轉到Video選項卡。現在，我們可以從右邊的information（信息）欄中一目了然地看到關於幀的詳細信息，下面我就對此欄做一個簡單的漢化。

右邊有各項詳細信息

視頻信息 幀信息

總幀數：3224 幀數：第2840幀

總撕裂幀數:3(0.09%) 是否屬於重複幀：否

總重複幀數:1613(50.03%) 是否屬於撕裂幀：否

平均幀率:29.98 撕裂幀位置：無

最低幀率:29FPS 當前幀率：30FPS

最高幀率:31.03FPS 渲染幀時間：33.33ms

最高正常幀數:1到2621幀共2620幀

最高撕裂幀數:2621幀到2623幀共2幀

有了上表，我們就大致上了解遊戲的運行狀況，比如畫面撕裂是否常見，幀數是否穩定，以及當前幀生成時間（渲染幀時間）。那麼這些信息是否一定準確呢？有了這些信息是否就夠了呢？讓我們帶著這些疑問，進入下一個環節。

畫面對比

要說遊戲幀率評測的基本原則是什麼，其實很簡單，就是找到兩幀之間的不同。計算機直接導出的結果可能有誤，但逐幀對比一定沒問題，不過有時候它們之間的差別又很難用肉眼直接對比出來。這時候，這款軟體的熱點圖功能（heat map）就派上了用場。

用於逐幀對比的熱點圖

如圖所示，這就是該幀的熱點圖。熱點功能把對比定位在了像素級層面上：如果圖中的顏色越亮，代表著與前一幀的區別越大，黑色則代表沒有任何區別。

而當我們把畫面移到下一幀時，我們發現整個圖像是暗的，這代表著這一幀與上一幀的畫面沒有任何區別。重複試驗，我們發現幾乎整個遊戲流程都是這樣的排布。

全黑代表沒有區別

其實在60幀格式下錄製的視頻中，像命運這樣鎖30幀的遊戲就應該有著一幀是重複幀，一幀是全新幀這樣的排布。而上述現象則剛好驗證了命運幀率為30幀的事實。

我們再看另一組對比，這次我們依次導入PS版與XO版的《蝙蝠俠阿卡姆騎士》，與《命運》不同，《阿卡姆騎士》對主機的機能要求更高，所以我們在兩個平台上都找到了掉幀與畫面撕裂。

因為掉幀很容易在幀率變化表中找到，而畫面撕裂則不然。所以找到畫面撕裂的時空位置又是遊戲幀率評測的一大重點。現在先讓我們切換到一幀有撕裂的地方。如圖所示，在PS4畫面的上部我們可以看到一個非常明顯的撕裂。這處撕裂實際上是由程序的演算法計算而來，並由短橫紅線標在畫面上，而圖片的下方紅豎線則表示撕裂的持續時間與撕裂的大致位置。

左邊的畫面撕裂非常明顯

前面這組圖片展示的可能不太清楚，那麼讓我們換張對比圖再做仔細講解

這裡畫面撕裂非常頻繁

如圖所示，首先我們要明白藍色代表XOS，綠色代表XO，在下方的幀率表當中，以橫中線為界（上為XOS的情況，下為XO的情況），表中豎中線代表當前幀。紅色所佔該線區域則為撕裂位置（所以我們看到XO的畫面上並沒有撕裂），而紅色區域則代表撕裂時間（兩個平台不分伯仲）。

儘管這種紅線演算法省時省力，不過演算法總歸演算法，也會有出錯的時候。當我們覺得這幀撕裂的狀況不確定時，我們可以再次利用熱點圖進行像素級別上的對比。

用熱點圖找撕裂位置

就像我之前所說，如果圖中的顏色越亮，則代表著與前一幀的區別越大，純黑色則代表與前一幀沒有任何區別。從圖上我們可以看出上一幀的部分畫面在這一幀的上部出現了滯留（黑色部分）。因此我們看到了畫面撕裂。如果我們想讓這些區別顯得更加明顯一些，我們可以切換為黑白模式，在這種模式下，只有相同（黑）與不同（白）兩種表示方式，因此我們可以更加直觀地找出區別。註：上圖與下圖不為同一幀。

用黑白模式找撕裂更明顯

既然說到手動檢查，那麼我們不得不再提一下左下角的幀生成時間表。這裡的幀產生時間表不僅可視化了遊戲過程的流暢程度，而且我們還可以通過這個圖表來判斷幀率的測量是否準確。通過開頭的計算我們已經知道30fps對應的幀生成時間為33ms，如果在視頻的某個區間內出現了大量的掉幀情況，而幀生成時間還是維持在33ms左右，那麼測量數據里一定有一個不準確，所以這裡的幀生成時間就給整個測試上了一層保險。

十分有用的幀生成時間表

寫在最後

最後其實我想說，對於玩家而言，測試主機幀率的實際意義與可行性並不大（光採集卡可能就已經比主機貴了），但是從側面來說，這也給了我們一個了解主機遊戲測評的機會，滿足了我們的好奇心。

其實對大眾來說，做這種測試的最大意義還在於其輸出結果。通過幀率測試的數據，我們可以很直觀地看出一款遊戲的優化是否良心，或者該在哪個平台上購買該遊戲，這給玩家和廠商都是一個巨大的參考。下面就讓我們欣賞《仁王：PS4 vs PS4 Pro技術測評》（幀率測試從第五分鐘開始）