Различия между FPS, Hz и Frame time

Каждый хотя бы раз слышал о таких понятиях, как частота обновления, измеряемая в герцах (Гц), количество кадров в секунду (FPS), время смены кадра при выборе монитора, ноутбука, смартфона, телевизора или когда речь заходит о видеоиграх.Однако не все знают или в полной мере понимают различия и связи между ними, поэтому в этой статье мы постараемся разобраться в основных тонкостях и рассказать вам о них в понятном формате.

Что такое Герцы, Гц в характеристиках монитора

Герц (сокращенно Гц) - это единица измерения частоты периодически повторяющихся процессов, используемая в различных областях. 1 Гц соответствует одному событию или полному циклу в секунду. 

В нашем контексте единица измерения Герц используется исключительно для дисплеев, точнее, для их матриц. Например, давайте выберем одно из наиболее распространенных значений для экранов ПК, ноутбуков, смартфонов, планшетов и телевизоров - 60 Гц, оно указывает на способность экрана "физически" обновлять изображение не более 60 раз в секунду, то же самое верно и для матриц с частотой обновления: 120, 144, 165, 240, 360 Гц.

Чем выше значение, поддерживаемое матрицей, тем больше кадров она может отображать и тем более плавным будет восприниматься изображение.

Для справки, некоторые из самых современных компьютерных мониторов, позиционируемых как игровые решения, имеют частоту обновления изображения 540 Гц, их стоимость довольно высока, и пока мало кто может себе это позволить.

Мониторы с более низким разрешением матрицы могут поддерживать более высокую частоту обновления, например, Full HD (1920 x 1080) до 540 Гц или WQHD (2560 x 1440) до 360 Гц или 4K (3440 x 2160) до 240 Гц. Это связано с технологическими особенностями, которые мы не будем затрагивать в рамках обозреваемой темы. 

FPS, разрешение и частота обновления матрицы монитора

Количество кадров в секунду или FPS (Frames Per Second) - знакомая многим единица измерения, показывающая количество кадров, сменяющихся за одну секунду, широко используемая в индустрии видео и видеоигр для определения плавности изображения.

Минимальная частота кадров в секунду, при которой видео приобретает целостный для восприятия вид (не слайд-шоу), правдоподобно отображающий движение объектов в кадре для человеческого глаза находится в пределах 24-30 кадров.

Для видео количество кадров в секунду всегда остается постоянным на протяжении всей его продолжительности, оно может составлять 24, 30, 60 или любое другое количество кадров в секунду. Различия возможны только между разными видеоклипами.

В контексте видеоигр частота кадров в секунду (FPS) зависит от многих факторов: производительности ПК, в частности видеокарты, процессора, подсистемы памяти, уровня оптимизации конкретной игры или 2D, 3D-приложения, разрешения, в котором конечное изображение выводится на экран.

Теоретически, "потолка" для FPS не существует, за исключением производительности ПК или намеренных ограничений, например, до 60 кадров в секунду. Прежде всего, стоит обратить внимание на среднее и минимальное значение, поскольку максимальное значение FPS может быть привязано к одному конкретному моменту, сцене.


Возьмем, к примеру, два популярных разрешения Full HD (1920 x 1080) и WQHD (2560x1400) "многие пользователи называют его 2,5К", разница между ними на первый взгляд не кажется такой уж огромной, но давайте посмотрим на это под другим углом: 2 073 600 против 3 686 400 пикселей, или около 25%.

В количестве кадров в секунду (FPS) разница может составлять условные 250 кадров для Full HD против 120 для WQHD, в зависимости от сложности сцены и других условий.

Выбрав в игре более низкое разрешение, обычно можно добиться более высокого FPS, многие профессиональные киберспортсмены и геймеры пользуются этой возможностью, но вы должны понимать, что у нее также есть ряд особенностей, с которыми не все готовы мириться.

Итак, давайте представим, что средний FPS в игре составляет 120-140 кадров в секунду. Имея монитор с частотой обновления 60 Гц, получается, что из 120-140 кадров, подготовленных видеокартой, мы сможем увидеть только 60 реальных. Возникает вопрос, что происходит с остальными кадрами?

Конечно, стоит учитывать, что для поддержания плавной картинки в видеоиграх необходим запас по FPS, поскольку этот показатель нестабилен и меняется в зависимости от условий. Более того, в обозримом будущем он будет полезен для новых игр.

Однако это по-прежнему не дает ответа на первоначальный вопрос: что происходит. Чтобы ответить на него, давайте обратимся к понятию "время кадра".

Время кадра (Frame Time) и FPS

Frame time (время кадра) — отображает время обычно в миллисекундах (сокр. мс. на англ. ms) затраченное на отрисовку одного кадра.

Чтобы узнать время рендеринга одного кадра, нам нужно разделить 1 секунду или 1000 миллисекунд на количество кадров в секунду (FPS). В качестве альтернативы вы можете использовать одну из программ для отслеживания показаний компьютера.

1000 миллисекунд (1 секунда) / 60 кадров (количество кадров в секунду) = 16,6 миллисекунд (время одного кадра) 

1000 мс / 120 кадров = 8,3 мс — время отрисовки кадра в мс.  

1000 мс / 250 кадров = 4 мс — время отрисовки кадра в мс. 

Трудно не заметить одну закономерность, а именно: чем выше частота кадров в секунду, тем меньше времени требуется на отрисовку каждого кадра в отдельности. Конечно, монитор или телевизор с «физической» частотой обновления матрицы, меньше количества подготовленных кадров, не сможет отобразить их все, но они могут показывать кадры максимально приближенные к «реальному» времени.

Получается, что есть смысл в большем количестве кадров в секунду, чем физически способен отобразить монитор, но насколько важен этот параметр для вас - вопрос открытый. 

Для онлайн-игр меньшее время рендеринга кадров, безусловно, будет преимуществом, так как скорость реакции на события может быть очень важна. Для однопользовательских сюжетных игр, на наш взгляд, лучше отдать предпочтение балансу, например, комфортным 60 кадрам с хорошей графикой, чем 100+ кадрам со средней визуальной составляющей.

Если мы отойдем от области видеоигр, то такие параметры, как "время кадра", "FPS" и частота обновления матрицы монитора, скорее всего, будут не на первом месте для многих пользователей.

Монитор с частотой обновления 60-75 Гц можно считать классическим решением для повседневного использования в офисе или дома и выполнения простых задач. Если вы хотите большего комфорта для своих глаз и любите играть в видеоигры, то, конечно же, вам следует обратить внимание на мониторы с более высокой частотой обновления, например, 120, 144, 165, 240 Гц. Насколько заметной будет для вас разница, например, между моделями с частотой 60 и 144 Гц - сложный вопрос, поскольку восприятие каждого человека является индивидуальной чертой.

Однако, прежде чем приобретать такой монитор, мы советуем вам убедиться, что видеокарта вашего ПК или ноутбука способна поддерживать выбранную вами частоту обновления кадров, в противном случае вам придется довольствоваться теми же 60-75 Гц.