程序人生 - 游戏帧数很高，为什么还是会卡顿？

大家或多或少在生活中会接触到“帧数”。无论在看电影、电视节目也好，玩游戏也好，总会遇到各种的慢镜头、定格或者加速播放等情况，这些其实都与“帧数”息息相关。

那么，到底什么是“帧数”？

其实很简单，我们看到的视频、游戏画面，其实都是由多张静态图片快速连续播放而成的。而在播放的过程中，肉眼会产生“视觉残留”，从而不由自主地把这些图片连在一起，产生“动”的感觉。

我们所说的“帧数”，或者亦可叫做“帧率”，其实就是每秒播放的图片的张数。

比如“9帧”，就是每一秒播放9张图片的意思。

据研究表明，达到了15帧就足以让人眼产生“动”的感觉，而越高的帧数就会让画面越流畅。

1、电影中的“帧数”

对于早期电影而言，由于当时的拍摄主要依靠手摇式装置，拍摄时难免会造成速度不统一，从而导致影片之间的帧数差异非常大，例如爱迪生偏好用40帧的标准拍摄电影，而卢米埃尔兄弟则是以16帧为标准。

后来发展到有声电影时代，声音也可以被录制到胶片了，但过低的帧数会导致声音失真，甚至出现大量杂音。经过当时的从业人员反复尝试，最后得出结论：如果想要保持声音的清晰度，24帧/秒是最低标准。

自此之后，“24帧”在100多年来一直是电影行业的拍摄标准。至于为什么是“24”这个数字，而不是更高呢？这其实是当时电影行业之间相互争执之后的结果，标准一旦被沿用，再想要打破就非常困难了。

直到最近，李安导演使用“120帧”的超高帧率拍摄的《双子杀手》上映，引起了广泛的话题，“帧数”标准该不该改变的问题才再一次被重视起来。

2、游戏中的“帧数”

相较于电源始终如一的“24帧”黄金标准，电视、电脑游戏的帧率十几年来都是玩家没热议的话题。例如玩家和游戏制作人们一直相互争执不下的“30帧/60帧”的流畅标准。

为什么会有这样的争议呢？

首先，游戏之所以把“流畅帧数”的起点定为30帧，而不是和电影一样的24帧，是因为低于30帧的游戏画面会明显让人感觉到不连贯。

为什么会有这样的差异呢？

这其实就牵扯到“动态模糊”的概念了。不用过于深究这个名词的意思，其实很容易理解。

电影中的每一帧记录的都是一个动态的画面，或者说是一个运动过程，简称“动态帧”：

而游戏中的每一帧记录的则都是静态的，简称”静态帧”：

对于动态帧而言，观众脑中会自动补全两帧之间的画面，而静态帧由于本身清晰可见，导致观众无法完成脑补，从而觉得卡顿。

换句话说，电影中的每一帧都包含了一段时间内信息，低帧数只会让观众觉得动作慢了；游戏中的每一帧只包含一瞬间的信息，帧数低就会产生卡顿。

因此，“让游戏全程稳定在30帧”直到今天都是游戏行业的硬性标杆。

而之所以是30帧，而不是更高的帧数，原因要两点。首先是当时的显示设备，普遍最高仅能支持到30帧的显示频率；其次则是游戏制作人对游戏画面和游戏帧数之间的一个妥协：由于电脑的性能是一定的，要呈现更好的画面必然要相应的降低帧数。

当然，今后随着技术的进步，同时拥有高画质和高帧率的时代也是必然会来临的。

3、游戏中的掉帧和卡顿

时至今日，大多数的游戏都已经能运行在60帧甚至是120帧的速率了，但是有时候还是会感觉到卡顿，这是为什么呢？

上文已经提到过，游戏行业普遍认同的是“全程稳定在30帧”，“稳定”才是关键。

游戏中经常遇到的情况是：场景的复杂程度差异非常大。如一面白墙，和一片森林作比较，显然森林的复杂程度高了很多。这种情况下，如果电脑的图像处理性能略差，那么在表现森林的时候就会降低帧数进行渲染，这就是所谓的“掉帧”。

“掉帧”是整个游戏行业普遍会遇到的问题，一是由于玩家们的电脑显示性能本身的问题，二则是制作方本身对游戏的优化问题。

大多数的游戏公司始终把“游戏画质”放在优化的第一位，“帧数”在很长一段时间内不被重视。毕竟好的画质能在第一时间吸引到玩家，而帧数则需要实际体验过后才能感受到，所以每年都会有某些游戏，因为频繁掉帧而被玩家口诛笔伐。例如去年国外某游戏制作大厂的知名三国游戏续作，就因为帧数过低的问题差点面临回炉重做的困境。

近年来，随着144Hz，甚至240Hz显示器的出现并逐步普及，帧数上限也会随之大幅提升，玩家们也开始越来越注重“高而稳”的帧数带来的游戏体验，这也就对游戏开发者们提出了更高的要求。

4、如何改善帧数带来的问题

掉帧

掉帧或是卡顿的问题是玩游戏时遇到最多的问题了，而面对掉帧问题时，首先可以在网上查查看，是否还有其他玩家遇到同样的问题，如果是大家都面临的普遍问题，那毫无疑问，是游戏优化问题，一般情况下等待更新补丁就好。

如果是只有自己遇到掉帧的问题，那么很有可能是电脑，更大可能是显卡性能已经达不到游戏要求的配置水平了。这种时候最好的解决方法就是升级自己的显卡。

当然，某些时候CPU、内存，甚至是硬盘的读取速度不足都会导致卡顿，这种时候就需要根据卡顿的具体情况判断原因了。

垂直同步

垂直同步这个功能的出现主要是为了解决画面撕裂的问题。而之所以会产生画面撕裂，主要是因为显卡和显示器的帧数“错位”。比如在某些情况下，显卡已经渲染输出到第3帧，而显示器显示的还是第2帧的画面，这就会产生明显的画面撕裂感。

画面撕裂

而垂直同步的作用就是强制显卡与显示器的显示频率保持一致，从而解决画面撕裂的问题。现在主流的游戏都会在设置选项中提供垂直同步的功能，方便遇到问题的玩家自行开启。

简单总结，“24帧”作为电影行业的标杆至今，是时候迎来一次革新了。就像“30帧”是游戏流畅的门槛，“60帧”则是丝滑版顺畅的标准，今后等待着我们的还会有“120帧”，甚至“240帧”的更高标准。