50 відтінків FPS: або як виміряти кількість кадрів правильно

У багатьох оглядах відеокарт, ноутбуків чи системних блоків ви знайдете тести ігор, які показують продуктивність на основі FPS (frames per second; кількість кадрів на секунду часу). Проте вам може захотітися перевірити свій показник FPS в улюбленій грі. Якщо не знаєте як це зробити, то сьогодні спробуймо зрозуміти природу цих «магічних» значень та розглянути кілька популярних застосунків для їхніх вимірів.

Що таке Частота кадрів (Framerate)?

Будь-яке відео, яке ви дивитесь на екрані свого телефону, телевізора, компʼютера або інших електронних приладів складається з Кадрів (Frames). Якщо ж навести простий приклад, то будь-який зроблений вами скриншот — це кадр. Навіть інтерфейс користувача (User Interface, UI), що створює будь-яка операційна система, генерує вам кадри. Саме тому важливо мати не тільки високу частоту оновлення дисплея (120+ Гц) в моніторі або смартфоні, а ще й створене «зображення» з кадрів ОС чи гри відповідало цьому значенні.

Новий Nintendo Switch 2 матиме підтримку 120 FPS.

Показник кількості Кадрів на секунду (Frames per second, FPS) показує наскільки багато кадрів генерується системою. Більш наукова назва — Частота кадрів (Framerate). Як можна зрозуміти, чим більше це значення, тим плавніше зображення на дисплеї. А це призводить до грубого висновку — чим плавніше, тим продуктивніша ваша система. Але одне, це UI в ОС, а інше — ігри. До речі, підрахунок значення FPS отримується одразу після отримання всіх необхідних значень, а не в реальному часі.

В усіляких тестах ви можете бачити різноманітні таблиці та графіки, що показують не простий FPS, а його Середнє значення (Average, Avg). Як виміряти? Потрібно записати гру за певний проміжок часу (30, 60 сек чи більше). Отримані значення сумуємо та ділимо на час запису тесту. Більш відома назва операції в математиці — визначення середнього арифметичного. В сучасних програмних засобах цей підрахунок автоматизовано, самому це робити не потрібно.

Для багатьох оглядачів та користувачів показника Середнього FPS буде достатньо. Але ми підемо далі.

Що таке 0,1% Low та 1% Low?

Ось тільки Середнє значення не завжди «працює» як зазвичай всі думають. Якщо під час запису ігрового моменту були фрізи чи лаги, значення Середнього FPS дійсно впаде, але загальний результат здасться хорошим. Тому під час тестів також обчислюється значення Рідкісних та Дуже Рідкісних подій. Зазвичай, в графіках вони відображаються як 1% Low (Рідкісні) та 0,1% Low (Дуже Рідкісні). Одними із перших, хто вирішив додавати ці два значення в огляди був канал Gamer Nexus.

Наведемо простий приклад, існує два компʼютери з однаковою сценою в одній грі. Нижче наведено результати тестувань. Для наочності додамо графіки кадрів:

• ПК №1: 97, 98, 96, 100, 30, 35, 34, 97, 98, 96, 98, 97, 98, 100, 99, 95, 96, 98, 97, 95, 99, 98, 100, 97, 98, 95, 93, 94, 30, 30, 30, 100, 98, 96, 99. Середній FPS: 86.
• ПК №2: 80, 79, 78, 78, 70, 72, 72, 80, 80, 80, 79, 79, 80, 76, 76, 76, 77, 77, 77, 76, 77, 78, 80, 80, 79, 77, 79, 79, 70, 74, 70, 76, 79, 77, 80. Середній FPS: 77.

По середньому FPS перший ПК явно переважає над другим ПК. Але сам геймплей у грі краще саме на другому ПК. Чому? Різкі «провали» до 30 FPS у першому випадку будуть сильно відчуватися при плавності у грі. Класичним прикладом такого падіння — завантаження шейдерів чи інших складних візуальних ефектів у Unreal Engine 3, 4 та 5 версії.

Цікавий приклад: колись давно у World of Tanks на одній з карт було різке падіння FPS, коли гравець дивився на один з будинків. Як виявилося, хтось з 3D-дизайнерів випадково залишив високополігональне каченя всередині цього будинку. Прибрали каченя і все стало в нормі.

Так яким чином допоможуть 1% Low та 0,1% Low, якщо можна подивитися на значення мінімального FPS? На жаль, мінімальне значення може виникнути абсолютно випадково або під час завантаження нового графічного об’єкта та ефекту. Зрозуміло, що на різному «залізі» ці значення будуть відрізнятися. Порівняння в одній сцені/бенчмарку різних компонентів та вплив однакових «проблем» на них цікавлять нас. Потрібно знову повертатися до математики. А точніше, до такої страшної статистики.

Згідно Нормального розподілу при достатньо довгому отриманні результатів ми зможемо отримати схожий на цей графік вище, в якому:

• Кількість точок збільшуватиметься до середини;
• Максимальна кількість точок буде посередині;
• Точки зменшуватимуться після середини;
• Не так багато точок на обох кінцях графіку;

Нормальний розподіл підходить для показу та розуміння процесу подальшого обчислення: багато середніх значень FPS; при високих навантаженнях отримуємо малі FPS (наприклад, завантаження шейдерів), а в легких — високий FPS (погляд у статичне небо або в стіну). Тому почнемо обчислювати 1% Low та 0,1% Low (показані на графіку зеленим кольором), оскільки саме вони покажуть мінімальну вибірку при довготривалому падінні продуктивності.

0,1% Low та 1% Low — середнє арифметичне серед найменших значень загальної вибірки FPS.

Наприклад, з вибірки у 10000 результатів діапазон для 0,1% Low становить 10 значень, а з 1% Low — 100. Після визначення цієї кількості, обчислюється середнє арифметичне цих 10 та 100 значень і отримуємо відповідно 0,1% Low та 1% Low. Взявши приклад з малою вибіркою (всього 35) вище з ПК №1 та ПК №2, зробимо таблицю результатів, сортувавши попередні результати:

Коефіцієнт плавності

Саме цією фразою можна пояснити спроби ускладнити та поглибити підрахунки. Повертаючись до Нормального розподілу та статистики, деякі люди вважають необхідністю застосовувати Коефіцієнт Варіації як основу для «Коефіцієнта Плавності» в іграх. Коефіцієнт Варіації (Coefficient of Variation, CV) — це статистичний показник, метою якого є відстеження відхилення точок графіка від середнього значення.

Для визначення CV знадобиться обчислити середнє значення μ, стандартне відхилення σ та використати формулу: CV = (σ/μ)*100%.

Тепер обчислимо Коефіцієнт Плавності (КП), а для цього використаємо формулу: КП = 100% – CV. В результаті отримаємо математичне підтвердження, що ПК №1 у вигаданій сцені має слабку плавність (КП = 73,95%), а ПК №2 — дуже високе значення (КП = 96,12%).

Що таке Час кадру (Frametime)?

Весь цей час ми казали про кадри. Але існує не менш важлива характеристика, а саме час за який ці кадри створюються. Час кадру (Frametime) — це параметр, який показує скільки мілісекунд (мс) необхідно для побудови одного кадру. Framerate та Frametime нерозривно повʼязані між собою. Наприклад, для гри в 60 FPS, час одного кадру повинен становити 16,67 мс, а при 120 FPS — 8,33 мс. Визначається ця характеристика за формулою: Frametime = 1000 / FPS, де 1000 — це кількість мілісекунд (1 сек ‎ = 1 000 мс) та FPS — значення кадрів/сек в цей проміжок часу.

Графік Frametime для ПК №1 та ПК №2

Параметр Час кадру також важливий, хоча більше не для продуктивності, а для кращої стабільності системи. Чим менше цей показник, тим краще плавність самої гри (FPS збільшується) та не зʼявляються мікрофрізи чи статери (затримки). Наприклад, Frametime першого кадру дорівнює 0,8 секунди, а наступні 59 кадрів генеруються наступні 0,2 секунд. Середній FPS складатиме 60 FPS. Ось тільки ви отримуєте статер майже секунду (0,8), що дуже сильно впливає на плавність гри.

Steam: Одне налаштування і готово!

Застосунок Steam від компанії Valve являється стандартом для ПК-геймінгу. Якщо граєте в ігри на компʼютері, ноутбуці чи портативній консолі на основі Windows (тим більше на SteamOS) у вас вже повинен стояти. Натискаєте Клавіша Steam — Налаштування (Settings) — У грі (In Game) — Лічильників кадрів/с у грі (In-game FPS counter).

Вам залишиться тільки вибрати, де саме буде розташований лічильник і вперед, дивитися на FPS. Тепер ви можете бачити маленький лічильник FPS у будь-якій грі в Steam. Для більшості цього вже буде достатньо. А що робити, якщо гра не в Steam, а в Microsoft Store? Підписка Game Pass досить цікава.

Microsoft/Xbox Game Bar: Навіщо?

Мало хто знає, але Microsoft вбудувала у свою операційну систему Windows 11 застосунок Game Bar — додаткове меню поверх гри. В ньому розташовані кілька додаткових дій (наприклад, запис відео), але нас цікавить саме лічильник FPS. Запускається вона за допомогою комбінації клавіш Win+G. Якщо цього не вдалося, самостійно знаходимо застосунок Game Bar у панелі пошуку біля клавіші «Пуск». Потім натискаємо клавішу Performance Mode (зображення нагадує серцевий ритм).

Не у всіх іграх буде видно лічильник FPS (Counter Strike 2). Та постійно глючить.

Зʼявилося досить велике меню з графіком. Game Bar показує не тільки поточний та середній (AVG) FPS, а й завантаження Центрального Процесора (CPU), Графічного Процесора відеокарти (GPU), виділену Графічну Памʼять відеокарти (VRAM), заповнення Оперативної Памʼяті (RAM) у відсотках. Якщо ж вам не потрібно щось з цих пунктів або хочете змінити розташування графіку кількості кадрів, натискаєте Налаштування біля клавіші Закріплення цього меню.

На жаль, Game Bar досить проблемний по своїй природі. Тому його застосування суворо нерекомедовано!

FRAPS та FRAFS: Дідусь та бабуся моніторингу

Одним з найвідоміших та найбільш впізнаваних логотипів у компʼютерній історії належить програмі FRAPS — одна з найстаріших програм для моніторингу FPS та запису ігрового процесу. Останнє оновлення датується 26 лютого 2013 року, проте не треба скидати FRAPS з рахунків.

Навіть на Windows 11 у 2025 році FRAPS стабільно працює!

Вплив FRAPS на історію настільки великий, що багато хто зможе розповісти свою історію знайомства та використання. Саме ця програма запровадила певні стандарти для відображення лічильника FPS, а саме, по краям екрану, запису результатів бенчмарку та мала функцію, що випередила свій час — запис ігрового процесу. Так, систему завантажувало добряче, але поділитися своїм геймплеєм вартувало того.

Тоді були «молоді та зелені».

FRAPS запускає бенчмарк та зберігає ваш frametime. А як їх краще та зручно подивитись? Побудова графіків у Excel загалом зручно, але не в цих справах. На допомогу приходить застосунок FRAFS. Вона дозволяє зручно подивитись результати тестування та визначає 1% Low та 0.1% Low.

Інтерфейс у обох застосунках простий, тому не важко зрозуміти як і чим користуватися. Однак, вони обидві вже морально застарілі. Зараз існують більш зручні та функціональні засоби для моніторингу. Але не згадати про легендарний застосунок просто не могли.

А що Apple? Моніторинг в API Metal

Що б там не казали супротивники мобільного геймінгу, але кошти збирають там великі. Звісно, Apple необхідно розвивати цю нішу. Виходить у неї досить повільно, проте хоч кудись рухаються. Той самий Death Stranding за 15$ купуєш одночасно на три платформи: iPhone, iPad та Mac. Тому для перевірки продуктивності потрібно мати власний лічильник FPS. Для свого API Metal Apple вигадала дуже простий вбудований в ОС спосіб перевірки. Вмикаєте Термінал, вставляєте команду /bin/launchctl setenv MTL_HUD_ENABLED 1. Для вимкнення HUD значення 1 замінюєте на 0 (необхідно перезапустити гру).

Як можете побачити по скриншотах, HUD може здатися дещо не зрозумілим. Apple пояснила в спеціальній статті, що саме значать всі ті показники: назва пристрою, роздільна здатність, частота дисплея, Framerate, Frametime, рівень завантаженості GPU. Навпроти останніх трьох показників в додаткових колонках вказані мінімальні та максимальні значення за останні 1,5 секунди. Загалом, нічого складного.

Intel PresentMon: Простий і дивний водночас

Згідно Github, Intel ще з 2017 року почала готувати свій аналог для популярного тоді (й досі) MSI Afterburner. Якби не презентація відеокарт Arc від Intel багато хто б і не знав про цей застосунок. Завантажується з офіційного сайту Intel.

На перший погляд, інтерфейс лякає не тільки своєю простотою, а й дизайном. Багато елементів здаються просто дещо незручними. Але нам не дизайн цікавий, а налаштування та дані для моніторингу. І з цим все гаразд: всі необхідні дані доступні «з коробки», додайте зручні «гарячі» клавіші для запуску і таймер для бенчмарка. Зберігаються результати бенчмарку в окремому файлі, тому швидко дізнаєтесь про результати тестування у ньому.

В Counter Strike 2 Intel PresentMon працює повноцінно, хоча MSI Afterburner та RivaTuner без додаткових налаштувань — ні.

MSI Afterburner + RivaTuner: стара добра класика

MSI Afterburner — це головна система для моніторингу показників вже багато років. Її головною особливістю є те, що вона була створена для підняття частотних показників відеокарт та процесорів. Або як казали раніше, «overclocking». У сучасному світі цим процесом стали займатися самі виробники, через що популярність «розгіну» серед звичайних людей впала.  Однак, користувачі ПК пішли в протилежному напрямку та почали зменшувати частоти та напругу заради кращого життя для компонентів ПК шляхом зменшення продуктивності. Цей процес назвали «undervolting».

Саме тому в цьому застосунку встановлено не тільки моніторинг багатьох системних компонентів, а й вбудований лічильник FPS. Все ж треба перевіряти продуктивність після зміни параметрів у компонентів ПК. Загалом, розібратися в застосунку досить просто: гайдів як на Youtube, так і на просторі Інтернету багацько.

В грі CS 2 MSI Afterburner не працює за замовчуванням. Щоб увімкнути необхідно в налаштуваннях гри вставити параметр: -allow_third_party_software.

Якщо коротко розповісти про RivaTuner — застосунок для показу даних з MSI Afterburner. Дозволяє налаштовувати кольори, шрифти та відображення даних у оверлеї (overlay). Єдина проблема цієї програми в тому, що має погану підтримку моніторів з високою роздільною здатністю. Через це інтерфейс занадто малий.

MSI Afterburner буде ще жити довго з нами. Точно як HWInfo, AIDA64 та інші програми для моніторингу.

CapFrameX: Нове слово для професіоналів-оглядачів компʼютерної техніки

Якщо вам вже з якоїсь причини не подобається не один із застосунків вище, хочеться мати ще більше статистики та кращого порівняння продуктивності однакових чи різних пристроїв водночас, тоді ваш вибір CapFrameX — ультимативний інструмент моніторингу та ведення статистики.

CapFrameX використовує технології Intel PresentMon для збору статистики та RivaTuner для показу оверлею у грі. Інтерфейс програми виглядає дійсно «монструозно» з великою кількістю вкладок. Велике поле зліва не змінюється, відповідає за збережені результати бенчмарків, які користувач запускає завдяки клавіші F11. Верхні вкладки відкриваються у правому вікні, та дозволяють:

• Capture (Захоплення) — налаштування для захоплення гри;
• Analysis (Аналіз) — огляд отриманих результатів значень FPS, Frametime та перегляд статистики у вигляді графіків;
• Overlay (Накладання) — налаштування для перегляду оверлею у грі;
• Comparison (Порівняння) — перегляд та аналіз кількох результатів тестів;
• Aggregation (Обʼєднання) — обʼєднання різних «забігів» по певним метрикам;
• Sensor (Датчик) — перегляд результатів з різноманітних датчиків ПК;
• PMD — порівняння споживаної енергії процесора, відеокарти та системи в цілому під час тесту;
• Report (Звіт)  табличне порівняння результатів як продуктивності, так і з датчиків;
• Cloud (Хмара) — збереження усіх отриманих результатів на віддалені сервери;

Як бачите, CapFrameX має дуже багато функціоналу, який не знадобиться звичайним користувачам ПК. Проте здатність візуально відображати статистику робить CapFrameX незамінним у професійній діяльності.