Мониторы 21:9 против стабильного fps — исследуем вопрос

Привет, уважаемые друзья! Среди геймеров часто возникают споры на всевозможные темы: например, в какой ветке техника круче – американской или советской, или кто более полезен в данже – хил или танк.

Обсуждения касаются не только самой игры, но могут затрагивать само «железо», периферические устройства, а иногда и вообще никак не относящиеся к геймингу сферы – спорт, медицину, экономику и политику.

Да, геймеры, особенно молодые, любят поспорить. Достаточно зайти в чат любой игры и найти соответствующую вкладку – холивары там не прекращаются.

Конечно, все зависит от настроек чата: чем больше вкладок, например, отдельные для поиска группы, трейда и просто флуда, тем ниже вероятность стать свидетелем такого спора.

Одна из самых частых тем для обсуждения – зависит ли ФПС от монитора. Давайте сегодня детальнее разберем этот вопрос и расставим все точки над «і».

Почему игры могут работать хуже?

Тут всё одновременно и просто, и сложно. Начнём с того, что некоторые блокбастеры не поддерживают сверхширокие мониторы. Например, Metal Gear Solid V не знает о существовании 3440×1440, идёт ли речь об оконном или полноэкранном режиме. Никакими ухищрениями в таком формате его не запустить. Ряд хитов нетрудно адаптировать к экзотическому разрешению благодаря пользовательским патчам (а заодно получить бан в мультиплеере). Какие-то релизы без «костылей» запускаются в 21:9, но с проблемами: сдвигается интерфейс, криво отображается меню… А ведь есть ещё один нюанс — производительность.

Если сравнивать 1920×1080 и 2560×1080, любому понятно: во втором случае возрастает нагрузка на видеокарту. Но что, если сопоставить 2560×1440 и 2560×1080? Казалось бы, ответ очевиден: меньше пикселей — выше значение fps. Но и тут всё не так просто.

Производительность зависит не только от разрешения, но и от оптимизации движка.

Существует популярный миф о том, что разработчики тратят уйму времени и денег на адаптацию проектов под возможности популярного железа. С одной стороны, логично: если у большинства игра будет «летать», то и отзывы окажутся положительными. С другой — без смелых экспериментов банально остановится прогресс. Поэтому появляются блокбастеры с трассировкой лучей, поддержкой свежих DirectX и сверхшироких разрешений. Само собой, всё это высокотехнологичное добро может работать не так шустро, как раньше. Технологии нужно время, чтобы устояться и избавиться от «детских болезней», а студиям — научиться правильно применять новые фишки.

Финальный тест:

Ну … насколько высоко VRAM я могу получить ?!

После многих минут блуждания по моему серверу в Minecraft как на виртуальных машинах, так и на хост-клиентах, я, в конце концов, использовал 1685 МБ, когда все начало сильно выравниваться. Еще через много минут я смог набрать 1869 МБ, и тогда он не сдвинулся с места. Даже с поршнями в разные стороны и огненной чертой вокруг меня. Даже после такого ВЫСОКОГО использования памяти игра все еще игралась на 100% как на хосте, так и на виртуальной машине;

52 FPS соответственно. Я сделал это Я вытащил Minecraft. Дважды На одной машине!

Итак, я запустил Skyrim. Когда я свернул клиент MC своего хоста, мой VRAM только уменьшился до 1837 МБ.

Вне страны Скайрима мне удалось получить в общей сложности 2636 МБ памяти, в то время как Minecraft VM все еще работал со скоростью

50 FPS. Я не измерял FPS Скайрима, но он был заметно высоким.

Раздраженный отсутствием пика, я свернул Skyrim, опустившись до 2617 МБ, и открыл Civ 5, использующий DX 11. Как только он был загружен, мой VRAM увеличил размер до 2884 МБ, и мне было предложено открыть окно «У вашего компьютера недостаточно памяти …», которое указывало на процесс Java (сервер или клиент), однако системная память была только 9,77 ГБ из 16. Я загрузил свою сохраненную игру, и она сделала это! Я получил максимум 3072 МБ! Мой второй экран стал пустым, и мой первый экран начал яростно мигать и имел уменьшенное разрешение. Опасаясь за свою карту, я быстро выключил компьютер, но не раньше, чем увидел какое-то диалоговое окно с предупреждением «Необращенная память в 0x00 …». До этого момента FPS оставался высоким на обоих экранах.

Что влияет на производительность при супершироком мониторе?

Предположим, ААА-хит нормально запускается с соотношением сторон 21:9. Либо худо-бедно поддерживает отрисовку с незначительными огрехами в интерфейсе и заставках. Вариантов отображения картинки два. Некоторые игры, подобно Overwatch, срежут часть объектов в кадре сверху и снизу, сохранив исходный угол обзора по горизонтали.

Другой вариант — как во многих шутерах и гонках — оставить нетронутой высоту, но добавить недостающие фрагменты по бокам. Разумеется, второй сценарий — это дополнительная нагрузка на GPU. Причём не только по части отрисовки дополнительных точек (относительно разрешения 16:9 с той же высотой кадра), но и затраты ресурсов на генерацию дополнительной геометрии и обсчёт освещения.

Ну что, настало время проверить всё на практике?

Как разобраться в обозначениях типа матрицы

На сегодняшний день существуют три основных типа панелей, используемые во всех ЖК-мониторах: TN, IPS и VA. Каждая имеет ряд отличий, преимуществ и недостатков, среди которых: лучшие углы обзора, быстрый отклик, низкое энергопотребление и т.д.

Самым большим недостатком TN-панелей является их плохое качество изображения при взгляде под углом. Объясняется это поляризованностью света, исходящего от любого ЖК-монитора, максимальная яркость которого достигается только если экран находится прямо перед пользователем. Кроме того, кристаллы располагаются перпендикулярно подложке, что увеличивает расстояние от задней подсветки до лицевой поверхности экрана, что приводит к возникновению эффекта с углами обзора.

При этом TN-технология имеет одно большое преимущество по сравнению с другими технологиями (матрицами) – высокую скорость отклика. Современные панели по TN-технологии имеют скорость переключения от серого к серому менее одной миллисекунды. Это делает ее применение идеальным для игр, где скорость отклика является более важной характеристикой, чем другие параметры изображения.

IPS-технология сделала заметный прорыв в области качества внеосевого просмотра. Но не думайте, что это произошло только потому, что пользователи хотели смотреть на свой монитор сбоку. Основными целями разработки IPS было более низкое энергопотребление, возможность создания больших экранов и лучшей цветопередачи. Результатом улучшения общего качества изображения является то, что экран выглядит гораздо более однородным, особенно при размере более 27 дюймов. Теперь у вас есть возможность организовать свое рабочее место, расположив на столе монитор, который позволит вам увидеть качественное изображение. И для тех, кто работает с многоэкранными системами, вариантов расположения мониторов на рабочем месте становятся больше.

VA (MVA, PVA) характеризуется большими, чем у TN углами обзора и более высокой контрастностью. Но на такой матрице остается «шлейф» от силуэтов в динамических сценах игр или фильмов.

Панели с IGZO транзисторами снизили свое присутствие в современных мониторах. Производители стали отказываться от них ввиду несущественных достоинств (почти идеальные углы обзора), некоторых неприятных недостатков (неравномерность рабочего поля) и более высокой цены в сравнении с IPS и *VA с обычными транзисторами. К тому же производством таких панелей занималась только компания Sharp, находящаяся сейчас не в лучшем финансовом положении.

Методика тестирования

Испытания будем проводить на двух мониторах, используя пять разрешений экрана. За 16:9 отдуваются 3840×2160 (4K), 2560×1440 (WQHD), 1920×1080 (Full HD), запущенные на AOC AGON ag271ug. За 21:9 — 3440×1440 (1440p UltraWide) и 2560×1080 (1080р UltraWide), дисплей для тестов — AOC AGON ag352ucg. Игры возьмём разные: свежие, старые, с хорошей оптимизацией и не очень. Сделаем три прогона каждого из тестов, медианный результат занесём в таблицу.

Процессор Intel Core i7-7820X

Оперативная память 64 ГБ DDR4 GeIL EVO X

Накопитель NVMe SSD Intel 760p

Видеокарты MSI GeForce GTX 1080 Palit GeForce GTX 1080 Ti Palit GeForce RTX 2080

Блок питания Cooler Master V1000

Корпус Cooler Master Cosmos II

Поскольку UltraWide-разрешения по сравнению со стандартными немного увеличивают угол обзора, в кадр попадает чуть больше объектов. Однако многие движки отрабатывают этот этап построения картинки примерно за одно и то же время — вне зависимости от разрешения или соотношения сторон. Проверить несложно: нужно выяснить, насколько больше точек необходимо обсчитать при отрисовке, разделив соответствующие площади изображений (2560х1080 и 1920х1080 или 3440х1440 и 2560х1440) и сравнив среднее время кадра (количество fps / 1000). Если результат измерений вписывается в теорию, дополнительная геометрия кадра никак не влияет на производительность. Не вписывается — влияет.

В гонках изменение FOV влияет очень сильно: на краях кадра много объектов, к которым применяются сложные эффекты вроде размытия.

Проверяем арифметику другим путём. Теоретически, среднее арифметическое производительности из разрешений 1920х1080 и 2560х1440 должно быть близко по значению к результатам 2560х1080. По очевидным причинам — суперширокое разрешение по длине совпадает с WQHD, а по высоте — с Full HD, ведь общее число отображаемых пикселей сопоставимо. Справедливо и обратное: среднее арифметическое из 3440х1440 и 2560х1080 близко к 3000х1260 (3,78 Мп). В мониторах такое соотношение не используется, зато по итоговой площади близко к 2560х1440 (3,68 Мп). Следовательно, при сравнении этих результатов мы поймём, насколько сильнее грузит систему дисплей 21:9.

С математикой покончено. Перейдём к результатам измерений?

Какое оптимальное соотношение сторон у монитора

Сейчас уже не почти не встретишь почти квадратные мониторы со сторонами 5:4 и 4:3. На прилавках магазинов в основном широкоформатные экраны 16:10 и 16:9. Они более удобны, как для работы с табличными данными, так и для просмотра широкоформатных фильмов. Еще бывают мониторы с ультрашироким форматом 21:9. Такие мониторы больше подойдут для тех, кому необходимо открывать большое количество окон: инженерам-проектировщикам, пользователям, занимающимся видеомонтажом или для сравнительного анализа чего-либо. Однако основной характеристикой, которая отличает одну модель монитора от другой, является разрешение.

Что показали испытания

Средние значения по 9 играм следующие: при апгрейде с Full HD на его суперширокий вариант (2560×1080) производительность падает примерно на 18±2%, переход с WQHD на UWQHD (3440×1440) отъедает 15±2%. То есть при смене монитора на аналогичный по высоте вы потеряете около 16% fps. Влияния большего числа пикселей на время отрисовки одного кадра никто не отрицал, но из чего она складывается?

Среднее арифметическое фреймрейта из супершироких 3440×1440 и 2560×1080 по 9 играм на трёх видеокартах оказалось на 25±2% меньше реальной производительности в разрешении 2560×1440. С учётом потенциальной ошибки в 2% из-за разницы в реальном количестве точек — и того больше: 27±2%. Аналогичные расчёты для среднего арифметического из 1920×1080 и 2560×1440 для выяснения «теоретической» производительности 2560×1080 с коррекцией ошибки показало всего -5±2%. То есть дополнительные объекты гораздо сильнее грузят видеокарту, чем изменившееся соотношение сторон.

Осталось понять, виной тому «лишние» треугольники моделей или же расчёт освещения. Отклонение среднего теоретического времени кадра от реально полученного в измерениях составило менее 5%. Эта цифра находится далеко за порогом значимости в рамках исследования: этап подготовки геометрии практически не заметен на фоне текстурирования и пост-обработки.

Таким образом, миф об оптимизации развеян на практике.

Этой проблемы нет у современных блокбастеров, полностью поддерживающих UltraWide-разрешения. Ведь GPU всё равно бьёт картинку на квадратные фрагменты в момент обсчёта. Куда сильнее влияют дополнительные объекты в кадре и естественный рост нагрузки из-за большего числа точек на дисплее.

• Quadcore 2600k при 5 ГГц
• MSI 580 GTX Lightning Xtreme Эта версия работает на MSI выше, чем стоковая, но я сам не разгонял ее для этого теста
• Эта версия имеет 3 гигабайта DDR5
• Версия драйвера 304.79; полностью чистая установка

Один подключен через HDMI, другой подключен от DP-выхода через пассивный адаптер к HDMI-входу

Как подключить монитор: какие существуют видеовходы

Чем больше у монитора различных разъемов, тем больше вариантов подключения и использования монитора. Рассмотрим самые необходимые и популярные варианты интерфейсов подключения монитора к внешним устройствам.

VGA. Стандартный аналоговый интерфейс подключения монитора к компьютеру, который хоть и устарел морально, но будет еще долго использоваться, так как таким разъемом оснащены все даже самые старые компьютеры.

DVI-D. Широко распространенный разъем цифрового подключения, который позволяет выводить цифровой видеосигнал без звукового сигнала с видеокарты без преобразования его в аналоговый. Благодаря этому на мониторах, особенно с большой диагональю, получается более четкое и резкое изображение.

DVI-I. Обновленный вариант DVI-D-разъема, который все чаще встречается в последних моделях мониторов. Поддерживает 2 типа сигналов: и аналоговый, и цифровой.

HDMI. Наиболее популярный сейчас интерфейс из-за своей универсальности и способности передавать видео и многоканальный звук в цифровом формате.

Display Port. Также предназначен для передачи видео и аудиосигналов в цифровом формате, но в отличие от DVI и HDMI, он обладает более широким каналом передачи данных и большей длиной кабеля.

USB. В дополнение к стандартным разъемам некоторые производители оснащают свои мониторы и этим интерфейсом. Новейшие модели могут воспроизводить мультимедийный контент (фото, музыку и видео) напрямую с флеш-накопителя, без необходимости подключения его к компьютеру.

Scart, S-Video, AV. Аналоговые разъемы, которыми могут быть оснащены мониторы с ТВ-тюнером и встроенными динамиками. Они обычно используются для подключения кассетных видеокамер, тюнеров, простейших DVD-плееров и другой устаревшей аудио- и видеотехники, в которой нет современных видеовыходов.

Насколько важна контрастность у мониторов

Контрастность экрана – соотношение цвета самой яркой точки экрана и самой темной. Различные производители по-разному оценивают этот критерий, но, в любом случае, чем выше этот параметр, тем темнее выглядят на экране затемненные и черные изображения. Минимальный уровень контрастности составляет 300:1, значение 600:1 считается средним, 1000:1 – хороший показатель, а все, что выше – это уже отличный уровень. Для тех, кто работает с изображениями, оптимальным вариантом будет значение выше 5000:1. Некоторые производители для привлечения клиентов идут на хитрость и указывают показатель «динамической контрастности», который позволяет улучшить качество картинки. Но этот показатель не имеет ничего общего с реальной контрастностью экрана. Поэтому если вы видите нереальные цифры 10000:1 или выше – понимайте, что это просто маркетинговый ход, и желание производителя продать вам свой товар.