影像順暢度深度解析：破解 FPS 盲點、找出影像頓呆的主因

錯誤畫格造成撕裂

NVIDIA在官方提供的測試指南中提到，當遺失畫格產生時，畫面會由後續的畫格遞補，表現在色條資訊上，就是其中幾個顏色會被略過，以附圖為例，畫面缺少由橄欖色代表的畫格。筆者在測試期間也曾遇到遺失畫格的狀況，但是狀況時間皆持續超過1張畫格的顯示時間，從色條資訊來看，就是在幾張畫格皆為同一顏色後，直接跳至其他顏色，由於無法於靜態圖片中展示此一情況，因此引用測試指南中圖片做為說明。

侏儒畫格則是在多GPU環境下，某畫格顯示於螢幕的時間過短，其產生的原因與遺失畫格不同，但是造成的影響卻相同，會讓畫面產生撕裂狀況。或許讀者會有問題，為什麼這些狀況都會造成撕裂？

會產生撕裂的主因，是在螢幕在同一次更新中，顯示了多張由顯示卡繪製的畫面，由於這些畫面會有些許的時間差（FPS為60幀時為16.7ms），所以畫面中移動的物件會因前後畫格的時間差，落在不同位置，前後畫格交接處就會產生撕裂。然而遺失畫格是在在第一畫格顯示後，直接跳到第三畫格，侏儒畫格雖然會顯示第二畫格，不過其上下端交接處都會產生撕裂，所以影響畫質的狀況更為明顯。

▲侏儒畫格只會發生於多GPU環境，畫面中的綠色色條異常短，且在與前後畫格交接處造成畫面撕裂。

分析真實影像數據

以下面的測試圖表為例，在測試的過程中FPS表現相當不穩定，大部分的frame time（畫格描繪需時）分佈於14至20ms之間，介於16ms上下，但是當效能瓶頸產生時，frame time高鋒值高達665ms，其停頓時間超過半秒以上，對於視覺感受影響相當嚴重。瞬間最小FPS的波動幅度也很大，介於15～40幀之間，流暢度有待加強，這些精確的FPS是FRAPS不容易測到的。

最後1張圖表可以看到遺失畫格與侏儒畫格的分部狀況，這張圖表也正是FCAT最大的價值所在。由於FRAPS無法判定遺失與侏儒畫格，所以測得之FPS會有以少報多的狀況，FCAT則可判斷非正常畫格。圖中紅色與黃色部分的上、下緣分別表示FRAPS與FCAT測得的成績，可以看見兩者間差距對於效能判定的影響有多大。

▲此圖為各畫格輸出時間的分佈圖，縱軸是繪圖時間，越高代表繪製該畫格需要較多時間（效能較低）。

▲最低FPS的分佈代表顯示卡運作的穩定性，曲線越接近水平代表效能分佈較為平均，畫面的流暢度趨於一致。

▲這是FCAT測得的FPS效能，黑色曲線代表FRAPS測得的FPS，藍色曲線則為FCAT測得的FPS，差異很大。

結果導向，找出問題

NVIDIA官方表示，開發FCAT之目的在於找到問題，而不是分析問題的成因，於是造成了FCAT的用途真的僅止於將問題測出，無從知道是哪些因素造成這些不正常畫格的產生，需要靠工程師人肉分析，過程相當耗費時間。

即便如此，FCAT仍然提供了有效的方法，可以找出傳統測試方式無法找出的問題，只不過其硬體設備需求太高，讓FCAT除了投入研發工作外，恐怕只能淪為廠商互相攻訐的武器。

FCAT可用於除錯

由於目前絕大多數的遊戲，都是靠遊戲引擎製作，而非從零開始開發，所以當發現繪圖bug時，責任歸屬就落在遊戲引擎廠商、遊戲廠商、顯示卡廠商等3者之間。

NVIDIA官方表示他們會定期針對新推出的遊戲，進行除錯與效能最佳化，工作內容當然也會透過FCAT檢測有無錯誤畫格發生的狀況，雖然FCAT無法直接找出問題成因，但是至少可以鎖定問題發生的時間點，提供比較精確的方向讓工程師做進一部的分析，讓大海撈針的工作有些頭緒可尋。

 

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