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¿Qué es Microstuttering? [Parte 1]

Una nueva mirada sobre la evaluación comparativa de juego

Los nuevos métodos para detectar problemas en algunas configuraciones GPU

Supongo que todo comenzó con una breve conversación que tuve el otoño pasado: yo estaba cenando con Ramsom Koay, el representante de relaciones públicas de Thermaltake. Es un tipo curioso que quería saber la respuesta a lo que parecía una simple pregunta: ¿Por qué alguien necesita una tarjeta de video más rápida, si siempre y cuando utilizando una relativamente más barata se producen perfectamente 30 fotogramas por segundo? Y cuál es el problema con obtener más de 30 FPS, y de todos modos: ¿Quién lo necesita?.

Indiscutiblemente soy el experto en estas cosas, pero honestamente no estaba preparado para contestar a esa pregunta justo en ese momento. Fui tomado por sorpresa y tuve que improvisar por lo que me tomé poco mas de un segundo para pensar en ello y dar mi mejor respuesta. Creo que fue un buen año, ya que de esto van las cosas, con una charla acerca de cómo evitar la desaceleración y mantener una ilusión de movimiento constante. Pero me estaba dando cuenta de algo desagradable, que los resultados que ofrecemos a nuestros lectores en las recomendaciones sobre las tarjetas de video realmente no abordaban el tema que acababa de identificar perfectamente.

Ese pensamiento me quedó grabado y empezó a crecer poco a poco. Yo estaba demasiado ocupado para hacer algo al respecto ya que la temporada de revisión tambaleaba por esta simple cuestión, por lo que decidí hacer un simple ajuste en los procedimientos que utilizaba en mis pruebas: marqué la casilla de verificación en Fraps, esta utilidad sirve para grabar las tasas de FPS que se dan en un juego por lo que se registran los tiempos individuales de FPS durante un lapso de tiempo. En cada una de las revisiones de las diferentes tarjetas de vídeo que siguieron se fueron juntando datos sobre la duración de cada tasa de FPS, que luego se representaran en una tabla.

Finalmente, la semana pasada al final de un verano tranquilo, tuve la oportunidad de tomar algún tiempo para examinar minuciosamente todos los datos en las tablas que había obtenido . Lo que mostraron los datos resultó ser realmente muy esclarecedor y a la vez un poco escalofriante, ya que amenazaba con poner de cabeza algunas de nuestras conclusiones generadas en estudios anteriores. Sin embargo, creo que los resultados valieron la pena compartirlos. De hecho, podrían cambiar la forma de pensar acerca de la evaluación comparativa de video juegos.

¿Por qué los FPS fallan?

Como todos ustedes sin duda saben, casi todos los puntos de referencia en los que se basan los video juegos se centran en una única unidad de medida: Frames per second - FPS (Cuadros por segundo). Los FPS son un resumen instantáneo de rendimiento expresado en términos que son relativamente fáciles de entender. Después de todo, el "Geek" promedio tiende a clasificar a las películas a unos 24 FPS y la televisión a unos 30 FPS, y cualquier jugador de PC que no ha hecho ningún ajuste, probablemente tenga una idea de las diferentes velocidades de cuadros por segundo que se dan en la acción (sensación).

Por supuesto, siempre hay debates sobre los métodos de la evaluación comparativa y el promedio habitual de la puntuación de FPS ha sido criticado en repetidas ocasiones en los últimos años por ser demasiado generalizado y tomado a la ligera. Hemos sido persuadidos durante bastante tiempo por estos argumentos, por lo que hemos proporcionado las tasas de FPS medios y bajos en nuestras evaluaciones comparativas, siempre y cuando sea posible, así como una tabla con la Tasa de Cuadros por Tiempo (Tasa de Cuadros por mili-segundos). Creemos que esta información le dará a la gente una mejor idea del rendimiento en juegos en comparación a un sólo número promedio de FPS.

Sin embargo, hasta incluso este enfoque tiene algunas debilidades obvias. Nos hemos dado cuenta en el momento de obtener los resultados en el FRAPS, que basándonos en otras pruebas estos no parecen cuadrar con nuestra experiencias anteriores. El problema fundamental es que los términos de tiempo de la computadora son diferentes al de la percepción visual humana, por ejemplo un segundo en la computadora es un tiempo muy largo. Un promedio de resultados en un solo segundo puede ocultar algunas diferencias grandes e importantes de rendimiento entre los distintos sistemas.

Para ilustrarlo, veamos el siguiente ejemplo. Es simplemente instructivo y no es real, pero se basa en experiencias que hemos obtenido de las pruebas con los juegos en los últimos años. Los gráficos muestran los tiempos requeridos en mili-segundos para producir una serie de fotogramas en un lapso de un segundo en dos tarjetas de vídeo diferentes:

¿Qué es Microstuttering? [Parte 1]

computadora

El GPU 1 es obviamente la solución más rápida en muchos aspectos. Por lo general sus tiempos están en un marco adolescente, y que por lo general se suman a un promedio de 60 FPS. El 2° GPU es más lento, con Cuadros por tiempo consistentes de alrededor de los 30 mili-segundos.

Sin embargo, la 1° GPU tiene un problema al ejecutar el juego. Digamos que se trata de un problema con la subida de texturas causados ​​por la mala gestión de memoria de los controladores de vídeo, aunque podría ser cualquier cosa, incluso algún problema en el hardware. El resultado del problema es que la 1° GPU se queda atascada al intentar renderizar uno de los cuadros, por una suma de un retraso de casi medio segundo. Si se estaba jugando un juego con esta tarjeta y uno se encuentra con esta situación, sería un gran "tire y afloja". Si hubiera sucedido mas a menudo, el juego sería esencialmente imposible de jugar (con micro-cuelgues y aceleraciones), por lo que no seria fluido.

El resultado final es que el GPU 2 hace un trabajo mucho mejor de proporcionar una ilusión de movimiento constante durante el período de tiempo en cuestión. Sin embargo, hay que ver cómo estas dos tarjetas se comportan cuando se informe de estos resultados en FPS:

nvidia

WOW!. En cuanto al FPS tradicional, el rendimiento de estas dos soluciones en nuestro lapso de tiempo es casi idéntica. Los números nos dicen que no hay prácticamente ninguna diferencia entre ellos. Promediando los resultados en el lapso de un segundo, nos ha hecho absorber y ocultar un defecto bastante importante en el rendimiento del GPU 1.

Digamos que en la GPU 1 había retrasos similares pero ligeramente más pequeños en otros lugares durante la prueba completa, pero esto fue aún peor en su conjunto. Si esto es así, la velocidad media de la GPU 1 para toda la prueba podría ser de mas de 50 FPS, y su velocidad de cuadros mínima sería de 35 FPS, números bastante decentes, según la sabiduría "Geek" convencional. Sin embargo, el juego en esta tarjeta podría ser casi inviable debido a la falta de fluidez.

Si hubiéramos visto este tipo de retrasos durante las pruebas hechas para cualquiera de las revisiones anteriores, probablemente hubiéramos tomado nota de los "tirones" que se dan de vez en cuando en el rendimiento de las distintas soluciones de GPUs, pero probablemente algunas personas habrían mirado los números y listo hubieran seguido en la siguiente tabla, sin prestar atención a nuestros comentarios.

Por ahora, sugiero que vean hacia dónde nos dirigimos. Los FPS no siempre son malos como resumen de los resultados, pero tienen algunas limitaciones obvias debido al lapso de tiempo que suponen. Una forma de superar esta debilidad es mirar dentro de la segunda opción, como acabamos de hacer, observar el momento que se necesita para producir cada "imagen cuadro por cuadro". Si se hace, no es tan difícil. Rayos!, los desarrolladores de juegos lo han hecho durante años, generando el ajuste para los tiempos cuadro por cuadro individuales y también profundizando en la cantidad de tiempo que cada GPU requería después de la llamada del API cuando se producía un solo fotograma.

Tendremos que orientarnos a una nueva forma de pensar. La tabla de abajo debería ayudar. Se muestra una gama de tiempos en mili-segundos y sus tasas de FPS correspondientes, en el supuesto de que esos Cuadros por tiempo se mantuvieran constantes a lo largo de un segundo. Tengan en cuenta que en el mundo de los Cuadros por tiempo individuales menor es mejor, por lo que un Cuadro en el umbral de los 30 ms es más deseable que uno en los 60 ms.

ati

Hemos incluido varios umbrales obvios en la tabla, entre ellos el de los 16,7 ms corresponde a una velocidad constante de 60 fotogramas por segundo (FPS). La mayoría de los monitores LCD en estos días requieren una entrada a 60 ciclos por segundo o 60 Hz, así que por debajo del umbral de los 16,7 ms solo pueden ser de uso limitado por algunos usuarios.

Con eso dicho, no soy un creyente en el mito popular de que las velocidades por encima de 60 FPS no tienen sentido. De alguna manera, la gente parece que confunde los límites de las tecnologías de visualización actuales (que son bastante bajos) con los límites del sistema visual humano (que son mucho más altos). Si no me creen, sólo es necesario una sencilla prueba para probar esto: poner dos ordenadores lado a lado, uno con una pantalla de 60Hz y el otro con una pantalla de 120Hz. Ir al escritorio de Windows y arrastrar una ventana alrededor de la pantalla en cada monitor. Me pregunto con asombro cómo la pantalla de 120Hz produce una fluidez fácilmente observable más alta en la animación que el de 60 Hz. En los juegos del tipo Twitch (en los que el jugador debe reaccionar rápidamente) una tasa de refresco de 90Hz o más, probablemente sería más útil para el jugador más rápido (y tal vez el más joven) entre todos nosotros.

En el otro extremo de la escala, tenemos la intrigante cuestión de qué tipo de tasa de cuadros por tiempo es aceptable antes de que la ilusión del movimiento comience a desmoronarse. Las películas en el Cine son uno de los ejemplos más lentos que tenemos en estos días, con una velocidad constante de tan sólo 24 FPS o 42 ms por cuadro. Para aplicaciones gráficas como juegos que implican la interacción, no creo que nos gustase ver velocidades de cuadros por tiempo más altas que esa. Lo que estoy resaltando aquí, es mi sensación de que una tasa de cuadros por tiempo de 50 ms es probablemente una marca negativa contra el desempeño de un sistema de juego. Mantenerse por encima de esos valores por mucho tiempo, haría que la velocidad de fotogramas se reduzca a 20 FPS y que la mayoría de la gente se comience a cuestionar si necesitan actualizar sus sistemas.

Con estas consideraciones en mente, echemos un vistazo a algunos datos de tiempo de un juego real, para ver lo que podemos llegar a aprender.

Nuevos métodos: algunos ejemplos

Nuestro primer conjunto de datos viene de nuestra revisión de la GeForce GTX 560 Ti. Hemos publicado esta revisión a principios de este año, por lo que los conjuntos de datos que utilizamos en ella son un poco anticuados a estas alturas, pero los resultados deberían bastarnos para probar algunos nuevos métodos. Vamos a estar reviendo los resultados en el Battlefield: Bad Company 2, la configuración de calidad de la imagen que usamos para las pruebas se mostrarán a continuación.

intel

Curiosamente, aunque es un banco lleno de datos, podemos trazar la de cuadros por tiempo de cada tarjeta de vídeo con bastante facilidad, al igual que lo hemos trazado con los FPS en el pasado. Una gran diferencia es que la tasa de cuadros por tiempo inferior es la más deseable, por lo que vamos a analizar estas tablas de manera diferente. Por ejemplo, la línea de color verde brillante de la GeForce GTX 570 es el resultado más deseable de cualquiera de las tarjetas GeForce.

amd

radeon

Como se puede ver, a pesar de que los datos se acumularon bastante bien apretados y en conjunto, los valores extremos como las tasas de cuadros por tiempo especialmente altas pueden ser agrupadas con facilidad. También se observa que las tarjetas de mayor calibre tienden a producir más cuadros por mili-segundos, por lo que hay mas transferencia de datos en las soluciones de mayor rendimiento.

windows 10

También se podrían alinear un par de competidores directos en un gráfico de comparación cabeza a cabeza. De todas maneras, creo que esta última tabla arroja un resultado muy bien ilustrado donde se muestra qué tan igualadas están estas dos tarjetas de video. La GTX 560 Ti es notablemente más rápida sólo en un corto periodo de cuadros desde el 2150 hasta el 2250 más o menos, a excepción de un valor extremo de la Radeon en torno al cuadro 500. Vamos a poner la lupa allí y echar un vistazo más de cerca.

percentil

micro stuttering

Este resultado del mundo real se complementa con nuestro ejemplo teórico anterior, a pesar de que la pequeña demora en la velocidad de los fotogramas de la Radeon no parece ser tan larga después de todo. Obviamente, un promedio en los FPS de ambas tarjetas no capturaría la diferencia entre ambas.

De hecho, echen un vistazo a las dos tasas de cuadros por tiempo siguientes luego del retraso a los 58 ms, son demasiado bajas. Esto es probablemente porque la tarjeta de vídeo está utilizando "TRIPLE BUFFER", por lo que la renderizacion de los dos marcos siguientes no fue bloqueada por la espera del marco anterior. Si se tienen en cuenta sólo los tres cuadros juntos, se diría que la tasa de cuadros por tiempo promedio es de los 23 ms. Sin embargo, lo que sucedió en la tasa de cuadros por tiempo de los 58 ms podría interrumpir el flujo del juego.

Ahora bien, no quiero exagerar la importancia de un solo incidente de esta manera, pero con todos estos datos a nuestra disposición, fácilmente podríamos preguntarnos si es parte de un patrón más amplio.

microstutter

Aquí estamos contando con nuestras cinco sesiones de 60 segundos de Fraps aplicada a cada tarjeta. Como ustedes pudieron haber inferido por la lectura de las tablas en la parte superior de la página, las Radeon no se ven afectadas por un problema terrible, pero corren con un "tirón" de menor importancia una vez cada 60 segundos de sesión con la notable excepción de la Radeon HD6970. Por el contrario, las GPUs de Nvidia ofrecen resultados más consistentes. Ni siquiera la vieja GeForce GTX 260 produce un solo "tirón".

Si ustedes están buscando jugar partidas multijugador en algunos juegos, en el que los tiempos de reacción son de suma importancia (First Person Shooter), es posible que deseen asegurarse de que su tasa de cuadros por tiempo es consistentemente baja. Arrancando en el umbral por debajo de los 20 ms (o el equivalente a los 50 FPS), según lo pretendido podemos separar las distintas soluciones fácilmente.

¿Qué es Microstuttering? [Parte 1]

Sólo dos tarjetas, la GeForce GTX 570 y Radeon HD 6970, producen casi todos sus cuadros en menos de 20 ms. Si usted es un aspirante a jugador profesional, tendrá que decidir entre conseguir una tarjeta de vídeo con mucho músculo o hacer lo que todos hacen: bajar la calidad de la pantalla tanto como sea posible para garantizar un rendimiento sólido.

Contar fotogramas en el umbral de los 50 ms es bueno, pero realmente no captura todo lo que quisiéramos. Queremos saber acerca de los valores extremos, pero lo que realmente hay que saber entender es qué tan bien una tarjeta de video mantiene la ilusión del movimiento continuo.

Una manera de abordar esa pregunta sería imitar la evaluación comparativa de los servidores. En ese mundo es muy común medir el rendimiento de los sistemas de procesamiento de gran cantidad de transacciones. Muchas veces la tasa de transacción absoluta es menos importante que la entrega de las latencias de operación consistentemente baja. Por ejemplo, un claro ejemplo seria el de los Xeons baratos que obtienen el promedio más alto de peticiones por segundo, contrastados con los caros "Big Iron" Xeon que mantienen bajos los tiempos de respuesta bajo carga. Podemos cuantificar esa realidad mirando el tiempo de respuesta en percentil 99, que suena como un montón de grandes palabras, pero es un concepto fundamentalmente simple: para cada sistema, el 99% de todas las solicitudes fueron procesadas en cuestión de mili-segundos X. Cuanto menor sea ese número, más rápido sera el sistema en general. (Descartando que el 1% nos permite filtrar los demás datos incoherentes).

Por extraño que parezca, queremos hacer la misma pregunta básica acerca del rendimiento en juegos. Queremos garantizar que nuestras configuraciones tengan tasas de cuadros por tiempo consistentemente mas bajas, y de lograrlo sería sin duda más importante que el logro de la más alta tasa de FPS.

computadora

nvidia

Afortunadamente, en este caso, nuestra tasa de cuadros por tiempo en percentil 99 muestra muy de cerca los resultados que reflejan las tasas de FPS promedio. Las tarjetas están clasificadas en el mismo orden, con diferencias similares entre ellas. Este hecho nos dice varias cosas. En particular, las tarjetas con FPS altos también producen coherentemente tasas de cuadros relativamente bajas. Lo contrario también es cierto: las tarjetas con menor promedio de FPS están dando mayores tasas de cuadros por tiempo. Ninguna de las tarjetas están mostrando variaciones extrañas ni altas, ni bajas. Como resultado, podemos decir que estas tarjetas están haciendo un buen trabajo en mantener la ilusión de movimiento a algo cercano a su promedio en FPS.

Además, creo que este resultado confirma el uso de la tasa de cuadros por tiempo en percentil 99 como una especie de complemento al promedio de FPS normal. Si todo va como debe ser, una tarjeta de video entregando alta velocidad de fotogramas debería lograr también bajos marcos de tiempo. Por supuesto, ésta es una manera muy "Geek" para analizar los datos, pero verán por qué es tan importante dentro de poco.


MUCHAS GRACIAS POR LEER HASTA EL PROXIMO POST DE LAS PARTE 2, 3, 4 y 5. LOS MANTENDRÉ AL TANTO. SALUDOS COMUNIDAD.

¿Qué es Microstuttering? [Parte 2]:

http://www.taringa.net/posts/info/19137527/Que-es-Microstuttering-Parte-2.html

¿Qué es Microstuttering? [Parte 3]:

http://www.taringa.net/post/info/19139139/Que-es-Microstuttering-Parte-3.html

¿Qué es Microstuttering? [Parte 4]:

http://www.taringa.net/posts/info/19141443/Que-es-Microstuttering-Parte-4.html

¿Qué es Microstuttering? [Parte 5]:

https://www.taringa.net/posts/info/19143879/Que-es-Microstuttering-Parte-5.html


Obtenido de la pagina web: http://techreport.com/.
Traductor: Google.

HASTA LA PRÓXIMA.

1 comentario - ¿Qué es Microstuttering? [Parte 1]

TNToni +1
Muy buen post!
Gracias por compartir
josesitojosefo +1
Gracias a vos por pasarte!!!. Si deseas ver habrá más partes 1 por día al menos.
TNToni +1
@josesitojosefo Más bien, viejita!