Por que o VRR não é uma solução mágica para corrigir o desempenho ruim

Tudo começou em 2013 com a chegada do Nvidia G-Sync – a primeira forma de tecnologia de exibição de taxa de atualização variável (VRR). Em vez de tentar sincronizar, ou não sincronizar a saída da GPU com sua tela, o hardware host assumiu o controle – iniciando uma nova atualização de exibição quando a GPU estava pronta com um novo grama. A trepidação da sincronização vertical não aconteceu, o screen-tearing (em geral!) desapareceria. O FreeSync e o HDMI VRR seguiriam, mas essencialmente todos eles fizeram a mesma coisa – suavizando os níveis de desempenho variáveis ​​e proporcionando uma experiência de jogo superior. Mas sejamos claros: o VRR não é uma cura para tudo. Não é um salvador para o desempenho ruim do jogo. Ele tem seus limites e é importante entendê-los e, no processo, obteremos uma melhor compreensão do desempenho de forma mais geral – e por que a taxa de quadros não é que importante em comparação com outras métricas mais granulares.

Vamos falar sobre o básico do VRR. Os monitores têm uma taxa de atualização nativa – seja 60 Hz, 120 Hz, 165 Hz ou qualquer outra. Sem VRR, você tem opções limitadas para uma jogabilidade suave e consistente. Primeiro, há a ideia de combinar a taxa de quadros do jogo com a taxa de atualização da tela. Cada atualização do monitor recebe um novo quadro. O exemplo mais popular disso é o conceito de “60 quadros bloqueados por segundo”, em que um novo quadro é gerado a cada 16,7 ms para corresponder à taxa de atualização de uma tela de 60 Hz – algo realmente complicado de entregar em consoles enquanto maximiza suas capacidades.

Em segundo lugar, você pode pedir ao seu hardware para oferecer um divisor limpo da taxa de atualização – o exemplo clássico é um jogo de 30 fps rodando em uma tela de 60 Hz. Nesse caso, cada atualização recebe um novo quadro do hardware de origem. Há problemas com isso, como fantasmas, por exemplo, mas esse é o compromisso clássico para manter a consistência quando não é possível igualar a taxa de atualização.

Finalmente, há outra opção menos desejável: ignorar completamente a taxa de atualização da tela e simplesmente bombear o máximo de quadros que puder desligando o v-sync. Conforme novos quadros são entregues enquanto a tela está em processo de atualizaçãovocê obtém tela rasgada – imagens parciais sendo apresentadas em qualquer atualização de tela.

A taxa de atualização variável (VRR) resolve todos esses problemas, pois o monitor cede o controle de sua taxa de atualização para a GPU. Quando um novo quadro conclui a renderização na GPU, ele aciona uma atualização no monitor. Supondo que o tempo gasto para calcular o quadro seja semelhante em duração ao último, você pode efetivamente executar em taxas de quadros arbitrárias e a percepção do usuário é de jogos suaves, consistentes e sem falhas, sem estar vinculado a nenhuma meta de desempenho específica.

Eu digo, “jogos sem tearing” – mas há limitações e ressalvas. Cada tela tem uma faixa de VRR: 48 Hz a 60 Hz ou 48 Hz a 120 Hz são exemplos comuns. Se o desempenho do jogo estiver acima ou abaixo da faixa, as coisas ficam um pouco complicadas. Se o desempenho do jogo exceder o limite superior, o screen-tearing retorna – então ativar o v-sync neste ponto limita as taxas de quadros à faixa de limite superior da tela. Se um jogo cair abaixo dos limites inferiores, o LFC (ou compensação de baixa taxa de quadros) entra em ação, dobrando, triplicando (ou mais) o quadro existente para manter a taxa de atualização dentro da janela VRR.

Se o LFC não for suportado – como visto no VRR de nível de sistema de 60 Hz no PlayStation 5 – o v-sync retorna, assim como a trepidação e isso não é ótimo. E mesmo se o LFC é funcionando, você pode notar fantasmas em baixas taxas de quadros devido à mesma imagem projetada em várias atualizações de tela. Outros problemas? Alguns monitores exibem cintilação ao se mover rapidamente por taxas de atualização variáveis. Por fim, o VRR funciona melhor quando o desempenho é limitado para permanecer abaixo dos limites superiores do intervalo do VRR com a otimização do jogo garantindo que o LFC seja um método de último recurso.

E mesmo assimvocê pode enfrentar problemas porque o conceito de taxa de quadros e taxa de atualização são termos amplos e abrangentes que não fazem um trabalho particularmente bom de abranger a variabilidade granular do desempenho do jogo. Vamos colocar desta forma – em teoria, um jogo de 30 fps fornece um novo quadro a cada 33,3 ms para uma jogabilidade consistente. No entanto, 29 quadros a 16,7 ms seguidos por uma gagueira massiva de 518 ms ainda são 30 fps – mas apresentam 60 fps com bolsões contínuos de gagueira. Talvez seja um exemplo exagerado, mas considere isto: se a janela VRR de uma tela for de 48 Hz a 60 Hz, a VRR só funciona com quadros entregues dentro de uma janela de 20,8 ms a 16,7 ms. Isso é realmente muito apertado – e basta dizer que é muito, muito fácil para uma gagueira de travessia ou uma gagueira de compilação de shader persistir por mais de 20,8 ms. Muito mais tempo. Nesses cenários, o VRR não pode fornecer um desempenho bom, suave e consistente. O VRR não pode “consertar” o tipo de gagueira flagrante sobre a qual falamos frequentemente em artigos e vídeos da Digital Foundry.

Monitores com janelas de taxa de atualização variável de 48 Hz a 60 Hz dominaram durante os primeiros dias da tecnologia VRR, mas hoje em dia estamos em 120 Hz e acima, para 240 Hz e além. E enquanto o desempenho da GPU e até mesmo da CPU pode fornecer o tipo de força bruta para entregar taxas de quadros tão altas, isso só serve para tornar essas enormes gagueiras ainda mais perceptíveis: quanto maior seu nível de desempenho, mais perceptível a gagueira. Frequentemente vemos gagueiras na faixa de 30 ms e acima. Rodando a 120 Hz, você está em 8,3 ms. Em 240 Hz, são 4,17 ms por quadro. Você não pode deixar de notar esses quadros mais longos.

A gagueira também pode se manifestar de maneiras menos problemáticas – mas ainda perceptíveis. Se você estiver executando bem em uma janela de 200-240 fps, isso é uma variação de cerca de 0,8 ms por quadro. 160-240 fps? Isso será uma variação de 2,1 ms. Apesar do que parece ser um vasto abismo na taxa de quadros, o VRR ainda pode funcionar bem. No entanto, as variações podem aumentar e chegar a um ponto em que são perceptível, mesmo se você estiver permanecendo dentro da taxa de atualização variável da tela. É especialmente perceptível se você estiver constantemente mudando entre os tempos de quadro, pois será apresentado de uma maneira não consistente e intermitente. Isso pode acontecer com erros de animação ou se a CPU estiver no máximo – geralmente uma das principais causas de interrupção.

Eu falo sobre vários exemplos no vídeo incorporado, mas o ponto principal é que é por isso que discordo da ideia de que VRR pode “consertar o desempenho de um jogo”. Ele tem limites. Se um jogo tem uma taxa de quadros que não é muito variável e tempos de quadros que são muito consistentes e mudam apenas gradualmente, VRR fará com que pareça mais suave do que seria sob uma taxa de atualização fixa. Um ótimo exemplo disso está em Dragon’s Dogma 2 com seu último patch, onde os tempos de quadros do console são geralmente consistentes e a baixa variabilidade da taxa de quadros geralmente mantém a aparência suave com VRR, contra uma experiência insatisfatória em uma tela não VRR.

No entanto, o VRR não pode consertar um jogo que tenha problemas com tempos de quadro ou oscilações drásticas na taxa de quadros dependendo da cena. Star Wars Jedi: Survivor e vários jogos UE5 vêm à mente junto com o remake de Dead Space para PC. A utilidade do VRR diminui drasticamente aqui, pois a tecnologia não consegue suavizar efeitos de gagueira relativamente grandes.

Então o que tudo isso significa? Para mim, isso significa que VRR não é uma solução mágica. Não podemos desculpar os problemas de um jogo agora que as telas VRR estão se tornando cada vez mais comuns. VRR não pode consertar um jogo. No entanto, VRR continua sendo uma tecnologia crucial, pois você não precisa mais perseguir obstinadamente uma meta de desempenho fixa para jogos consistentes – e, por sua vez, isso diminui radicalmente a importância da taxa de quadros como uma métrica. A grande maioria dos monitores de PC apresenta tecnologia VRR, então eu diria que a consistência do tempo de quadro junto com descrições subjetivas de persistência de imagem importam muito mais quando se trata de caracterizar o desempenho do jogo. O desafio é estabelecer métricas que sejam facilmente compreensíveis por um público que passou a aceitar FPS como a medida padrão de desempenho há décadas – mas isso é importante o suficiente para que dediquemos tempo e esforço consideráveis ​​para acertar, e a mudança tem que vir, mais cedo ou mais tarde.