【游戏知识】当你打“王者农药”卡到坑时，你可以这样装X

前言

（本文部分参考了中嶋谦互——《网络游戏核心技术与实战》）
大家在玩游戏时都经历过游戏卡顿，游戏不能流畅运行，最后导致游戏体验很差的经历。无论是多人竞技的网络游戏（MOBA），还是一些大型的单机游戏，一定都出现过这个问题。例如很火的LOL，王者农药，和各大单机游戏。

我们从小就会说游戏很卡，那当我谈论卡时，我们究竟在谈论什么？

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神秘的帧

说到帧这个东西，所有人第一个想到的应该是电影或者动画的专业术语“帧”。实际上，游戏里的帧并不神秘，此帧就是电视电影动画里的“帧”。（帧也简称为FPS，不是第一人称射击那个FPS）

说帧有什么意义？必须先说明游戏是什么。其实游戏的整体逻辑很简单，就是用游戏客户端根据玩家的输入数据，进行计算，最后为玩家播放动画！

而播放动画的原理实际和电影差不多，图像按照帧来进行播放。我们都知道人眼具有视觉暂留现象，所以，人眼看到的任何动画刷新每秒都要超过一定次数时，就会看到连续的动画。这个次数即帧数。
电影每秒播放24帧画面。而游戏根据具体场景每秒播放30帧到60帧
（原因后面解释）

这就是游戏播放画面的原理，每秒播放60帧画面，使我们看到的图像连续流畅。
所以，我们说游戏画面卡（注意是画面卡）时，通常都是说播放帧数达不到要求，看到的动画不连续。

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为什么会卡

解释为什么会卡之前，我个人愿意把卡顿分为两类。一类是单纯的画面卡顿；另一类是游戏计算的整体卡顿。
1. 单纯画面卡顿
单纯游戏画面卡顿的情况，通常是因为显卡，主要即GPU，在显示和渲染图像上能力不足造成的（计算机上的画面必须通过显卡进行渲染才能显示），每秒无法播放完所有画面。而游戏计算运行的速度正常，每秒能够正常产生帧。
2. 整体卡顿
根据画面要求的最小帧数我们可以得出，游戏中任何一个和计算机交互的操作都要在1/60 即 16毫秒内完成。如果时间延迟较大，那么图像就会出现卡顿。
我们都知道一些MOBA游戏，玩家的数据是通过网络共享的，个人的数据也通过网络确认。所以，一旦网络延迟，使数据无法在16ms内完成传输，就会出现我们地图上显示的坐标和其他玩家的不同，出现瞬移，我们的操作无效等…

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屏幕刷新频率

你可能会注意到一个问题，那就是计算机显示器的屏幕刷新频率是60次/s。（一些职业玩家的屏幕刷新率是144）这就是说，如果是一台普通的显示器，在硬件上每秒只能播放60个画面。而帧数越高游戏越流畅，经常也能观察到游戏中的FPS实际远超60。那么这到底有什么意义？
首先要说明，帧数并不是越高越好。由于屏幕的刷新频率和帧数产生不统一，就很容易出现“画面撕裂”现象——显示器将多个帧放在同一个画面显示——两个画面不同意，开起来图片好像撕裂了。
为了解决这个问题，有两种方式。一种，提高显示器的刷新频率。另一种，开启游戏的垂直同步功能——渲染所有帧后，丢弃一些帧不输入给显示器，保证输出的FPS为60（俗称：锁60）。

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游戏为什么要60帧？

前面提到电影每秒只需要播放24帧，人观看时就会觉得十分流畅。而游戏保持24帧时就会有明显的卡顿，至少需要30帧以上，60帧才能保证流畅。
原因在于，以下几点。
1. 动态模糊
玩过单反的都知道一个词，叫安全快门。它保证拍摄出的画面是清晰不模糊的。游戏中的每个画面都是通过GPU渲染的清晰无比，相当于 1/无穷大 的快门时间。
而电影画面的拍摄，难免拍摄到模糊的画面。人脑会自动通过模糊的画面补全一段时间的影像，而完全清晰的则不会。这是要提高帧数的原因之一
2. 帧率大小
如果在显示器上，一个点每次移动一个像素，那么我们看到的画面就是很流畅的。而如果一个点每次移动10个像素，在同样的帧数下看，就会有跨度，不够流畅。
因此，为了画面精细，每次要尽可能少的移动像素。这就需要提高画面帧数。
3. 其他原因
还有一些其他的人眼视觉和GPU稳定性原因

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总结

通过上面的解释，应该可以得出结论——游戏实际是一个播放指定动画的过程，为了游戏的流畅，要求游戏每秒播放30至60帧画面。
当游戏卡顿时，通常是由于GPU无法渲染这些帧数的画面，或因为计算本身较慢造成无法生成画面。

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参考文章

对于帧数锁定和视觉现象，参考了以下文章
http://www.techweb.com.cn/shoujiyouxi/2016-10-11/2409976.shtml
http://digi.163.com/15/1021/10/B6EMMU1J0016688K.html