Por qué es tan difícil alcanzar los 144fps en la mayoría de los juegos

Es el Santo Grial de los PCs de juego actuales: 144fps. Te has gastado un buen monitor para juegos y lo has combinado con la CPU más rápida y una de las mejores tarjetas gráficas que se pueden comprar. Es tan suave, tan sensible, y estás listo para dominar a tus oponentes con tus habilidades superiores, o al menos con tu mayor tasa de refresco. Sólo hay un problema. Alcanzar los 144 fps (o más) en muchos juegos es difícil, y a veces es sencillamente imposible. ¿Qué ocurre?

Empieza por el diseño y las características principales del juego. No es que quiera echar pestes de las consolas (da igual, estoy echando pestes de las consolas), pero cuando varias de las plataformas de juego de la actual generación no pueden emitir a más de 60 Hz, es natural que los juegos que se juegan en ellas no se esfuercen por superar los 60 fps, o incluso los 30 fps en algunos casos. Cuando un desarrollador de juegos parte de esa perspectiva, puede ser muy difícil corregirla más adelante. Hemos visto que juegos como Fallout 4 vinculan la física, la velocidad de movimiento y otros aspectos a la velocidad de fotogramas, a menudo con resultados no deseados.

Sin embargo, no se trata sólo de buscar 30 o 60 fps. La complejidad del juego sigue aumentando, y la complejidad significa hacer más cálculos. Los juegos para un solo jugador suelen ser una experiencia diferente a los juegos multijugador. Estos últimos son intrínsecamente más competitivos, lo que significa que unos fps más altos pueden ser más beneficiosos para los mejores jugadores, y a menudo omiten un montón de cosas que pueden aumentar los tiempos de fotogramas.

Piensa en juegos como Counter-Strike, Overwatch, PUBG y Fortnite, por ejemplo. Hay muy poco en el camino de la IA o la lógica de los NPCs que necesita suceder. La mayor parte del mundo es estática y solo los jugadores corren por ahí, lo que significa mucha menos sobrecarga y, en última instancia, el potencial para obtener mayores framerates.

Los juegos para un solo jugador son un asunto diferente. Mira los entornos de Assassin’s Creed Odyssey, Monster Hunter World y Hitman 2. Puede haber cientos de criaturas, NPCs y otras entidades que necesitan ser procesadas, cada una con diferentes animaciones, sonidos y otros efectos. Esto puede saturar incluso las CPU más rápidas, donde se produce gran parte de ese procesamiento.

Sí, la CPU y no la GPU. Aunque a menudo se considera que la GPU es el cuello de botella del rendimiento de los juegos, se trata sobre todo de seleccionar la resolución y la calidad gráfica adecuadas. Si bajas la configuración y/o la resolución lo suficiente, la CPU se convierte en el factor limitante. Y en juegos complejos, ese límite de la CPU puede caer fácilmente por debajo de los 144fps. Aunque una tarjeta gráfica rápida suele ser necesaria para alcanzar los 144fps, también puede ser necesaria una CPU igualmente rápida.

Mira los benchmarks de la CPU en Assassin’s Creed, Monster Hunter y Hitman. Corriendo a 1080p y con calidad baja o media, hay un excelente escalado en términos de rendimiento de la CPU, pero 144fps sigue siendo un obstáculo difícil de superar. Y lo que es más importante, el escalado proviene sobre todo de la velocidad de reloj, ya que el número de núcleos e hilos es un factor menos importante, especialmente cuando se trata de procesadores de más de 6 núcleos. Esto se debe a que la mayoría de los juegos siguen siendo gobernados por un único hilo que hace gran parte del trabajo.

Cambia las cosas y piensa en cada fotograma en términos de milisegundos. Para unos 60fps constantes, cada fotograma tiene como máximo 16,7ms de tiempo de gráficos y procesamiento. Si pasas a 144 fps, cada fotograma sólo tiene 6,9 ms para completarlo todo. Pero, ¿cuánto tiempo tarda realmente cada parte del renderizado de un fotograma actual? La respuesta es que varía, y esto nos lleva a una discusión de la Ley de Amdahl.

La esencia de la Ley de Amdahl es que siempre hay porciones de código que no pueden ser paralelizadas. Imagina un juego hipotético en el que un solo núcleo Intel de 4,0 GHz tarda 50 ms en realizar todos los cálculos de cada fotograma. Ese juego estaría limitado a 20 fps. Si el 75 por ciento del código del juego puede dividirse en subtareas que se ejecutan simultáneamente, pero el 25 por ciento se ejecuta en un solo hilo, entonces, independientemente de cuántos núcleos de la CPU estén disponibles, el rendimiento en el mejor de los casos en una CPU Intel de 4,0 GHz seguiría siendo de sólo 80 fps. Hice algunas matemáticas rápidas y sucias en una servilleta para ilustrar:

Trabajar el código del juego para que sólo el 12,5 por ciento se ejecute en un solo hilo, tal vez incluso el 5 por ciento, puede ayudar. Entonces es posible alcanzar los 160fps o incluso los 400fps, pero eso requiere un tiempo de desarrollo que podría estar mejor invertido en otra cosa y, por supuesto, las CPU no tienen un número infinito de núcleos e hilos. La cuestión es que hay una cantidad limitada de tiempo para manejar todo el procesamiento de la entrada del usuario, el estado del juego, el código de red, los gráficos, el sonido, la IA, etc., y los juegos más complejos requieren intrínsecamente más tiempo.

Incluso con CPUs de 4GHz y más rápidas trabajando en tándem con miles de núcleos de GPU, 6,9ms pasan rápidamente, y si estás mirando una pantalla de 240Hz ejecutando juegos a 240fps, eso sólo tiene 4,2ms para cada cuadro. Si alguna vez hay un contratiempo en el camino -por ejemplo, el juego necesita cargar algunos objetos o texturas desde el almacenamiento, lo que puede tardar desde unos pocos milisegundos en un SSD rápido hasta quizás decenas de ms en un disco duro-, el juego sufrirá un fuerte tartamudeo. Así es el mundo en el que vivimos.

Pongámoslo de otra manera. Los PCs modernos pueden masticar potencialmente miles de millones de cálculos cada segundo, pero cada cálculo es extremadamente simple: A + B por ejemplo. Manejar una actualización lógica para una sola entidad puede requerir miles o decenas de miles de instrucciones, y todas esas actualizaciones de la IA y de las entidades siguen siendo sólo una pequeña fracción de lo que tiene que ocurrir en cada fotograma. Los desarrolladores de juegos tienen que equilibrar todo para alcanzar un nivel aceptable de rendimiento, y en los PC eso puede significar la capacidad de ejecutarse en todo, desde un viejo Core 2 Quad de 4 núcleos o un Athlon X4 hasta una moderna CPU Ryzen o 9th Gen Core, y GPUs que van desde los gráficos integrados de Intel hasta la GeForce RTX 2080 Ti.

Es posible crear juegos que puedan ejecutarse a frecuencias de cuadro extremadamente altas. Lo sabemos porque ya existen. Pero esos juegos no suelen ser lo más avanzado en cuanto a gráficos, IA y otros elementos. Son fundamentalmente más sencillos en aspectos a veces no tan obvios. Incluso la reducción de la complejidad del juego y de los gráficos tiene un límite. Un CS:GO de siete años a 1080p con un Core i7-8700K overclockeado a 5 GHz alcanza un máximo de 300 fps (3,3 ms por fotograma), con tartamudeos que reducen los fps mínimos a la mitad. Puedes correr CS:GO a 270-300fps con todo tipo de equipos, desde una GTX 1050 hasta una Titan RTX, porque la CPU es el principal factor limitante.

En resumen, alcanzar los 144fps no es sólo cuestión de hardware. Tiene que ver con el software y el diseño del juego, y a veces hay que dejarse llevar. Si te empeñas en jugar a 144fps, el mejor consejo que puedo darte es que recuerdes que los framerates (o frametimes, si lo prefieres) no lo son todo. Para el multijugador competitivo, en el que toda ventaja de latencia posible puede ayudar, baja los ajustes al mínimo y ve cómo funciona el juego, y potencialmente aumenta algunos ajustes si hay margen de maniobra.

Incluso si no puedes mantener los 144fps o más, las tasas de refresco de 144Hz siguen siendo impresionantes; puedo sentir la diferencia simplemente interactuando con el escritorio de Windows. Las pantallas de 144 Hz de mayor calidad también son compatibles con G-Sync y FreeSync, lo que puede ayudar a evitar tartamudeos y tearing notables cuando se baja un poco de los 144fps. Estaría bien que los fotogramas fuesen perfectamente suaves, pero eso por sí solo no hace que un juego sea genial. Así que relájate y disfruta del juego, independientemente de tu hardware o de la velocidad de fotogramas.