Pourquoi atteindre réellement 144fps est si difficile dans la plupart des jeux

C’est le Saint Graal des PC de jeu actuels : 144fps. Vous avez craqué sur un super écran de jeu, et l’avez associé au processeur le plus rapide et à l’une des meilleures cartes graphiques que l’argent puisse acheter. Tout est si fluide, si réactif, et vous êtes prêt à dominer vos adversaires avec vos compétences supérieures – ou au moins votre taux de rafraîchissement plus élevé. Il n’y a qu’un seul problème. Atteindre 144fps (ou plus) dans de nombreux jeux est difficile, et parfois c’est tout simplement impossible. Que se passe-t-il ?

Cela commence par la conception et les caractéristiques de base d’un jeu. Sans vouloir faire de l’ombre aux consoles (peu importe, je fais totalement de l’ombre aux consoles), mais lorsque plusieurs des plateformes de jeu de la génération actuelle ne peuvent pas sortir à plus de 60Hz, il est tout à fait naturel que les jeux qui y sont joués ne fassent pas d’efforts pour dépasser 60fps – ou même 30fps dans certains cas. Lorsqu’un développeur de jeux part de cette perspective, il peut être très difficile de corriger le tir par la suite. Nous avons vu des jeux comme Fallout 4 lier la physique, la vitesse de mouvement et plus encore au framerate, souvent avec des résultats indésirables.

Il ne s’agit pas seulement de viser 30 ou 60fps, cependant. La complexité des jeux ne cesse d’augmenter, et la complexité signifie faire plus de calculs. Les jeux solo sont typiquement une expérience différente des jeux multijoueurs. Ces derniers sont intrinsèquement plus compétitifs, ce qui signifie que des fps plus élevés peuvent être plus bénéfiques pour les meilleurs joueurs, et ils omettent souvent un tas de choses qui peuvent augmenter les frametimes.

Pensez à des jeux comme Counter-Strike, Overwatch, PUBG et Fortnite par exemple. Il y a très peu de choses en termes d’IA ou de logique de PNJ qui doivent se produire. La plupart du monde est statique et ce ne sont que les joueurs qui courent partout, ce qui signifie beaucoup moins de frais généraux et, en fin de compte, le potentiel pour des framerates plus élevés.

Les jeux principalement solo sont une question différente. Regardez les environnements d’Assassin’s Creed Odyssey, de Monster Hunter World et d’Hitman 2. Il peut y avoir des centaines de créatures, de PNJ et d’autres entités qui doivent être traitées, chacune avec des animations, des sons et d’autres effets différents. Cela peut embourber même les CPU les plus rapides, où une grande partie de ce traitement se produit.

Oui, le CPU et non le GPU. Si le GPU est souvent considéré comme le goulot d’étranglement des performances de jeu, il s’agit surtout de choisir la résolution et la qualité graphique appropriées. Si vous réduisez suffisamment les paramètres et/ou la résolution, le processeur devient le facteur limitant. Et dans les jeux complexes, la limite du CPU peut facilement tomber en dessous de 144 images par seconde. Si une carte graphique rapide est souvent nécessaire pour atteindre 144fps, un CPU tout aussi rapide peut également être requis.

Regardez les benchmarks du processeur dans Assassin’s Creed, Monster Hunter et Hitman. En tournant à 1080p et en qualité faible ou moyenne, il y a une excellente mise à l’échelle en termes de performance du CPU, mais 144fps est toujours un obstacle difficile à franchir. Plus important encore, l’échelonnement provient principalement de la vitesse d’horloge, le nombre de cœurs et de threads étant un facteur moins important, surtout au-delà des processeurs à 6 cœurs. C’est parce que la plupart des jeux sont encore dirigés par un seul thread qui fait une grande partie du travail.

Inversez les choses et pensez à chaque image en termes de millisecondes. Pour un 60fps stable, chaque image a au maximum 16,7ms de temps graphique et de traitement. Passez à 144 images par seconde et chaque image ne dispose que de 6,9 ms pour tout terminer. Mais combien de temps faut-il réellement pour chaque partie du rendu d’une image courante ? La réponse est que cela varie, et cela conduit à une discussion sur la loi d’Amdahl.

L’essentiel de la loi d’Amdahl est qu’il y a toujours des portions de code qui ne peuvent pas être parallélisées. Imaginez un jeu hypothétique où un seul cœur Intel à 4,0 GHz prend 50 ms pour gérer tous les calculs de chaque image. Ce jeu serait limité à 20 images par seconde. Si 75 % du code du jeu peut être divisé en sous-tâches qui s’exécutent simultanément, mais que 25 % s’exécutent sur un seul thread, alors, quel que soit le nombre de cœurs de processeur disponibles, les meilleures performances sur un processeur Intel de 4 GHz ne seraient toujours que de 80 images par seconde. J’ai fait quelques calculs de serviette rapides et sales pour illustrer:

Travailler le code du jeu pour que seulement 12,5 % s’exécute sur un seul thread, peut-être même 5 %, peut aider. Alors 160fps ou même 400fps est possible, mais cela prend du temps de développeur qui pourrait être mieux dépensé ailleurs – et bien sûr les CPU n’ont pas un nombre infini de cœurs et de threads. Le fait est qu’il y a une quantité limitée de temps pour gérer tout le traitement de l’entrée de l’utilisateur, l’état du jeu, le code réseau, les graphiques, le son, l’IA, etc. et les jeux plus complexes nécessitent intrinsèquement plus de temps.

Même avec des CPU de 4GHz et plus rapides travaillant en tandem avec des milliers de cœurs de GPU, 6,9ms passent rapidement, et si vous regardez un écran de 240Hz exécutant des jeux à 240fps, c’est seulement a 4,2ms pour chaque image. S’il y a un problème en cours de route, par exemple si le jeu doit charger des objets ou des textures à partir du stockage, ce qui peut prendre de quelques millisecondes sur un disque SSD rapide à des dizaines de ms sur un disque dur, le jeu bégaie fortement. C’est le monde dans lequel nous vivons.

Disons-le d’une autre manière. Les PC modernes peuvent potentiellement mâcher des milliards de calculs chaque seconde, mais chaque calcul est extrêmement simple : A + B par exemple. Gérer une mise à jour logique pour une seule entité pourrait nécessiter des milliers ou des dizaines de milliers d’instructions, et toutes ces mises à jour de l’IA et des entités ne représentent toujours qu’une petite fraction de ce qui doit se produire à chaque image. Les développeurs de jeux doivent tout équilibrer pour atteindre un niveau de performance acceptable, et sur les PC, cela peut signifier la capacité de fonctionner sur tout, depuis un vieux Core 2 Quad ou Athlon X4 à 4 cœurs jusqu’à un CPU moderne Ryzen ou Core de 9e génération, et des GPU allant des graphiques intégrés Intel jusqu’au GeForce RTX 2080 Ti.

Il est possible de créer des jeux qui peuvent fonctionner à des framerates extrêmement élevés. Nous le savons car ils existent déjà. Mais ces jeux ne sont généralement pas à la pointe de la technologie en termes de graphisme, d’IA et d’autres éléments. Ils sont fondamentalement plus simples, parfois de manière moins évidente. Même en réduisant la complexité des jeux et des graphismes, on ne peut aller plus loin. CS:GO, vieux de sept ans, en 1080p avec un Core i7-8700K overclocké à 5 GHz, atteint une vitesse maximale d’environ 300 fps (3,3 ms par image), les bégaiements faisant chuter la vitesse minimale à environ la moitié. Vous pouvez faire tourner CS:GO à 270-300fps sur tout, d’une GTX 1050 à une Titan RTX, car le CPU est le principal facteur limitant.

En bref, atteindre 144fps n’est pas seulement une question de matériel. C’est une question de logiciel et de conception de jeu, et parfois vous devez juste laisser aller. Si vous avez à cœur de jouer à 144fps, le meilleur conseil que je puisse vous donner est de vous rappeler que les framerates (ou frametimes, si vous préférez) ne sont pas tout. Pour le multijoueur compétitif où chaque avantage de latence possible peut aider, réduisez les paramètres au minimum et voyez comment le jeu fonctionne, et augmentez potentiellement quelques paramètres s’il y a de la marge.

Même si vous ne pouvez pas maintenir 144fps ou plus, les taux de rafraîchissement de 144Hz sont toujours impressionnants – je peux sentir la différence juste en interagissant avec le bureau de Windows. Les écrans 144Hz de meilleure qualité prennent également en charge G-Sync et FreeSync, ce qui peut aider à éviter les bégaiements et les déchirures perceptibles lorsque vous descendez un peu en dessous de 144fps. Des taux de rafraîchissement parfaitement fluides seraient bienvenus, mais cela ne suffit pas à rendre un jeu génial. Alors détendez-vous et profitez de la balade, quel que soit votre matériel ou votre framerate.

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