N卡“帧能赢”到底是不是玄学！如何降低渲染延迟

一、前言：帧率对于电竞游戏胜率的重要性

在很多同学眼中，游戏的帧率超过了60FPS之后，再高的数字只能带来心理安慰，并没有实际作用，的确市面上绝大多数显示器也都止于60Hz的刷新率。高帧率给人直观感受上的"提升不是特别明显"，但其实，对于游戏的胜率有决定性的影响。

上图是NVIDIA基于《堡垒之夜》和《绝地求生》这两款游戏官方给出的数据所做的帧数和K/D数据的统计表。横轴代表游戏的运行帧数，而纵轴代表的是以60FPS的K/D数据为参考下提升的百分比。从60FPS到144FPS，游戏的胜率都是直线提升。超过144FPS之后，虽然胜率提升幅度不像之前那么大，但影响依然不小。

当然了，单纯的提升帧率其实也是很片面的做法。想要体验144FPS的帧率，必须要有144Hz的显示器，否则实际显示的画面帧率会受到刷新率的限制。

而在高刷新率下又容易出现画面撕裂的情况，此时又需要G-Sync这样的同步刷新技术来解决画面撕裂的问题。

这2个问题都解决掉了就万事大吉了吗？当然不是！因为键鼠的输入延迟和显示延迟这些系统延迟也会严重影响到游戏的体验。

那么到底什么系统延迟，以及怎么才能解决这个问题呢？下面我们一一道来。

二、NVIDIA Reflex技术解析：系统延迟的解决方案

1、什么是系统延迟

延迟有两种，网络延迟和系统延迟。网络延迟相信大家都知道，通常被称为ping，在多人在线游戏中，这个词语经常被大家看到。一般可以直接在游戏中看到ping值，使用CMD命令符也能测试出服务器的ping值。

一般来说网络游戏ping值在50ms以下会有比较好的体验，超过120ms之后会有会有延迟的感觉，攻击时出刀频率也会降低很多。

而系统延迟指的是，当用户单击鼠标或按下键盘上的键的时候与游戏中发生的动作之间的延迟。

系统延迟有三个主要阶段：鼠标/键盘与PC之间的延迟，游戏的PC渲染以及GPU到显示器显示之间的延迟。

其中对于系统延迟影响最大的是渲染延迟。

很多同学认为游戏的帧率取决与CPU与GPU的渲染能力，但实际上，由于GPU与CPU的性能并不对等，经常会出现帧与帧之间排队现象。

例如游戏引擎与渲染器上的最终GPU工作之间，实际上有数个待处理的帧正在排队，从而造成了延迟，这时候可能是GPU处理帧的速度赶不上CPU提交渲染请求的速度，这样就造成了CPU的反压。

2、NVIDIA Reflex如何降低系统延迟

NVIDIA Reflex就是一款可以降低延迟的工具，在支持该技术的游戏中，如《Apex英雄》、《使命召唤：战区》、《堡垒之夜》、《VALORANT》等热门电竞游戏，可将延迟降低50%。

那么NVIDIA Reflex到底是怎么起作用的呢？

前面我们说到由于GPU与CPU渲染并不同步，会造成有数个待处理帧的排队现象。NVIDIA Reflex技术通过一种巧妙的方式消除GPU渲染队列，适当地丢掉一些无效的渲染请求用来优化系统延迟。

NVIDIA Reflex SDK能够更好地控制CPU的运行速度，允许及时向GPU提交例如点击鼠标的关键动作，同时还确保GPU没有间断运行，保证画面的流畅输出。

也就是说，本质上NVIDIA Reflex可以让CPU与显卡同步渲染，以降低渲染延迟。是不是感觉这一技术和G-Sync防撕裂技术很像？

此外，NVIDIA Reflex允许玩家把Reflex技术的鼠标直接插在支持G-Sync技术的显示器上，以进一步的降低输入延迟。

3、NVIDIA Reflex对于设备的要求

首先，一台高刷新率的显示器不可或缺。一台60Hz刷新率的显示器显示延迟是16.6ms，144Hz刷新率可以将显示延迟降低到6.9ms，240Hz的刷新率能将这个数字进一步降低到4ms。

当然，除了刷新率之外，显示器也必须要支持G-Sync技术，同时要也需要支持NVIDIA Reflex的鼠标相配合。

目前公布支持技术的鼠标一共有11款，包括宏碁GM310、Predator Cestus 330、Predator Cestus 350、Alienware AW610M、海盗船DARK CORE RGB PRO、DARK CORE RGB PRO SE、罗技Pro X Superlight、雷蛇炼狱蝰蛇V2、赛睿Rival 3，等等。

另外，很多鼠标可以通过升级驱动程序或者固件，即可支持NVIDIA Reflex技术！

三、画面防撕裂技术介绍

G-Sync技术相信大家已经非常能熟悉了，在这里我们还是稍微说两句。

1、画面撕裂产生原因

游戏的画面显示是由显卡将渲染好的画面输出给显示器，通常显卡将数据传给显示器之后就撒手不管了，然而游戏显示器的刷新率与显卡所渲染的帧率并不相同，这个时候就会出现画面撕裂。

2、解决画面撕裂的技术

垂直同步：这是最早期的防撕裂技术，将游戏的帧率锁定在于显示器刷新率相同的水准，然而一台240Hz的显示器，游戏的帧率如果达不到240FPS，此时依然会出现画面撕裂。

G-Sync：这是最早的硬件防撕裂技术，也是最好的画面防撕裂技术。支持硬件G-Sync的显示器需要安装一个与GeForce硬件直通的芯片，这枚自带缓存的芯片可以协调显示器与GPU 输出缓冲之间的数据同步。

借由专用芯片的控制，可以将实时调整显示器刷新率与GPU输出的帧率完全保持一致，彻底消除画面撕裂。

Free Sync：这是AMD提出的防撕裂技术，原理与G-Sync一样，都是动态调整显示器的刷新率与帧率保持一致。不同点就是Free Sync是由驱动程序进行控制，在精度方面不如G-Sync专用的硬件芯片，并不能做到100%防撕裂。

Adaptive Sync：G-Sync只支持NVIDIA显卡，Free Sync只能支持AMD显卡，也就是说如果你买了一台支持Free Sync的显示器，是无法在NVIDIA显卡上启用画面防撕裂技术的。为此VESA组织推出了Adaptive-Sync 技术。

只要是支持Adaptive-Sync 技术的显示器，都能在NVIDIA、AMD显卡上开启画面防撕裂技术，不过在没有GeForce硬件直通芯片的显示器上，防撕裂的效果与FreeSync是相同的。

3、G-Sync画面展示

FreeSync动态画面展示，可以看到虽然画面撕裂有所改善，但是实际上在高速转动画面的时候，依然会有轻微的撕裂，只不过很快就会被修正。

G-Sync的动态画面展示，可以做到全程无撕裂。

四、电竞游戏测试

以下是我们的测试平台：

本次测试中，我们选择了来自技嘉的三块RTX 30系列显卡，分别是技嘉RTX 3070 GAMING OC魔鹰、RTX 3080 GAMING OC、RTX 3090 GAMING OC。

技嘉RTX 3070 GAMING OC魔鹰搭载的是风之力散热系统，由于3个刀刃式风扇、5条软磁粉复合式热管以及三段式散热片组成，拥有非常强劲的散热效能。显卡拥有5888个流处理器、基础频率1410MHz、加速频率1815MHz，8GB GDDR6显存，功耗上限是240W，比公版高了20W， 9+2相供电设计可以轻松满足显卡的功率需求。

技嘉RTX 3080 GAMING OC魔鹰拥有8704个流处理器，基础频率1440MHz，加速频率1800MHz，超频BIOS的功耗墙为375W，供电电路为核心13相+显存4相，全部都使用了固态电容、聚合物电容、贴片式电感以及DrMOS元件。

另外还搭载的新款的风之力散热器采用三风扇设计，搭配有纯铜底座、7根纯铜热管以及3个刀刃式风扇，3个风扇轴承上使用了纳米石墨烯润滑油。风扇上的刀刃式扇叶 配合扇叶上的导流沟槽可以在转速相同的情况下，提供比常规扇叶更高的风量。

技嘉RTX 3090 GAMING OC魔鹰的散热系统与RTX 3080 GAMING OC魔鹰相同，但是拥有更高的规格参数以及更强的供电电路。显卡的基础频率1395MHz、加速频率1755MHz，拥有10496个流处理器，功耗则从公版的350W提升到了370W。供电电路为核心15相+显存4相，比RTX 3090 GAMING OC魔鹰多了2相。

1、APEX英雄

2、CS：GO

在5.2GHz的i9-10900K加持下，RTX 3080 GAMING OC和RTX 3090 GAMING OC都能在1080P下获得600FPS以上的帧率，RTX 3070 GAMING OC也有574FPS。

3、绝地求生

4、守望先锋

五、DLSS游戏性能测试

1、德军总部：新血脉

下面3张图是技嘉RTX 3080 GAMING OC在4K分辨率下的成绩截图。

默认可以跑到154FPS。

开启RTX之后帧率下降了40%以上，只剩下88FPS。

同时开启RTX + DLSS之后，帧率又回到了149FPS。

2、古墓丽影：暗影

下面是技嘉RTX 3070 GAMING OC在4K分辨率下的成绩截图。

RTX 3070 GAMING OC默认能跑61FPS。

开启RTX之后，帧率掉到了37FPS。

开启RTX + DLSS技术之后，帧率提升到了55FPS，提升幅度将近50%。

3、赛博朋克2077

下面三张图是技嘉RTX 3090 GAMING OC在4K分辨率下的帧率。

技嘉RTX 3090 GAMING OC在4K分辨率下的帧率是95FPS。

将逛追开到最高等级之后，帧率直接降到了35FPS。

再开机DLSS（平衡模式）技术之后，帧率几乎提升了100%，达到了69FPS。

4、轩辕剑7

下面三张图是RTX 3090在4K分辨率下的帧率。

这是默认时的帧率-113FPS。

开启RTX之后，111FPS的帧率竟然没有变化。

在打开DLSS技术之后，帧率从111FPS提升到了167FPS，提升幅度约为50%。

《轩辕剑7》虽然支持实施光线追踪技术，不过打开之后，帧率几乎没有什么变化。而在开启DLSS技术之后，帧率有非常明显的提升，而且分辨率越高，提升幅度越大。

六、总结：根据需求选择合适的显卡

对于电竞玩家而言，想要拥有最流畅的体验，首先需要一张高性能显卡以达成更高的帧率，而想要最完美的画面防撕裂效果，支持G-Sync技术的显卡和显示器是首要选择。最后，G-Sync的显示器配合支持NVIDIA Reflex的输入设备也能有效降低系统延迟。

下面再来说说测试结果。

我们所测试的4款电竞游戏，三款显卡都能在1080P分辨率下达到240FPS以上的帧率。不过如果将分辨率提升到2560*1440的时候，技嘉RTX 3070 GAMING OC魔鹰在APEX中帧率会掉到200FPS一下，而其他2款显卡可以在4款游戏中依然能保持200FPS以上的帧率。

4款光追游戏中，《轩辕剑7》无论开启光追之后帧率几乎没有变化，不过在开启DLSS之后随着分辨率的提升，帧率提升幅度会越来越大。这款游戏本身对帧率没有太高需求，在开启RTX + DLSS之后，即便是RTX 3070 GAMING OC魔鹰都能在4K分辨率下获得100FPS以上的帧率。

在《古墓丽影：暗影》中，RTX 3070 GAMING OC魔鹰只能满足1080P与2K分辨率下的帧率需求，如果想要在4K分辨率，最高画质下开启RTX + DLSS，至少需要RTX 3080这个级别的显卡（76FPS）。

《赛博朋克2077》是目前为止光追效果最好的3A大作，目前没有任何显卡可以在4K分辨率下开启RTX达成60FPS以上的帧率，即便是技嘉RTX 3090 GAMING OC这样的顶级显卡也只能跑出17FPS的可怜帧数，开启了DLSS之后帧率可以提升120%，不过也就只有39FPS。

不过在2K分辨率下，RTX 3080 GAMING OC和RTX 3090 GAMING OC在RTX + DLSS状态下都能跑出60FPS以上的帧率。