Роль процессора в играх
Как известно, ЦП передает в систему команды от внешних устройств, выполняет операции и передает данные. Скорость выполнения операций зависит от количества ядер и других характеристик процессора. Все функции активно используются при включении игры. Давайте подробнее рассмотрим несколько простых примеров:
Обработка команд пользователя
Практически во всех играх задействована внешне подключаемая периферия, будь то клавиатура или мышь. Они управляют транспортом, персонажем или некоторыми предметами. Процессор получает команды от игрока и передает их самой программе, где запрограммированное действие выполняется практически без задержек.
Эта задача является одной из самых масштабных и сложных. Поэтому часто возникает задержка реакции при движении, если игре не хватает вычислительной мощности. На количество кадров это никак не влияет, но контролировать его практически невозможно.
Генерация случайных объектов
Многие предметы в играх не всегда появляются в одном и том же месте. В качестве примера возьмем обычную фигню в GTA 5. Игровой движок за счет процессора решает сгенерировать объект в определенное время в указанном месте.
То есть объекты вовсе не случайны, а создаются по определённым алгоритмам за счёт вычислительной мощности процессора. Кроме того, стоит учитывать наличие большого количества различных случайных объектов, движок посылает процессору инструкции, что ему генерировать. Из этого следует, что более разнообразный мир с большим количеством непостоянных объектов требует высокой мощности процессора для генерации необходимого.
Поведение NPC
Давайте рассмотрим этот параметр на примере игр с открытым миром, станет понятнее. NPC дают имена всем персонажам, которые не контролируются игроком, они запрограммированы на выполнение определенных действий при появлении определенных стимулов. Например, если открыть огонь из оружия в GTA 5, толпа просто разойдется в разные стороны, отдельные действия выполнять не будут, поскольку для этого требуется большое количество ресурсов процессора.
Кроме того, в играх с открытым миром никогда не бывает случайных событий, которых бы не увидел главный герой. Например, на спортивной площадке никто не будет играть в футбол, если вы его не видите, а стоите за углом. Все вращается вокруг главного героя. Движок не будет делать то, чего мы не видим из-за его местоположения в игре.
Объекты и окружающая среда
Процессор должен рассчитать расстояние до объектов, их начало и конец, сформировать все данные и передать их на видеокарту для отображения. Отдельной задачей является расчет связанных объектов, для этого требуются дополнительные ресурсы. Кроме того, видеокарта предназначена для работы со встроенной средой и доработкой мелких деталей. Из-за слабой мощности процессора в играх иногда предметы загружаются не полностью, дорога пропадает, здания остаются ящиками. В некоторых случаях игра просто приостанавливается на некоторое время, чтобы сгенерировать окружение.
Дальше все зависит от двигателя. В некоторых играх деформацию машин, симуляцию ветра, шерсти и травы выполняют видеокарты. Это значительно снижает нагрузку на процессор. Иногда случается, что эти действия приходится выполнять процессору, из-за чего кадр падает и зависает. Если частицы: искры, вспышки, блеск воды выполняются процессором, то, скорее всего, у них есть определенный алгоритм. Осколки разбитого окна всегда падают одинаково и так далее.
Ядра и кэш-память
Давайте подробнее рассмотрим ситуацию на примере Ryzen 5000 и Intel Core 10-го поколения. Да, это не самые продвинутые модели, но цель данной статьи вовсе не демонстрация возможностей современных процессоров, а поиск взаимосвязи.
Все процессоры AMD Ryzen 5000 имеют 32 МБ кэш-памяти третьего уровня на чип. В случае Ryzen 5 и Ryzen 7 это одни и те же 32 МБ, а в случае Ryzen 9 — 64 МБ, поскольку этот процессор разделен на пару отдельных кристаллов.
А вот у Intel общая емкость кэша L3 напрямую зависит от количества ядер. 6-ядерные процессоры Core i5 10-го поколения имеют 12 МБ памяти L3, 8-ядерные Core i7 — 16 МБ, а 10-ядерные i9 — 20 МБ.
Таким образом, при замене 10600К на 10900К будет не только на 67% больше ядер, но и на 67% больше кэша L3. Большинство игр по-прежнему не могут хорошо загрузить все 6 ядер 10600К одновременно, и возникает вопрос: что здесь важнее — дополнительный кэш или ядра?
Чтобы это выяснить, нужно отключить «лишние» ядра в 10700К и 10900К, а также поправить частоту. Важно отметить, что отключение ядер не влияет на кэш L3. Даже с одним активным ядром 10900K по-прежнему имеет 20 МБ кэш-памяти третьего уровня.
Для последующих тестов использовались те же материнская плата, оперативная память и видеокарта. Частоты процессоров Intel также были жестко зафиксированы на уровне 4,5 ГГц. В результате единственная разница между конфигурациями — это количество ядер и объём кэша L3.
Какие настройки в играх влияют на процессор
Давайте взглянем на некоторые современные игры и выясним, какие настройки графики влияют на производительность процессора. В тестах примут участие четыре игры, разработанные на собственных движках, это поможет сделать тест более объективным. Чтобы сделать тесты максимально объективными, мы использовали видеокарту, которая в этих играх не загружалась на 100%, это сделает тесты более объективными. Измерять изменения в тех же сценах мы будем с помощью наложения из программы FPS Monitor.
Читайте также: Стальная, чугунная или акриловая ванна: что лучше выбрать и почему
GTA 5
изменение количества частиц, качества текстур и понижение разрешения никак не увеличивает производительность ЦП. Увеличение кадров видно только после уменьшения численности населения и дистанции прорисовки до минимума. Не обязательно менять все настройки на минимум, так как в GTA 5 почти все процессы берет на себя видеокарта.
За счет сокращения населения мы уменьшили количество объектов со сложной логикой, а дистанция прорисовки уменьшила общее количество отображаемых объектов, которые мы видим в игре. То есть теперь здания не принимают вид коробок, когда мы находимся вдали от них, постройки просто отсутствуют.
Watch Dogs 2
Эффекты постобработки, такие как глубина резкости, размытие и поперечное сечение, не увеличили количество кадров в секунду. Однако мы получили небольшое увеличение после снижения настроек теней и частиц.
Кроме того, небольшое улучшение плавности изображения было достигнуто после понижения рельефа и геометрии до минимальных значений. Уменьшение разрешения экрана не дало положительных результатов. Если вы уменьшите все значения до минимума, то получите точно такой же эффект, как и после понижения настроек тени и частиц, так что особого смысла в этом нет.
Crysis 3
Crysis 3 на данный момент является одной из самых требовательных компьютерных игр. Она разработана на собственном движке CryEngine 3, поэтому следует учитывать, что настройки, влияющие на плавность изображения, могут не давать такого результата в других играх.
Минимальные настройки объектов и частиц значительно увеличили минимальный FPS, но сопротивление все равно присутствовало. Кроме того, на внутриигровую производительность повлияло снижение качества теней и воды. Снижение всех настроек графики до минимума помогло избавиться от резких провисаний, однако на плавности изображения это практически не сказалось.
На что влияет процессор
А теперь подробнее о том, что делает ЦП в видеоиграх и какие параметры он уникальным образом рассчитывает.
- Взаимодействие между игровыми объектами
За основу взят движок и физика в игре. Например, в «серьезных» играх процессор рассчитывает траекторию полета пули и наносимый урон исходя из параметров цели и применяемого оружия — проникающего урона и типа боеприпаса, использованных усовершенствований, точки прицеливания воздействие, уровень защиты и т д
А вот в казуальной игре процессор дает команду убрать ряд из трех камешков одного цвета.
- Обработка команд
Пожалуй, самый требовательный процесс с точки зрения вычислительной мощности. В зависимости от игры пользователь может использовать разные устройства – мышь, клавиатуру, игровой руль, руль, джойстик или геймпад.
А если задержек при рендеринге нет, поскольку видеокарта отлично справляется со своей задачей, то могут наблюдаться задержки и задержка реакции между вводом команды и ее выполнением при недостаточной вычислительной мощности.
- Генерация случайных событий и объектов
Во многих играх есть какая-то «фишка» — случайно встреченный NPC (неигровой персонаж) может дать интересное задание, при быстром перемещении по миру на вашего персонажа могут напасть бандиты, в разных местах игрового мира появляются случайные объекты. Это реализовано благодаря процессору, который использует генератор случайных чисел.
- Поведение NPC
Хотя NPC действуют по заранее написанным сценариям, в современных играх они создают иллюзию живого мира. Например, гипотетический кузнец днем работал в мастерской, вечером шел в таверну выпить пинту пива и поиграть в несколько игр в Гвинт, а вечером возвращался домой спать.
На поведение вашего героя могут отреагировать даже неигровые персонажи: толпа разойдется, если вы достанете оружие и кого-нибудь убьете, но тут же прибежит охрана и предложит вам отдохнуть в городской тюрьме.
Следует отметить, что когда речь идет о NPC, не происходит событий, которых бы не увидел главный герой. Например, городские сплетники будут молчать, пока мимо не пройдет ваш герой – только тогда они «тайно» начнут обсуждать сплетни, о которых вам обязательно следует узнать.
Инструкции «Потоковые процессоры: какие варианты выбрать для разных игр» и «Что такое технология CUDA в видеокартах Nvidia и что она делает?» будет вам полезен. Пожалуйста, поделитесь этим постом в социальных сетях — меня это порадует. До завтра!
