Les consoles PlayStation 4 et Xbox One ont proposé une courte liste de jeux à 60 images par seconde, tout comme la génération précédente. Au début de la génération actuelle, il semblait que les jeux à 60 images par seconde allaient devenir la nouvelle norme. Aujourd’hui, le 30fps est de retour sur la PS5 et la Xbox Series X. Pourquoi ?
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Quel est le problème avec les images ?
Pour que tout le monde soit sur la même longueur d’onde, la fréquence d’images d’un jeu vidéo correspond au nombre d’images séquentielles uniques affichées à l’écran. Ces images sont « rendues » par le dispositif du jeu et envoyées à l’écran.
Il y a deux raisons principales pour lesquelles une fréquence d’images plus élevée peut améliorer l’expérience et la présentation des jeux vidéo. Premièrement, un plus grand nombre d’images équivaut à un mouvement plus fluide à l’écran. Plus la fréquence d’images est faible, plus l’écart entre les mouvements visibles est important. Si le taux d’images est suffisamment bas, on a l’impression d’assister à un diaporama, si le taux d’images est suffisamment élevé, les mouvements sont plus fluides.
Qu’est-ce qui est trop bas ? L’animation est généralement réalisée à 12 images par seconde (avec des taux plus élevés pour les scènes d’action). Les films cinématographiques sont tournés à 24 images par seconde et les contenus télévisés sont généralement à 30 images par seconde. Les séquences filmées par des caméras d’action sont généralement capturées à 60 images par seconde, car elles sont susceptibles de contenir des mouvements rapides.
On pourrait penser que 12 ou 24 images par seconde conviennent à un jeu vidéo, mais ce n’est pas tout. Les jeux vidéo étant interactifs et réagissant aux commandes du joueur, il ne s’agit pas seulement de ce que l’on peut voir. Il s’agit également de la rapidité avec laquelle le retour de vos yeux reflète ce que vous demandez au jeu de faire à l’aide des commandes.
Ce diagramme indique la fréquence à laquelle le monde du jeu se met à jour à différents rythmes. Remarquez l’importance des intervalles à 30 images par seconde par rapport à 60 images par seconde.
À 60 images par seconde, l’état du jeu à l’écran est mis à jour deux fois plus souvent qu’à 30 images par seconde. Cela signifie qu’il faut deux fois moins de temps pour que vos entrées et les événements du jeu vous soient communiqués. Il est utile de considérer la fréquence d’images comme une résolution « temporelle ». Plus le nombre d’images rendues est élevé, plus vous obtenez d’informations sur ce qui se passe.
Pourquoi 30fps ou 60fps en particulier ?
Les fréquences d’images sont arbitraires, et une console peut (et produit) des images à n’importe quelle fréquence jusqu’à ses limites technologiques. Alors pourquoi se concentrer sur 30 et 60 images par seconde ? C’est lié à la fréquence de rafraîchissement des écrans que nous utilisons et aux normes de diffusion de la télévision.
Historiquement, dans les régions NTSC (comme les États-Unis), la fréquence de rafraîchissement s’arrondit à 60 Hz, ce qui signifie qu’un maximum de 60 images par seconde peut être affiché. Dans les territoires PAL, les téléviseurs étaient limités à environ 50Hz, ce qui équivaut à 50fps.
Vous pouvez voir ici le modulateur RF (Radio Frequency) d’un vieux Sega Megadrive marqué « PAL », ce qui signifie qu’il attend un téléviseur avec une fréquence de 50 Hz.
Si un jeu ne pouvait pas fonctionner à ces fréquences d’images, la meilleure solution suivante était de viser la moitié de la fréquence de rafraîchissement, car cela permettait d’obtenir des images à rythme régulier qui correspondaient à la fréquence de rafraîchissement en persistant pendant deux rafraîchissements par image. Si la fréquence d’images ne correspond pas exactement à la fréquence de rafraîchissement de l’écran, cela entraîne des bégaiements et des images « déchirées ». Ce principe est toujours d’actualité, puisque la plupart des téléviseurs modernes sont limités à 60 Hz.
Vous pourriez penser : « Mais qu’en est-il des films à 24 images par seconde à la télévision ? C’est un problème qui existe toujours aujourd’hui, et les différents téléviseurs ont différentes façons de gérer cet écart. Cela conduit souvent à un mouvement haché connu sous le nom de « pulldown judder », et c’est pourquoi les plans panoramiques ont l’air si saccadés lorsqu’un film à 24 images par seconde est diffusé sur un téléviseur.
De nos jours, les téléviseurs et les moniteurs à fréquence de rafraîchissement variable (VRR) résolvent ce problème en permettant au moniteur de modifier sa fréquence de rafraîchissement en fonction de la fréquence d’images, mais il faudra du temps avant que cette fonction ne devienne la norme.
Certains jeux sur console proposent désormais un mode 40fps pour les joueurs disposant d’un écran 120Hz. Puisque 40 se divise également en 120, mais pas en 60. Ce mode offre un bon compromis entre le temps de réponse rapide de 60fps et les exigences matérielles moindres de 30fps.
La grande question est la suivante : pourquoi les jeux sur les consoles de la génération actuelle n’offrent-ils que l’option de fonctionner à 30fps (ou 40fps) alors qu’ils sont tellement plus puissants qu’auparavant ?
Deux facteurs entrent en jeu. Le premier est qu’une console représente un pool fixe de ressources de performance. Cela signifie qu’il faut faire face à un triangle de fer composé de la résolution, de la complexité du jeu et de la fréquence d’images. Chaque jeu doit équilibrer ces différents aspects pour produire une expérience finale satisfaisante.
Étant donné que la grande majorité des écrans utilisés par les propriétaires de consoles sont (pour l’instant) des écrans 60 Hz, il n’y a que deux objectifs viables en matière de fréquence d’images : 30fps et 60fps.
Notez que 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15 et 20 images par seconde se divisent uniformément en 60 Hz. Malheureusement, aucun chiffre entre 30 et 60 ne se divise en 60, et aucun des chiffres inférieurs à 30 images par seconde n’offre ce que la plupart des joueurs considèrent comme une expérience jouable. Ainsi, même si un jeu donné peut atteindre une vitesse stable de 35 ou 45 images par seconde, il n’y a aucun moyen de l’afficher correctement sur un téléviseur typique.
Alors pourquoi ne pas viser 60 images par seconde ? C’est là que la nature de plateforme fixe des consoles entre en jeu. L’objectif de 30 images par seconde offre le plus grand « temps de trame » à la fréquence d’images la plus basse que les joueurs toléreront. Plus le temps de rendu de chaque image est long, plus le nombre de détails et d’effets qu’elle contient est important. Cela donne également au CPU plus de temps pour effectuer des calculs qui n’ont peut-être rien à voir avec les graphiques. Ainsi, par exemple, votre jeu en monde ouvert peut avoir une IA ou des simulations physiques plus sophistiquées parce que le CPU a plus de temps entre chaque image pour faire le travail.
À l’heure où chaque nouveau jeu tente de surpasser le suivant en termes de graphismes et de fonctionnalités, il est très tentant de disposer de deux fois plus de temps entre les images pour atteindre ses objectifs. Après tout, les captures d’écran et les bandes-annonces à 30 images par seconde ne montrent pas des taux d’images élevés !
Les gens ne changent pas
Y aura-t-il un moment où les jeux sur console à 30 images par seconde appartiendront définitivement au passé ? Le problème n’est pas d’ordre technologique mais humain. Tant que le joueur de console moyen sera heureux de jouer à un jeu à 30 images par seconde, les développeurs seront heureux de profiter de ce temps de trame important pour peindre leur toile.
30fps restera probablement la limite inférieure acceptable à perpétuité. Cependant, avec la généralisation des téléviseurs et des écrans capables d’afficher n’importe quelle fréquence d’images, nous verrons probablement davantage de jeux osciller librement entre 30 et 60 images par seconde ou fonctionner à des fréquences d’images fixes telles que 45 ou 50. Cependant, nous pensons que même les futures consoles dix fois plus puissantes que les systèmes actuels graviteront vers les fréquences d’images les plus basses que les joueurs accepteront pour obtenir les images les plus éblouissantes possibles.