Los efectos de los limitadores de FPS en el rendimiento de los juegos: una guía informativa

En el panorama actual de los juegos de PC, la velocidad de fotogramas, la duración de los fotogramas y la latencia del sistema son métricas cruciales que influyen significativamente en la fluidez y la capacidad de respuesta del juego. Si bien los jugadores suelen centrarse en los FPS promedio, quienes tienen experiencia comprenden que un ritmo de fotogramas constante y una baja latencia del sistema pueden mejorar la experiencia general más que simplemente buscar una cifra alta de FPS.

Aquí es donde entran en juego los limitadores de velocidad de fotogramas. Estos algoritmos avanzados restringen la cantidad de fotogramas que una GPU procesa por segundo, a la vez que gestionan cuidadosamente diversas compensaciones. A primera vista, limitar el rendimiento puede parecer contraproducente: ¿qué sentido tiene limitar los FPS? La realidad es que las velocidades de fotogramas sin límite pueden sobrecargar las CPU y las GPU, lo que resulta en un calor excesivo, ventiladores ruidosos, una entrega de fotogramas inconsistente y un molesto corte de pantalla. Una limitación de velocidad de fotogramas bien implementada puede mitigar estos problemas, permitiendo una experiencia de juego más fluida, una entrega de fotogramas estable y, en ocasiones, una mejor respuesta.

La limitación de la velocidad de fotogramas no es universal; varía según la implementación, ya sea nativa de los juegos, integrada en los controladores gráficos o proporcionada por herramientas de terceros. Cada método tiene implicaciones únicas para la estabilidad del rendimiento y la latencia del sistema, definida como el tiempo transcurrido entre un comando de entrada y su respuesta en pantalla. Para los jugadores que buscan optimizar su juego más allá de los simples FPS, comprender estos matices es esencial.

Este artículo profundiza en los limitadores de velocidad de fotogramas a través de CapFrameX, una herramienta moderna de evaluación comparativa capaz de medir múltiples métricas de rendimiento. Nos centraremos en cuatro métricas específicas: FPS promedio para rendimiento bruto, FPS promedio bajo de 1%/0.1% para consistencia de tiempo de fotogramas y latencia promedio de PC para evaluar la latencia del sistema. Utilizaremos un título contemporáneo y bien optimizado: Cyberpunk 2077, para comparar varias implementaciones de limitadores de FPS, incluyendo sincronización vertical (VSync), limitadores en el juego, limitadores del controlador de gráficos NVIDIA, configuraciones de baja latencia de NVIDIA Reflex, limitadores de RivaTuner Statistics Server (RTSS) y el limitador avanzado Special K. Nuestro enfoque apunta a estandarizar las metodologías de prueba y las métricas de rendimiento, revelando finalmente cómo estos limitadores afectan la fluidez y la capacidad de respuesta del juego en el mundo real.

Esta guía tiene como objetivo ayudarlo a determinar qué limitadores de velocidad de cuadros ofrecen el mejor equilibrio de rendimiento para su configuración de juego específica.

Análisis en profundidad de los limitadores de velocidad de fotogramas

Los limitadores de velocidad de fotogramas abarcan diversas herramientas que limitan la velocidad de fotogramas y ajustan la interacción del hardware de tu PC con el flujo de renderizado del juego. Cada uno interactúa con los motores de juego de forma diferente, lo que conlleva diversas compensaciones en términos de fluidez, latencia de entrada y calidad visual. A continuación, desglosamos los limitadores que exploraremos en una prueba de rendimiento de Cyberpunk 2077.

Sincronización vertical (VSync)

Definición: VSync, o sincronización vertical, es una técnica de sincronización muy antigua que alinea la frecuencia de presentación de fotogramas de un juego con la frecuencia de actualización de la pantalla. Su objetivo principal es eliminar el desgarro de pantalla, que se produce cuando se muestra un nuevo fotograma antes de que el anterior se haya renderizado por completo. Al hacer que la GPU espere al siguiente ciclo de actualización para presentar un fotograma, VSync ayuda a mitigar las interrupciones visuales.

Impacto en el rendimiento:

• Sin desgarros de pantalla: VSync sincroniza de manera efectiva la salida de cuadros de la GPU con la frecuencia de actualización de la pantalla.
• Mayor latencia de entrada: el retraso introducido entre la preparación del cuadro y la presentación puede generar un retraso de entrada notable.
• Tartamudeo a bajos FPS: si la velocidad de cuadros cae por debajo de la frecuencia de actualización del monitor, VSync puede generar un ritmo de cuadros inconsistente y tartamudeos.

Cuándo usar: VSync suele ser beneficioso en escenarios de un jugador o cinemáticos donde el tearing es molesto y la latencia de entrada es menos crítica. En configuraciones con frecuencias de actualización variables (como AMD FreeSync o NVIDIA G-SYNC ), VSync puede ayudar a minimizar el tearing cuando la velocidad de fotogramas supera el rango VRR. La penalización por latencia también puede mitigarse al combinarse con estrategias óptimas de limitación de FPS como NVIDIA Reflex Low Latency.

Pros y contras:

• Ventajas: Reduce eficazmente el desgarro de la pantalla, ofreciendo una experiencia de visualización tranquila.
• Contras: Puede introducir un retraso de entrada significativo y tartamudeo si las velocidades de cuadros caen por debajo de las frecuencias de actualización; limita la salida de cuadros, lo que puede obstaculizar el rendimiento en juegos competitivos.

Limitador de velocidad de fotogramas en el juego

Definición: Muchos juegos modernos incorporan opciones nativas de limitación de velocidad de fotogramas en sus motores, que impiden la renderización de fotogramas por encima de un objetivo específico. Esta limitación minimiza la carga de trabajo del sistema y evita un exceso de fotogramas innecesarios.

Mecanismo operativo: a diferencia de VSync, un limitador de FPS en el juego inicia el siguiente cuadro solo después de que el cuadro actual se haya renderizado por completo, lo que garantiza un ritmo de cuadros más fluido sin la latencia que puede causar la sincronización de la pantalla.

Pros y contras:

• Ventajas: Generalmente, menor latencia que el controlador o los condensadores externos, se integra convenientemente en el motor del juego.
• Contras: La calidad del rendimiento y la precisión pueden variar según el motor de juego específico.

Limitador de velocidad de cuadros del controlador de gráficos NVIDIA

Definición: Esta opción, conocida como “ Velocidad máxima de cuadros ” dentro del Panel de control de NVIDIA, es parte del controlador de la GPU y se puede aplicar de forma global o por aplicación.

Mecanismo operativo: El controlador intercepta las llamadas de renderizado realizadas por el motor del juego, lo que limita la velocidad de fotogramas. Suele ofrecer baja latencia y precisión en la mayoría de los escenarios, aunque las versiones anteriores del controlador presentaban problemas de fluidez en comparación con las opciones de terceros.

Pros y contras:

• Ventajas: Fácil de aplicar, sin necesidad de herramientas adicionales; suele tener un coste adicional mínimo.
• Contras: Es posible que no ofrezca tiempos de cuadro tan uniformes y consistentes en todas las situaciones en comparación con RTSS.

NVIDIA Reflex de baja latencia

Definición: La tecnología NVIDIA Reflex Low Latency está diseñada para GPUs NVIDIA a partir de la serie «Maxwell» GTX 900 para reducir significativamente la latencia del sistema y el retraso de entrada en los juegos. Mejora la capacidad de respuesta, especialmente en entornos competitivos, al sincronizar las cargas de trabajo de la GPU y la CPU y minimizar la cola de renderizado.

Mecanismo operativo: Reflex se integra con el motor del juego (cuando es compatible) para garantizar que el renderizado se realice justo a tiempo para la visualización, lo que reduce los retrasos en la cola de renderizado y la presión sobre la CPU durante escenas con uso intensivo de la GPU. Esto reduce eficazmente el tiempo entre la entrada y la respuesta visible, lo que resulta en una menor latencia de PC, que combina la latencia del juego con los retrasos en el renderizado de la GPU.

El límite de FPS aplicado al usar Reflex junto con VSync y G-Sync se deriva de fórmulas acordadas por la comunidad. Para frecuencias de actualización de pantalla comunes, los límites típicos incluyen:

Pros y contras:

• Ventajas: Reduce drásticamente la latencia del sistema en comparación con los límites tradicionales; optimizado para la capacidad de respuesta de los juegos.
• Contras: Limitado a juegos que lo admiten; la efectividad puede variar según el motor del juego y la carga de trabajo de la GPU; puede ocurrir inestabilidad en el tiempo de cuadros, lo que afecta la fluidez visual.

Limitadores de FPS del servidor de estadísticas RivaTuner (RTSS) (asincrónico, sincronización frontal y posterior)

Descripción general: Desarrollada por Alexey Nicolaychuk (conocido como Unwinder), RTSS es una herramienta de terceros que destaca por limitar la velocidad de fotogramas fuera del motor del juego, a la vez que ofrece funciones de superposición de rendimiento. Ofrece varios modos de limitación para gestionar la velocidad de fotogramas, entre ellos:

Asíncrono (Async): el modo predeterminado agrega un búfer para garantizar tiempos de cuadro uniformes y una salida visualmente fluida, pero puede introducir latencia cuando VSync está habilitado.

Sincronización de borde frontal / Sincronización de borde posterior: estos modos sincronizan la presentación del cuadro con el intervalo de borrado vertical, lo que mejora la precisión de tiempo sin afectar significativamente la latencia y equilibra de manera efectiva la suavidad y la capacidad de respuesta.

RTSS con NVIDIA Reflex: las versiones más nuevas de RTSS pueden utilizar las tácticas de limitación de FPS de baja latencia de Reflex, lo que reduce la latencia de almacenamiento en búfer tradicional y, al mismo tiempo, limita la velocidad de cuadros.

Pros y contras:

• Ventajas: Limitación de velocidad de cuadros de alta precisión; ofrece una variedad de opciones de configuración para mejorar la experiencia del usuario.
• Contras: El modo asíncrono puede aumentar la latencia; múltiples modos limitadores pueden confundir a los usuarios; la efectividad varía según el juego.

Limitador especial de FPS K

Definición: Special K es un framework integral de mejora del rendimiento creado por el modder Kaldaien. Además de limitar los FPS, ofrece una gama de ajustes de juego y opciones gráficas avanzadas.

Mecanismo operativo: En lugar de simplemente retrasar los fotogramas, Special K intercepta las llamadas de renderizado antes y después del comando «Presentar», optimizando el tiempo de renderizado para una experiencia más fluida. Puede inyectar marcadores de baja latencia Reflex en juegos compatibles, lo que permite medir la latencia del PC.

Special K incorpora cuatro modos de limitación de velocidad de cuadros, cada uno con distintos resultados de latencia y ritmo de cuadros:

• Modo normal: optimizado para minimizar los tartamudeos.
• Modo de baja latencia: diseñado para pantallas compatibles con VRR, intercambiando estabilidad de cuadros por una latencia reducida.
• Modo de sincronización latente: para pantallas con frecuencia de actualización fija que no admiten VRR.
• Modo NVIDIA Reflex: imita la funcionalidad de baja latencia de Reflex, ideal para escenarios habilitados para VRR y DLSS.

Pros y contras:

• Ventajas: Proporciona una salida muy estable y suave; ofrece opciones de ajuste avanzadas para la presentación del cuadro.
• Contras: Requiere una configuración meticulosa por juego; puede que no sea tan fácil de usar como los limitadores incorporados.

Metodología de pruebas

Para garantizar que los resultados de la evaluación comparativa sean precisos y replicables, estandarizamos tanto nuestras configuraciones de hardware y software como las métricas de rendimiento recopiladas. Las pruebas se realizaron en el siguiente sistema:

• Procesador: Intel Core i7-14700K
• RAM: 32 GB DDR5-7000 CL34
• Almacenamiento: SSD PCIe 4.0 NVMe de 2 TB
• GPU: NVIDIA GeForce RTX 4090
• Sistema operativo: Windows 11 25H2
• Se aplicaron todas las actualizaciones de firmware, controladores y sistema operativo antes de la prueba.

Utilizamos la última versión de CapFrameX para capturar datos de tiempo de fotograma sin procesar durante las pruebas controladas de Cyberpunk 2077. El escenario de prueba consistía en una ruta estandarizada mientras se conducía en bicicleta por zonas idénticas para mantener la carga de renderizado y los eventos del juego lo más consistentes posible. Cada prueba aprovechó la función de historial de ejecución de CapFrameX para registrar tres ejecuciones independientes y eliminar la variabilidad.

Establecimos un límite de 120 FPS para todos los puntos de referencia del limitador de velocidad de cuadros con la frecuencia de actualización de la pantalla establecida a 120 Hz.

FPS promedio

El promedio de fotogramas por segundo (FPS) representa el total de fotogramas renderizados dividido entre el tiempo de captura, lo que ofrece una medida aproximada del rendimiento general del juego durante la prueba de rendimiento. Sin embargo, el promedio de FPS puede ser engañoso, ya que no tiene en cuenta las caídas de rendimiento ni la consistencia de la entrega de fotogramas.

1% de FPS promedio bajo

Un promedio bajo de FPS del 1 % indica la velocidad de fotogramas promedio del 1 % más lento de los fotogramas capturados. Esta métrica muestra el peor rendimiento sostenido y destaca la caída de la velocidad de fotogramas durante las escenas exigentes. Los valores más altos generalmente sugieren una experiencia de juego más fluida con menos tirones perceptibles.

0, 1 % de FPS promedio bajo

El 0, 1 % de FPS promedio bajo se centra en el 0, 1 % de fotogramas más lentos capturados, mostrando caídas de rendimiento extremas, pero poco frecuentes, que los jugadores suelen notar como tirones o tirones. El seguimiento de esto garantiza que capturemos caídas significativas e intrusivas durante momentos intensos.

Latencia promedio de PC

La latencia promedio de PC se refiere al tiempo en milisegundos desde que un fotograma comienza a renderizarse hasta que se pone en cola para su visualización, lo que refleja la latencia interna del sistema. Esta métrica es crucial para entornos sensibles a la latencia, como los juegos competitivos, donde la respuesta a la entrada es clave.

Desviación estándar adaptativa (STDDEV adaptativa)

La STDDEV Adaptativa es una medida estadística única que CapFrameX utiliza para evaluar la varianza de los valores de rendimiento instantáneos sobre un promedio de tiempo móvil. Valores bajos de STDDEV Adaptativa indican una entrega de fotogramas más consistente, lo que favorece una experiencia de juego más fluida. En esencia, esta métrica refleja la sensación de rendimiento inestable: valores bajos indican una ejecución más fluida, mientras que valores altos indican irregularidades notables en la sincronización de fotogramas.

Escena de prueba y repetibilidad

Para cada configuración de limitador, realizamos capturas CapFrameX en secuencias de pases idénticas en Cyberpunk 2077. Este método garantiza la transmisión dinámica de recursos que simulan la experiencia de juego real, en lugar de depender de benchmarks estáticos. Todas las configuraciones y resoluciones del juego se mantuvieron constantes en todas las partidas, lo que garantiza comparaciones justas.

Al aprovechar el promedio del historial de ejecución de CapFrameX en tres ejecuciones, redujimos las anomalías resultantes de procesos en segundo plano y fallas transitorias, lo que proporciona una vista estadísticamente más representativa del rendimiento de cada limitador.

Esta metodología garantiza que nuestros resultados sean precisos y reflejen una experiencia de juego práctica bajo diferentes enfoques de limitación de FPS, ofreciendo información valiosa sobre las compensaciones de rendimiento en cuanto a velocidad, suavidad y capacidad de respuesta.

Tiempos de fotogramas versus tiempos de visualización

Otro detalle crucial en nuestras pruebas comparativas es que todas nuestras métricas de FPS basadas en percentiles (como mínimos del 1 %, mínimos del 0, 1 % y STDDEV adaptativo ) se basan en tiempos de visualización reales, medidos mediante la función msBetweenDisplayChange de CapFrameX. Esto significa que nuestras evaluaciones se centran en los intervalos entre fotogramas tal como aparecen en pantalla, lo que proporciona una representación más precisa de la experiencia del jugador, en lugar de simplemente cronometrar el momento en que el motor del juego distribuye los fotogramas. Este enfoque resulta en mediciones más precisas de fluidez y tirones, especialmente al evaluar la eficacia de los limitadores de FPS.

Resultados y análisis

En esta sección, presentamos resultados objetivos de benchmarks de nuestras pruebas de las secuencias de Cyberpunk 2077 con CapFrameX. Cada captura de pantalla incluye métricas clave de rendimiento ( FPS promedio, FPS promedio bajo al 1% y 0.1%, Latencia promedio de PC y STDDEV adaptativo ) para permitir una comparación visual clara de diferentes limitadores en el mismo contexto de juego. Nuestro análisis revelará las características distintivas de cada limitador de velocidad de fotogramas en cuanto a fluidez, latencia y tearing de pantalla.

En las próximas capturas, los tiempos de cuadro que indican suavidad visual a nivel de hardware se muestran en azul, mientras que los tiempos de visualización correspondientes a la experiencia visual se marcan en verde.

• Limitador de VSync:

VSync ofrece la visualización más fluida; sin embargo, esto conlleva un aumento significativo en la latencia promedio. Recomendamos este limitador para escenarios de un solo jugador donde la capacidad de respuesta es menos crítica.

• Limitador en el juego:

Este limitador proporcionaba una visualización fluida con una latencia media baja, pero provocaba un desgarro de imagen notable, especialmente si no se limitaba por debajo de la frecuencia de actualización máxima del monitor. Esta opción es ideal para jugadores ocasionales que buscan una solución sencilla para limitar la velocidad de fotogramas.

• Limitador del controlador de gráficos NVIDIA:

El controlador NVIDIA también proporciona tiempos de visualización fluidos con una latencia relativamente baja, aunque ligeramente menos estable que el limitador del juego. Ideal para usuarios ocasionales que buscan un límite de velocidad de fotogramas global de bajo mantenimiento.

• NVIDIA Reflex Low Latency + Limitador VSync/G-Sync:

• Limitador asíncrono RTSS:

El limitador RTSS Async proporciona una suavidad excelente y baja latencia, lo que lo convierte en una opción fenomenal para los entusiastas tanto en escenarios de un solo jugador como competitivos, especialmente cuando el límite se establece por debajo de la frecuencia de actualización del monitor.

• Limitador de sincronización de borde frontal RTSS:

Este limitador es prometedor con tiempos de visualización fluidos, pero presenta tiempos de fotogramas irregulares. Recomendamos experimentar con esta opción para evaluar las ventajas tangibles en el rendimiento.

• Limitador de sincronización de borde posterior RTSS:

Comportamiento y recomendaciones similares a las del limitador RTSS Front Edge Sync.

• Limitador normal especial K:

Este modo ofrece tiempos de visualización muy fluidos con una latencia aceptablemente baja, lo que lo hace ideal para jugadores expertos en tecnología que buscan el mejor rendimiento. Sin embargo, se recomienda no usar Special K en juegos en línea debido a posibles indicadores antitrampas en su método de enganche.

• Limitador de baja latencia Special K:

Este limitador tenía problemas con la fluidez del tiempo de visualización, pero tenía una latencia promedio baja, lo que aconsejaba a los usuarios avanzados probarlo en juegos de un solo jugador sin ninguna tecnología de reducción de latencia integrada.

• Limitador de sincronización latente Special K:

Este limitador mostró un STDDEV adaptativo bajo y una latencia promedio, pero mostró algo de desgarro en la pantalla; funciona mejor para un solo jugador en pantallas con una frecuencia de actualización fija con un límite establecido ligeramente por debajo del máximo.

Como lo demuestran nuestras pruebas de Cyberpunk 2077, cada método de limitación de la velocidad de fotogramas produjo distintos grados de fluidez y latencia. En definitiva, ningún limitador destaca por su perfección; algunos priorizan la consistencia o la capacidad de respuesta según las preferencias del usuario.

A continuación se presenta un resumen conciso de nuestros hallazgos:

Observaciones finales

Nuestra exploración de varios métodos de limitación de la velocidad de fotogramas en Cyberpunk 2077 con CapFrameX destacó las ventajas y desventajas de cada opción. Herramientas como RTSS y Special K suelen ofrecer una excelente consistencia de fotogramas, como lo demuestran sus bajos valores STDDEV. Sin embargo, esto puede provocar un ligero aumento de la latencia general debido a los procesos internos de almacenamiento en búfer. Por el contrario, soluciones más sencillas, como los limitadores integrados en el juego o la configuración de velocidad de fotogramas máxima de NVIDIA, ofrecen una latencia menor con una estabilidad encomiable, aunque sin la misma entrega óptima de tiempo de fotogramas.

VSync, al utilizarse de forma independiente, puede añadir una latencia considerable, lo que lo convierte en una opción menos adecuada a menos que se combine con límites adicionales de velocidad de fotogramas o soluciones de sincronización adaptativa. Por el contrario, NVIDIA Reflex Low Latency destaca como una alternativa excepcional: en lugar de imponer un límite estricto, controla dinámicamente el envío de fotogramas, reduciendo a menudo la latencia y manteniendo las velocidades de fotogramas efectivas justo por debajo del límite de actualización.

Por lo tanto, para los jugadores que buscan el menor retraso de entrada en hardware robusto, Reflex Low Latency suele ser la opción recomendada para el día a día. Para quienes priorizan la fluidez visual y la consistencia en los encuadres, vale la pena explorar RTSS o Special K a pesar de la complejidad adicional de la configuración. Para los usuarios que no son compatibles con sincronización adaptativa/VRR, elegir un límite de fotogramas adecuado justo por debajo de la frecuencia de actualización del monitor ayudará a lograr un equilibrio satisfactorio entre fluidez, baja latencia y mínimo tearing. En definitiva, el mejor limitador depende de tus prioridades de juego, ya sea baja latencia para la competición o una consistencia precisa para una experiencia visual enriquecida.

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