Les effets des limiteurs de FPS sur les performances de jeu : un guide informatif

Dans le paysage actuel du jeu PC, la fréquence d’images, le temps de rendu et la latence système sont des indicateurs clés qui influencent considérablement la fluidité et la réactivité du jeu. Si les joueurs se concentrent souvent sur le nombre moyen d’images par seconde (IPS), les plus expérimentés savent qu’une fréquence d’images stable et une faible latence système améliorent l’expérience globale bien plus que la simple recherche d’un nombre d’IPS élevé.

C’est là qu’interviennent les limiteurs de fréquence d’images. Ces algorithmes avancés restreignent le nombre d’images traitées par le GPU chaque seconde, tout en gérant avec soin différents compromis.À première vue, limiter les performances peut sembler contre-productif : quel est l’intérêt de plafonner les FPS ? En réalité, une fréquence d’images illimitée peut entraîner une surcharge du processeur et de la carte graphique, provoquant une surchauffe, un bruit excessif des ventilateurs, des variations de latence et des déchirures d’écran gênantes. Une limitation de la fréquence d’images bien implémentée peut atténuer ces problèmes, offrant ainsi une expérience de jeu plus fluide, une fréquence d’images stable et parfois une meilleure réactivité.

La limitation de la fréquence d’images n’est pas universellement applicable ; son application varie selon les implémentations, qu’elle soit native aux jeux, intégrée aux pilotes graphiques ou proposée par des outils tiers. Chaque méthode a des conséquences spécifiques sur la stabilité des performances et la latence du système, définie comme le temps entre une commande et son affichage à l’écran. Pour les joueurs souhaitant optimiser leur expérience de jeu au-delà du simple nombre d’images par seconde, il est essentiel de comprendre ces nuances.

Cet article explore les limiteurs de fréquence d’images à l’aide de CapFrameX, un outil de benchmark moderne capable de mesurer de multiples indicateurs de performance. Nous nous concentrerons sur quatre indicateurs spécifiques : la fréquence d’images moyenne (FPS) pour les performances brutes, la fréquence d’images moyenne minimale (à 1 %/0, 1 %) pour la stabilité du temps de rendu, et la latence moyenne du PC pour évaluer la latence système. Nous utiliserons un titre récent et bien optimisé, Cyberpunk 2077, pour tester différentes implémentations de limiteurs de FPS, notamment la synchronisation verticale (VSync), les limiteurs intégrés au jeu, les limiteurs des pilotes graphiques NVIDIA, les paramètres de faible latence de NVIDIA Reflex, les limiteurs du serveur de statistiques RivaTuner (RTSS) et le limiteur avancé Special K. Notre approche vise à standardiser les méthodologies de test et les indicateurs de performance, afin de révéler comment ces limiteurs affectent la fluidité et la réactivité du jeu en conditions réelles.

Ce guide a pour but de vous aider à déterminer quels limiteurs de fréquence d’images offrent le meilleur équilibre de performances pour votre configuration de jeu spécifique.

Analyse approfondie des limiteurs de fréquence d’images

Les limiteurs de fréquence d’images regroupent divers outils qui plafonnent le nombre d’images par seconde et ajustent la façon dont votre matériel interagit avec le moteur de rendu du jeu. Chacun interagit différemment avec les moteurs de jeu, ce qui entraîne divers compromis en termes de fluidité, de latence et de qualité visuelle. Ci-dessous, nous détaillons les limiteurs que nous allons explorer dans un test de performance de Cyberpunk 2077.

Synchronisation verticale (VSync)

Définition : La VSync, ou synchronisation verticale, est une technique de synchronisation éprouvée qui aligne la fréquence d’affichage des images d’un jeu sur la fréquence de rafraîchissement de votre écran. Son objectif principal est d’éliminer les déchirures d’écran, qui se produisent lorsqu’une nouvelle image s’affiche avant que la précédente ne soit entièrement rendue. En obligeant le GPU à attendre le prochain cycle de rafraîchissement pour afficher une image, la VSync contribue à atténuer les perturbations visuelles.

Impact sur la performance :

• Aucune déchirure d’écran : la synchronisation verticale (VSync) synchronise efficacement la sortie d’images du GPU avec le taux de rafraîchissement de l’écran.
• Augmentation de la latence d’entrée : le délai introduit entre la disponibilité de l’image et son affichage peut entraîner un décalage d’entrée perceptible.
• Bégaiements à faible nombre d’images par seconde : si la fréquence d’images tombe en dessous de la fréquence de rafraîchissement du moniteur, la synchronisation verticale peut entraîner un rythme d’affichage irrégulier et des bégaiements.

Quand l’utiliser : La synchronisation verticale (VSync) est souvent avantageuse dans les jeux solo ou les cinématiques où les déchirures d’image sont gênantes et la latence d’entrée moins critique. Sur les configurations à taux de rafraîchissement variable (comme AMD FreeSync ou NVIDIA G-SYNC ), la VSync peut minimiser les déchirures d’image lorsque la fréquence d’images dépasse la plage VRR. La pénalité de latence peut également être atténuée en l’associant à des stratégies optimales de limitation des FPS, telles que NVIDIA Reflex Low Latency.

Avantages et inconvénients :

• Avantages : Réduit efficacement les déchirures d’écran, offrant une expérience visuelle plus fluide.
• Inconvénients : Peut introduire un décalage d’entrée et des saccades importants si la fréquence d’images descend en dessous de la fréquence de rafraîchissement ; limite la sortie d’images, ce qui peut nuire aux performances dans les jeux compétitifs.

Limiteur de fréquence d’images en jeu

Définition : De nombreux jeux modernes intègrent une limitation native de la fréquence d’images dans leur moteur, ce qui interrompt le rendu des images au-delà d’une certaine valeur cible. Cette limitation minimise la charge du système et évite un excès d’images inutiles.

Mécanisme de fonctionnement : contrairement à la VSync, un limiteur de FPS intégré au jeu ne lance l’image suivante qu’une fois l’image actuelle entièrement rendue, assurant ainsi un rythme d’affichage plus fluide sans la latence que peut engendrer la synchronisation d’affichage.

Avantages et inconvénients :

• Avantages : Latence généralement inférieure à celle des pilotes ou des condensateurs externes, intégration pratique dans le moteur du jeu.
• Inconvénients : La qualité et la précision des performances peuvent varier en fonction du moteur de jeu utilisé.

Limiteur de fréquence d’images du pilote graphique NVIDIA

Définition : Cette option, appelée « Fréquence d’images maximale » dans le panneau de configuration NVIDIA, fait partie du pilote GPU et peut être appliquée globalement ou application par application.

Mécanisme de fonctionnement : Le pilote intercepte les appels de rendu du moteur de jeu, limitant ainsi la fréquence d’images. Il offre généralement une faible latence et une bonne précision dans la plupart des cas, bien que les anciennes versions du pilote aient rencontré des problèmes de fluidité par rapport aux solutions tierces.

Avantages et inconvénients :

• Avantages : Application simple sans outils supplémentaires ; souvent peu de frais généraux.
• Inconvénients : Peut ne pas offrir des temps de rendu aussi fluides et constants dans toutes les situations comparé à RTSS.

NVIDIA Reflex Faible latence

Définition : La technologie NVIDIA Reflex Low Latency est conçue pour les GPU NVIDIA à partir de la série GTX 900 « Maxwell » afin de réduire considérablement la latence système et le délai d’entrée dans les jeux. Elle améliore la réactivité, notamment en compétition, en synchronisant les charges de travail du GPU et du CPU et en minimisant la file d’attente de rendu.

Mécanisme de fonctionnement : Reflex s’intègre au moteur de jeu (lorsqu’il est compatible) pour garantir un rendu instantané, réduisant ainsi les délais de rendu et la charge du processeur lors des scènes gourmandes en ressources graphiques. Cela diminue le temps entre l’entrée et la réponse visuelle, réduisant ainsi la latence du PC, qui combine la latence du jeu et les délais de rendu du GPU.

La limite de FPS appliquée lors de l’utilisation de Reflex avec VSync et G-Sync est calculée selon des formules validées par la communauté. Pour les fréquences de rafraîchissement d’écran courantes, les limites typiques sont les suivantes :

Avantages et inconvénients :

• Avantages : Réduit considérablement la latence du système par rapport aux condensateurs traditionnels ; optimisé pour une réactivité optimale en jeu.
• Inconvénients : Limité aux jeux compatibles ; son efficacité peut varier en fonction du moteur de jeu et de la charge de travail du GPU ; une instabilité potentielle du temps d’affichage peut survenir, affectant la fluidité visuelle.

Serveur de statistiques RivaTuner (RTSS) Limiteurs de FPS (Asynchrone, Synchronisation bord avant, Synchronisation bord arrière)

Présentation : Développé par Alexey Nicolaychuk (alias Unwinder), RTSS est un outil tiers qui permet de limiter la fréquence d’images en dehors du moteur du jeu et propose des fonctionnalités d’affichage des performances. Il offre plusieurs modes de limitation pour gérer le rythme d’affichage, notamment :

Asynchrone : le mode par défaut ajoute une mémoire tampon pour garantir des temps d’affichage constants et une sortie visuellement fluide, mais peut introduire une latence lorsque la synchronisation verticale est activée.

Synchronisation du bord avant / Synchronisation du bord arrière : ces modes synchronisent la présentation des images avec l’intervalle de suppression verticale, améliorant la précision du timing sans impacter significativement la latence, et équilibrant efficacement la fluidité et la réactivité.

RTSS avec NVIDIA Reflex : les versions plus récentes de RTSS peuvent utiliser les tactiques de limitation des FPS à faible latence de Reflex, réduisant ainsi la latence de mise en mémoire tampon traditionnelle tout en plafonnant la fréquence d’images.

Avantages et inconvénients :

• Avantages : Limitation très précise de la fréquence d’images ; offre diverses options de configuration pour améliorer l’expérience utilisateur.
• Inconvénients : Le mode asynchrone peut augmenter la latence ; la présence de plusieurs modes de limitation peut dérouter les utilisateurs ; l’efficacité varie selon le jeu.

Limiteur de FPS Special K

Définition : Special K est un framework complet d’amélioration des performances créé par le moddeur Kaldaien. Outre la limitation du nombre d’images par seconde (FPS), il offre une gamme de réglages et d’options graphiques avancées.

Fonctionnement : Au lieu de simplement retarder l’affichage des images, Special K intercepte les appels de rendu avant et après la commande « Présenter », optimisant ainsi le temps de rendu pour une expérience plus fluide. Il peut injecter des marqueurs de faible latence Reflex dans les jeux compatibles, permettant ainsi de mesurer la latence du PC.

Special K intègre quatre modes de limitation de la fréquence d’images, chacun offrant des résultats distincts en termes de latence et de cadence d’images :

• Mode normal : optimisé pour un minimum de saccades.
• Mode faible latence : conçu pour les écrans prenant en charge le VRR, privilégiant la stabilité de l’image à une latence réduite.
• Mode de synchronisation latente : pour les écrans à fréquence de rafraîchissement fixe ne prenant pas en charge le VRR.
• Mode NVIDIA Reflex : imite la fonctionnalité de faible latence Reflex, idéal pour les scénarios compatibles VRR et DLSS.

Avantages et inconvénients :

• Avantages : Fournit une sortie très stable et fluide ; offre des options de réglage avancées pour la présentation des images.
• Inconvénients : Nécessite une configuration méticuleuse pour chaque jeu ; peut ne pas être aussi convivial que les limiteurs intégrés.

Méthodologie de test

Afin de garantir la précision et la reproductibilité des résultats de l’évaluation comparative, nous avons standardisé nos configurations matérielles et logicielles ainsi que les indicateurs de performance recueillis. Les tests ont été effectués sur le système suivant :

• Processeur : Intel Core i7-14700K
• RAM : 32 Go DDR5-7000 CL34
• Stockage : SSD NVMe PCIe 4.0 de 2 To
• Carte graphique : NVIDIA GeForce RTX 4090
• Système d’exploitation : Windows 11 25H2
• Toutes les mises à jour du micrologiciel, des pilotes et du système d’exploitation ont été appliquées avant les tests.

Nous avons utilisé la dernière version de CapFrameX pour capturer les données brutes de temps d’affichage lors de tests contrôlés de Cyberpunk 2077. Le scénario de test consistait à parcourir un itinéraire standardisé à vélo à travers des zones identiques afin de maintenir une charge de rendu et des événements en jeu aussi constants que possible. Chaque test a exploité la fonction d’historique d’exécution de CapFrameX pour enregistrer trois exécutions indépendantes et éliminer toute variabilité.

Nous avons ciblé une limite de 120 FPS pour tous les tests de limitation de fréquence d’images avec le taux de rafraîchissement de l’écran réglé à 120 Hz.

FPS moyen

Le nombre moyen d’images par seconde (IPS) représente le nombre total d’images rendues divisé par le temps de capture, offrant une mesure approximative des performances globales du jeu pendant le test. Cependant, le nombre moyen d’IPS peut être trompeur, car il ne tient pas compte des baisses de performances ni de la régularité de l’affichage des images.

1 % FPS moyen faible

Le pourcentage de FPS moyens les plus faibles (1 %) indique la fréquence d’images moyenne des 1 % d’images capturées les plus lentes. Cet indicateur illustre les « performances soutenues les plus faibles », mettant en évidence la chute de fréquence d’images lors des scènes exigeantes. Des valeurs plus élevées suggèrent généralement une expérience de jeu plus fluide, avec moins de saccades perceptibles.

0, 1 % FPS moyen faible

Le seuil de FPS moyen le plus bas (0, 1 %) se concentre sur les 0, 1 % d’images les plus lentes enregistrées, révélant des baisses de performance extrêmes mais rares, généralement perçues par les joueurs comme des saccades. Ce suivi nous permet de détecter les chutes de performance importantes et perturbatrices lors des moments les plus intenses.

Latence moyenne du PC

La latence moyenne d’un PC correspond au temps, en millisecondes, qui s’écoule entre le début du rendu d’une image et sa mise en file d’attente pour l’affichage. Elle reflète la latence interne du système. Cette mesure est cruciale dans les environnements sensibles à la latence, comme les jeux compétitifs, où la réactivité des commandes est primordiale.

Écart type adaptatif (Écart type adaptatif)

L’écart-type adaptatif (Adaptive STDDEV) est une mesure statistique unique utilisée par CapFrameX pour évaluer la variance des performances instantanées sur une moyenne temporelle. Des valeurs d’Adaptive STDDEV plus faibles indiquent une fluidité d’affichage plus constante, pour une expérience de jeu plus agréable. Concrètement, cette métrique reflète la sensation de saccades : des valeurs faibles indiquent un fonctionnement plus fluide, tandis que des valeurs élevées signalent des irrégularités notables dans le timing des images.

Scène de test et répétabilité

Pour chaque configuration de limiteur, nous avons effectué des captures CapFrameX sur des séquences de passage identiques dans Cyberpunk 2077. Cette méthode garantit un flux dynamique d’éléments simulant le gameplay réel, contrairement aux benchmarks statiques. Tous les paramètres et résolutions du jeu sont restés constants d’une exécution à l’autre, assurant ainsi des comparaisons équitables.

En tirant parti de la moyenne de l’historique d’exécution de CapFrameX sur trois exécutions, nous avons réduit les anomalies résultant des processus en arrière-plan et des incidents transitoires, offrant ainsi une vue statistiquement plus représentative des performances de chaque limiteur.

Cette méthodologie garantit que nos résultats sont précis et reflètent les conditions réelles de jeu, quelles que soient les approches de limitation du nombre d’images par seconde, offrant ainsi des informations précieuses sur les compromis de performance en matière de vitesse, de fluidité et de réactivité.

Temps d’affichage par rapport au temps de rendu

Un autre détail crucial de nos tests de performance est que toutes nos métriques FPS basées sur les percentiles (comme les valeurs minimales à 1 % et 0, 1 %, ainsi que l’écart type adaptatif) sont calculées à partir des temps d’affichage réels, mesurés grâce à la fonctionnalité msBetweenDisplayChange de CapFrameX. Nos évaluations se concentrent donc sur les intervalles entre les images affichées à l’écran, offrant ainsi une représentation plus fidèle de l’expérience du joueur, au lieu de simplement chronométrer l’envoi des images par le moteur du jeu. Cette approche permet d’obtenir des mesures plus pertinentes de la fluidité et des saccades, notamment pour évaluer l’efficacité des limiteurs de FPS.

Résultats et analyse

Dans cette section, nous présentons les résultats objectifs de nos tests de performances sur les séquences de Cyberpunk 2077 avec CapFrameX. Chaque capture d’écran inclut des indicateurs clés : FPS moyen, FPS moyen minimal (à 1 % et 0, 1 %), latence moyenne sur PC et écart-type adaptatif. Ces indicateurs permettent une comparaison visuelle claire des différents limiteurs de fréquence d’images dans un même contexte de jeu. Notre analyse révélera les caractéristiques distinctes de chaque limiteur en matière de fluidité, de latence et de déchirure d’écran.

Dans les captures suivantes, les temps d’affichage indiquant la fluidité visuelle au niveau matériel sont indiqués en bleu, tandis que les temps d’affichage relatifs à l’expérience visuelle sont marqués en vert.

• Limiteur de synchronisation verticale :

La synchronisation verticale (VSync) offre une fluidité d’affichage optimale ; toutefois, elle entraîne une augmentation significative de la latence moyenne. Nous recommandons ce limiteur pour les modes solo où la réactivité est moins cruciale.

• Limiteur en jeu :

Ce limiteur offrait un affichage fluide avec une faible latence moyenne, mais entraînait des déchirures d’écran perceptibles, surtout s’il n’était pas limité en dessous de la fréquence de rafraîchissement maximale du moniteur. Cette option est idéale pour les joueurs occasionnels recherchant une solution simple pour limiter la fréquence d’images.

• Limiteur de pilote graphique NVIDIA :

Le pilote NVIDIA assure également un affichage fluide avec une latence relativement faible, bien que légèrement moins stable que le limiteur intégré au jeu. Idéal pour les utilisateurs occasionnels souhaitant une limitation globale de la fréquence d’images sans entretien.

• NVIDIA Reflex Faible latence + Limiteur VSync/G-Sync :

• Limiteur asynchrone RTSS :

Le limiteur asynchrone RTSS offre une excellente fluidité et une faible latence, ce qui en fait un choix phénoménal pour les passionnés, aussi bien en solo qu’en compétition, surtout lorsque la limite est fixée en dessous du taux de rafraîchissement du moniteur.

• Limiteur de synchronisation de bord avant RTSS :

Ce limiteur semble prometteur pour des temps d’affichage fluides, mais présente parfois des variations de temps de rendu. Nous vous recommandons de tester cette option afin d’évaluer d’éventuels gains de performance concrets.

• Limiteur de synchronisation de bord arrière RTSS :

Comportement et recommandations similaires à ceux du limiteur de synchronisation de bord avant RTSS.

• Limiteur normal Special K :

Ce mode offre une fluidité d’affichage exceptionnelle et une latence acceptable, ce qui le rend idéal pour les joueurs exigeants recherchant une expérience optimale. Cependant, il est déconseillé d’utiliser Special K dans les jeux en ligne en raison du risque de détection de triche par les systèmes anti-triche liés à sa méthode d’interception.

• Limiteur de faible latence Special K :

Ce limiteur avait des difficultés avec la fluidité de l’affichage, mais présentait une faible latence moyenne, conseillant aux utilisateurs avancés de le tester dans des jeux solo sans technologie intégrée de réduction de latence.

• Limiteur de synchronisation latente Special K :

Ce limiteur affichait un faible écart type adaptatif et une latence moyenne, mais présentait quelques déchirures d’écran ; il fonctionne mieux en mode solo sur des écrans à taux de rafraîchissement fixe avec une limite légèrement inférieure au maximum.

Comme l’ont démontré nos tests sur Cyberpunk 2077, chaque méthode de limitation de la fréquence d’images a engendré des degrés variables de fluidité et de latence. En définitive, aucune méthode ne se distingue comme étant parfaite ; certaines privilégient une grande stabilité ou une réactivité optimale, selon les préférences de l’utilisateur.

Vous trouverez ci-dessous un résumé concis de nos conclusions :

Remarques finales

Notre analyse de différentes méthodes de limitation de la fréquence d’images dans Cyberpunk 2077 à l’aide de CapFrameX a mis en évidence les compromis spécifiques à chaque option. Des outils comme RTSS et Special K offrent souvent une excellente stabilité d’images, comme en témoignent leurs faibles valeurs d’écart type. Cependant, cela peut parfois entraîner une légère augmentation de la latence globale en raison des processus de mise en mémoire tampon internes.À l’inverse, des solutions plus simples comme les limiteurs intégrés au jeu ou le paramètre « Fréquence d’images maximale » de NVIDIA offrent une latence plus faible et une stabilité remarquable, même si le temps d’affichage optimal n’est pas atteint.

La synchronisation verticale (VSync), utilisée seule, peut engendrer une latence importante, ce qui la rend moins pertinente sans limitation supplémentaire de la fréquence d’images ou sans solution de synchronisation adaptative.À l’inverse, NVIDIA Reflex Low Latency se distingue comme une excellente alternative : au lieu d’imposer une limite stricte, elle contrôle dynamiquement l’envoi des images, réduisant souvent la latence tout en maintenant la fréquence d’images effective juste en dessous de la limite de rafraîchissement.

Par conséquent, pour les joueurs recherchant une latence d’entrée minimale sur du matériel performant, Reflex Low Latency est généralement le choix recommandé au quotidien. Pour ceux qui privilégient la fluidité visuelle et un cadrage stable, RTSS ou Special K méritent d’être explorés malgré leur complexité de configuration accrue. Pour les utilisateurs ne disposant pas de la synchronisation adaptative/VRR, choisir une limite d’images par seconde légèrement inférieure à la fréquence de rafraîchissement du moniteur permettra d’obtenir un équilibre satisfaisant entre fluidité, faible latence et réduction des déchirures d’image. En définitive, le « meilleur » limiteur dépend de vos priorités en matière de jeu : faible latence pour la compétition ou stabilité optimale pour une expérience visuelle immersive.

Source et images

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