Actualizado a: 22 de enero de 2024
A veces puede que algunos productos de hardware estén sobrepasando realmente las necesidades que tenemos los humanos, y que las cifras que aportan los fabricantes sean puro marketing y nada más. ¿Es el caso de los FPS (Frames Per Second)? En este artículo vamos a ver qué son y si es uno de esos casos en los que nos están engañando…
¿Qué son los FPS o Frames Per Second?
La velocidad de imagen, o Frame Rate, es representada en fotogramas por segundo o FPS (Frames Per Second). Esta unidad representa la velocidad a la que un dispositivo exhibe imágenes, llamadas fotogramas o cuadros. Este término se emplea tanto en el contexto de películas y cámaras de video, como en tarjetas gráficas y sistemas de captura de movimiento.
En el caso de un ordenador, ten en cuenta que los gráficos los produce la GPU o tarjeta gráfica, por lo que estarán limitados por esta unidad. Esto, como ya vimos en otros artículos, puede depender de otros muchos factores, como el motor gráfico empleado, la configuración gráfica, la resolución de renderizado, etc.
Antiguamente, en el cine mudo, la tasa de refresco variaba entre 16 y 24 FPS debido a la alimentación manual de los proyectores. Las películas mudas a menudo se proyectaban a mayor velocidad de la grabación original. Con la llegada del cine sonoro en 1926, la variabilidad de velocidad se volvió inaceptable, y la tasa de 24 FPS se convirtió en el estándar para películas con sonido.
En la cinematografía actual, la norma es grabar y proyectar a 24 FPS, lo que da un aspecto cinematográfico. También hay tasas de 25 FPS y 30 FPS utilizadas en diferentes regiones y situaciones. Además, hay experimentos con tasas más altas, como 48 FPS, 72 FPS y 90 FPS, especialmente en la realidad virtual y videojuegos.
En televisión digital, se utilizan tasas de 24, 25, 30, 50, 60 FPS para diversos estándares y regiones. También hay avances hacia tasas más altas, como 100 FPS, 120p para la UHDTV y tasas aún más altas, como 144 FPS y 240 FPS, que se centran en los videojuegos.
Pero…¿realmente necesitamos esas tasas tan altas? Vamos a analizarlo, pero primero hay que conocer qué es la frecuencia de refresco del monitor y qué tiene que ver con los FPS producidos por la GPU…
¿Qué es la frecuencia de refresco de una pantalla? ¿Qué tiene que ver con los FPS?
La frecuencia de refresco de una pantalla, también conocida como «tasa de actualización» o «refresh rate» en inglés, se refiere a la cantidad de veces que una pantalla muestra una imagen nueva por segundo. Esta medida se expresa en hercios (Hz).
Una pantalla de mayor frecuencia de refresco puede mostrar imágenes más fluidas y suaves, lo que es especialmente importante en aplicaciones como los videojuegos y la visualización de contenido multimedia. Las pantallas tradicionales suelen tener una frecuencia de refresco de 60 Hz, lo que significa que actualizan la imagen 60 veces por segundo.
Sin embargo, las pantallas modernas, como algunas Smart TVs o monitores, especialmente las destinadas a juegos y aplicaciones de alta velocidad, a menudo tienen frecuencias de refresco más altas, como 120 Hz, 144 Hz, 240 Hz o incluso más. Esto permite una experiencia de visualización más suave, especialmente en escenarios donde se requiere un movimiento rápido y preciso, como juegos de acción o deportes.
Aquí hay que dejar clara la relación entre los FPS producidos por la tarjeta gráfica de un ordenador y la frecuencia de refresco del monitor o pantalla que se está usando. Ambos influyen en la calidad y suavidad visual con que se representan las imágenes en pantalla, y tienen una relación directa que hay que conocer.
La relación clave entre los FPS y la frecuencia de refresco de la pantalla es que, para aprovechar al máximo una pantalla de alta frecuencia de refresco, la tarjeta gráfica debe ser capaz de generar suficientes FPS para igualar o superar la frecuencia de refresco de la pantalla. Si una tarjeta gráfica produce por ejemplo 60 FPS en un videojuego y tienes un monitor de 90 Hz, de poco te servirá, o al contrario, si tienes una tarjeta gráfica que es capaz de llegar a los 120 FPS y el monitor es de 60 Hz, también será un obstáculo. Por eso, aquí te muestro algunas consideraciones:
- Correspondencia ideal: para una experiencia de juego o visualización óptima, se busca una correspondencia cercana entre la frecuencia de refresco de la pantalla y los FPS producidos por la tarjeta gráfica. Por ejemplo, si tienes una pantalla de 144 Hz, es deseable alcanzar al menos 144 FPS en tus juegos para aprovechar al máximo la suavidad y la capacidad de respuesta que ofrece la pantalla de alta frecuencia de refresco.
- Monitores V-Sync, NVIDIA G-Sync y AMD FreeSync: si la tarjeta gráfica produce más FPS de los que la pantalla puede mostrar (por ejemplo, 200 FPS en una pantalla de 144 Hz), pueden ocurrir efectos visuales no deseados como el «tearing» (desgarro de la imagen). Para abordar este problema, se utilizan tecnologías como V-Sync (vertical synchronization) o G-Sync/FreeSync que sincronizan los FPS de la tarjeta gráfica con la frecuencia de refresco de la pantalla para evitar tearing y mantener una experiencia visual más suave.
El «tearing» (desgarro) es un artefacto visual que puede ocurrir en un videojuego o vídeo cuando la frecuencia de actualización de la pantalla no está sincronizada con la velocidad de fotogramas (FPS) producida por la tarjeta gráfica. Cuando el tearing ocurre, la imagen puede parecer dividida o desgarrada horizontalmente, lo que resulta en una experiencia visual incómoda y poco atractiva. Por esto es tan importante tener tecnologías que solventen el problema de la diferencia entre FPS/Hz o comprar una GPU acorde con la pantalla o viceversa…
Tiempo de respuesta
No hay que confundir la frecuencia de refresco de una pantalla con el tiempo de respuesta. Son dos características diferentes que debes distinguir para comprender el apartado siguiente. El tiempo de respuesta de un monitor es una medida que indica cuánto tiempo tarda un píxel en cambiar de un estado a otro. Se mide en milisegundos (ms) y se refiere a la velocidad con la que un píxel pasa de un color (generalmente gris) a otro y luego vuelve al estado original. Este tiempo de cambio es crucial en la representación de imágenes en movimiento, como videojuegos o reproducción de video, ya que afecta la suavidad de la transición entre cuadros.
En general, un tiempo de respuesta más corto significa que los cambios de píxeles ocurren más rápidamente y, por lo tanto, se considera deseable para una experiencia visual sin desenfoque ni efectos no deseados, como el ghosting (una especie de sombra fantasmal que sigue a los objetos en movimiento o estela). Es decir, si antes hablábamos de tearing, el fenómeno que afecta aquí es el ghosting.
Es importante destacar que no todos los monitores están diseñados para la misma tarea. Para tareas de oficina o navegación web, un tiempo de respuesta de 5 ms o incluso más alto puede ser suficiente. En cambio, para juegos y aplicaciones que requieren una representación rápida de imágenes en movimiento, los monitores con tiempos de respuesta de 1 ms o menos suelen ser preferidos.
El tiempo de respuesta pueden variar según la tecnología del panel. Los paneles LCD convencionales (como los paneles IPS) pueden tener tiempos de respuesta más largos en comparación con los paneles TN o los paneles OLED, que tienden a ofrecer tiempos de respuesta más cortos….
¿Cuántos FPS puede captar el ojo humano?
La conexión entre el cerebro y la percepción visual de los seres humanos puede procesar entre 10 y 12 imágenes individuales por segundo. Por encima de 10 o 12 FPS percibimos esas imágenes como si se movieran en conjunto. El umbral de percepción visual puede variar en algunos casos.
Pero, atención, el ojo humano no interpreta los FPS de la misma manera que una pantalla de visualización. En cambio, vemos la realidad de manera continua, sin percibir una serie de imágenes separadas. Por lo tanto, hablar de la cantidad de FPS que el ojo humano puede «ver» es en realidad un concepto erróneo.
Lo que importa más en la percepción visual humana es la velocidad de parpadeo de las imágenes. Esto es lo que he explicado en el segundo párrafo de este apartado. Por tanto, incluso con un FPS de 30, el ojo humano no percibirá imágenes cortadas puestas en una secuencia, sino como un vídeo continuo.
Sin embargo, la percepción de imágenes fluidas en un juego o aplicación va más allá de la velocidad de parpadeo. Los juegos generan imágenes en movimiento, lo que activa diferentes sistemas visuales en comparación con el procesamiento de luz estática. Esto se debe a que nuestros sistemas visuales están diseñados para detectar y seguir objetos en movimiento.
Por ejemplo, los estudios sobre pilotos de combate han demostrado que pueden percibir imágenes en una pantalla mostradas durante tan solo 1/250 de segundo debido a su entrenamiento y capacidad para procesar movimientos rápidos. Y, aunque no percibamos esos cortes entre fotogramas y veamos una imagen fluida, los FPS y Hz sí que importan para evitar esos efectos propios de la tecnología, como el tearing y el ghosting, que no son innatos de nuestra biología, sino de la tecnología…
Gamers: su percepción es diferente
Hemos visto que el ojo ve imágenes por separado, distinguibles, hasta que supera los 10 o 12 FPS, momento en el que ve la imagen en movimiento como algo continuo. Sin embarog, este no es el límite que percibe el ojo humano. Primero, es importante comprender que la percepción visual varía entre las personas y depende de diferentes factores. Detectar movimiento no es lo mismo que percibir luz, ya que diferentes partes del ojo funcionan de manera diferente. Por ejemplo, lo que vemos en el centro de nuestra visión (donde enfocamos) se percibe con mayor nitidez que lo que vemos en la periferia (por el rabillo del ojo). La luz que entra por la córnea necesita tiempo para convertirse en información que nuestro cerebro pueda procesar, y el cerebro solo puede procesar información a una velocidad determinada.
Los estudios demuestran que no podemos predecir el comportamiento de todo el sistema visual basándonos en una sola célula o neurona. Nuestra percepción visual es el resultado de miles y miles de neuronas actuando en conjunto. Nuestro cerebro es mucho más preciso en su conjunto que una sola parte de él.
Los jugadores tienen una visión y percepción visual por encima del promedio debido a su entrenamiento. Los juegos de acción, en particular, son excelentes para mejorar la sensibilidad al contraste, las habilidades de atención y el seguimiento de múltiples objetos simultáneamente. Los juegos pueden mejorar muchos aspectos de la visión, por lo que se utilizan en terapias visuales.
Conclusión
En cuanto a cuántos FPS puede ver realmente el ojo humano, no hay un número concreto en el que todos los expertos estén de acuerdo. Algunos creen que una vez que superamos los 200 FPS, las imágenes se ven como en la vida real. Para la mayoría de las personas, notarán diferencias en la suavidad de las imágenes en movimiento en torno a los 90 Hz.
El espectro visible: ¿Cuántos colores reconoce el ojo? ¿Es tan importante la profundidad de color?
El espectro visible para el ser humano se encuentra entre la luz violeta y la luz roja y se estima que los humanos pueden distinguir hasta 10 millones de colores. Y esto tiene relación con la profundidad de color que admite tu GPU y tu monitor, medida en bits.
La profundidad de color de un monitor se refiere a la cantidad de colores diferentes que puede mostrar. También se conoce como la profundidad de bits o bits por píxel. Indica cuántos bits se utilizan para representar cada píxel en la pantalla, y esto a su vez determina cuántos colores únicos se pueden mostrar.
La profundidad de color de las pantallas puede variar, como por ejemplo:
- 8 bits: con 8 bits por píxel, un monitor puede mostrar hasta 256 colores diferentes. Esto es adecuado para aplicaciones simples, como gráficos simples o iconos, pero no proporciona una reproducción precisa del color. Esta calidad era típica de las pantallas más antiguas, o de dispositivos actuales donde no se necesita una gama cromática elevada.
- 16 bits: un monitor puede mostrar hasta 65.536 colores diferentes. Esto proporciona una representación de color mejorada y es adecuado para aplicaciones donde se precisa reproducir mayor variedad de color.
- 24 bits: se puede mostrar hasta 16.7 millones de colores diferentes. Esto ofrece una reproducción de color muy precisa y es estándar para la mayoría de las pantallas modernas. Es ideal para tareas de videojuegos y visualización de contenido multimedia de alta calidad. Se puede deducir de aquí que 24-bit son más que suficientes, ya que el ojo humano puede distinguir entre 10M de colores, sin embargo, hay pantallas de 32-bit.
- 32 bits: puede representar los mismo colores que las de 24-bit, pero con un canal alfa adicional para la transparencia. Esto permite la representación de imágenes con transparencia, como imágenes PNG con fondo transparente. Por tanto, para aplicaciones de diseño gráfico, edición de fotos, etc., puede ser un plus, y sí que los profesionales pueden encontrar la diferencia.
Colores reales vs colores en pantalla
La diferencia entre el color real y lo que vemos en pantalla o lo que se imprime se debe a varios factores relacionados con la representación del color en dispositivos electrónicos y la impresión, o la realidad vs las fotos que capturamos. Esto es bien conocido, y el ojo humano no está hecho para ver de cerca y este tipo de colores, por eso los problemas de fatiga ocular, etc.
La gestión del color desempeña un papel fundamental para garantizar que los colores en los medios impresos o digitales se asemejen lo más posible a la realidad. También es importante tener una pantalla con una buena calibración, algunas vienen calibradas de fábrica, otras te permiten ajuste manual, aunque siempre es mejor recurrir a las ya calibradas para profesionales que trabajen con gráficos.
Como sabes, los colores «informáticos» se basan en perfiles o estándares como el ICC (Consortio Internacional de Color) que son ampliamente reconocidos y establecidos como estándares, como el perfil de Adobe. Además, es crucial asegurarse de que el monitor esté calibrado correctamente, siguiendo estándares como sRGB (Red Green Blue).
Por tanto, en cuanto al tema que tratamos, es importante decir que aunque tengas todos los bits de profundidad que quieras en tu pantalla, los colores no serán exactamente como los reales, sino aproximaciones…
El negro que no es negro
Para finalizar, es importante también hablar del negro de las pantallas. Siempre se suele hablar en las características de la gama cromática, con mediciones sRGB 100%, Adobe RGB, etc., pero poco se habla del negro más allá de hacer referencia a la diferencia de iluminación entre las zonas más oscuras y las zonas más iluminadas en el contraste de la pantalla.
Como sabes, cuando aparece una imagen en negro en los monitores convencionales LCD, verás que la imagen no es realmente negra, sino que es un tipo de gris muy oscuro con cierto brillo. Esto se debe a la retroiluminación de estos paneles. En cambio, en las pantallas OLED, sí que se apagan los píxeles y, al no tener retroiluminación, el negro que muestran sí que es un negro más puro.
Ahora ya conoces lo básico para que no te lleves a engaño con las pantallas…
