Jak się liczy wartość FPS

Pod koniec notki na temat czcionek i wyświetlania tekstu stwierdziłem, że podstawowym zastosowaniem tej części biblioteki 2D jest wyświetlanie licznika FPS :) No cóż, pewnie wcale nie byłem daleko od prawdy, bo – jak wiadomo – pomiar ilości generowanych na sekundę klatek jest bardzo ważny. Można to jednak robić na kilka sposobów.

Najprościej jest chyba policzyć czas generowania ostatniej klatki w sekundach – i tak jest to potrzebne do wyliczenia nowych pozycji obiektów i uaktualnienia całej reszty symulacji. Odwrotność tego czasu będzie chwilową wartością FPS.
Można też policzyć ilość klatek narysowanych w jakimś krótkim odstępie czasu poprzedzającym chwilę obecną – zwykle w ciągu jednej sekundy. Wtedy podzielenia owego czasu przez zliczoną ilość ramek da nam średnie FPS.
Wreszcie można te obliczenia prowadzić od momentu uruchomienia gry, śledząc liczbę klatek i całkowity czas jej działania. Wówczas iloraz tych wartości da nam całkowite FPS.

Która wartość jest najlepsza do pokazania na ekranie?… Wartość chwilową najłatwiej wyliczyć, ale zmienia się ona co klatkę, więc podlega przypadkowym wahaniom, niemającym związku z kodem samej gry. Poza tym tak częsta aktualizacja sprawiałaby, że nie dałoby się tej wartości odczytać. W praktyce trzeba by więc wypisywać ją rzadziej, np. co sekundę, co komplikuje sprawę.
Z kolei całkowite FPS ze względu na swój globalny charakter “spłaszcza” wszelkie wahania. Im dłużej działa gra, tym mniejszy jest związek między jego wartością, a tym co widać na ekranie. Może się więc zdarzyć, że gra będzie strasznie przycinała, podczas gdy całkowite FPS będzie stało na wartościach 60-70 z lekką tylko tendencją spadkową.

Najlepiej jest więc pokazywać średnie FPS wyliczone dla jakiegoś krótkiego odcinka czasu. Ponieważ jego wartość zmienia się często (zazwyczaj co sekundę), dobrze odzwierciedla aktualną szybkość generowania klatek. Zmiana parametrów sceny (ilość wielokątów, światła, cienie, odbicia, cząsteczki, pozycja kamery, itd.) może więc prawie natychmiast przełożyć się na wartość FPS. Negatywnie, rzecz jasna :]
Jednocześnie średnie FPS nie podlega tak bardzo chwilowym i losowym zatorom na linii procesor-RAM-karta graficzna, gdyż jest liczone na podstawie przynajmniej kilkudziesięciu próbek.

I chociaż średnie FPS liczy się w nieco bardziej skomplikowany sposób niż chwilowe, jego wyznaczenie nie jest niczym trudnym ani kosztownym:

Jedno jest pewne: wartość FPS nie powinna spadać od samego jej liczenia ;)