Transatlantycki ping szybszy niż wysłanie piksela na ekran?

John Carmack napisał na Twitterze ,

Mogę wysłać pakiet IP do Europy szybciej niż mogę wysłać piksel na ekran. Jak leci?

A gdyby to nie był John Carmack, zapisałbym to jako „głupie interweny”.

Ale to jest John Carmack.

Jak to może być prawda?

Aby uniknąć dyskusji na temat tego, co dokładnie oznacza w tweecie, chciałbym uzyskać odpowiedź:

Ile czasu zajmuje, w najlepszym przypadku, przesłanie pojedynczego pakietu IP z serwera w USA do jakiegoś miejsca w Europie, mierząc od momentu uruchomienia pakietu przez oprogramowanie, aż do momentu otrzymania go przez oprogramowanie powyżej poziom kierowcy?

Ile czasu zajmuje w najlepszym przypadku wyświetlenie piksela na ekranie, mierzone od momentu, w którym oprogramowanie powyżej poziomu sterownika zmienia wartość tego piksela?

Nawet zakładając, że połączenie transatlantyckie jest najlepszym kablem światłowodowym, jaki można kupić za pieniądze, i że John siedzi tuż obok swojego dostawcy usług internetowych, dane nadal muszą być zakodowane w pakiecie IP, dostać się z pamięci głównej na kartę sieciową , stamtąd przez kabel w ścianie do innego budynku, prawdopodobnie przeskoczy tam kilka serwerów (załóżmy, że potrzebuje tylko jednego przekaźnika), zostanie fotonizowany przez ocean, przekształcony z powrotem w impuls elektryczny przez fotosensor, i ostatecznie zinterpretowana przez inną kartę sieciową. Zatrzymajmy się tam.

Jeśli chodzi o piksel, jest to proste słowo maszynowe, które jest przesyłane przez gniazdo PCI Express, zapisywane w buforze, a następnie spuszczane na ekran. Nawet biorąc pod uwagę fakt, że „pojedyncze piksele” prawdopodobnie powodują przesłanie bufora całego ekranu na ekran, nie rozumiem, jak to może być wolniejsze: to nie tak, że bity są przesyłane „jeden po drugim” - raczej one to kolejne impulsy elektryczne, które są przekazywane bez opóźnień między nimi (prawda?).

Czas wysłania pakietu do zdalnego hosta to połowa czasu zgłoszonego przez ping, który mierzy czas podróży w obie strony.

Wyświetlacz, który mierzyłem, był wyświetlaczem Sony HMZ-T1 podłączonym do komputera.

Aby zmierzyć opóźnienie wyświetlania, mam mały program, który siedzi w pętli spinowej odpytując kontroler gier, wykonując czyszczenie do innego koloru i zamieniając bufory po każdym naciśnięciu przycisku. Nagrywam wideo pokazujące zarówno kontroler gier, jak i ekran z kamerą 240 kl./s, a następnie zliczam liczbę klatek między naciśnięciem przycisku a ekranem zaczynającym pokazywać zmianę.

Kontroler gry aktualizuje się przy 250 Hz, ale nie ma bezpośredniego sposobu pomiaru opóźnienia na ścieżce wejściowej (szkoda, że ​​nie mógłbym jeszcze podłączyć przewodów do portu równoległego i użyć instrukcji Sama we / wy). Jako eksperyment kontrolny wykonuję ten sam test na starym wyświetlaczu CRT z pionowym zejściem 170 Hz. Aero i wiele monitorów może wprowadzić dodatkowe opóźnienie, ale w optymalnych warunkach zazwyczaj zobaczysz zmianę koloru, zaczynającą się w pewnym momencie na ekranie (vsync wyłączone) dwie ramki 240 Hz po zwolnieniu przycisku. Wygląda na to, że przetwarzanie USB HID trwa około 8 ms , ale chciałbym to lepiej poprawić w przyszłości.

Często zdarza się, że stacjonarne monitory LCD zajmują 10+ 240 Hz klatek, aby pokazać zmianę na ekranie. Sony HMZ uśredniał około 18 klatek, czyli ponad 70 milisekund.

Było to w konfiguracji z wieloma monitorami, więc kilka ramek jest winą kierowcy.

Pewne opóźnienia są nierozerwalnie związane z technologią. Rzeczywista zmiana paneli LCD zajmuje 4-20 milisekund, w zależności od technologii. Single Chip LCOS wyświetla musi buforować jedną klatkę wideo przekonwertować z upakowanych pikseli sekwencyjnej płaszczyzn barwnych. Laserowe wyświetlacze rastrowe wymagają pewnej ilości buforowania w celu konwersji ze wzorów rastrowych na wzorce skanowania w przód iw tył. Wyświetlacz stereo sekwencyjny klatek lub podzielony u góry u dołu ekranu 3D nie może zaktualizować połowy klatki o połowę czasu.

Wyświetlacze OLED powinny być jednymi z najlepszych, jak wykazał eMagin Z800 , który jest porównywalny z opóźnieniem CRT 60 Hz, lepiej niż jakikolwiek inny testowany inny niż CRT I.

Zła wydajność Sony wynika z kiepskiej inżynierii oprogramowania. Niektóre funkcje telewizora, takie jak interpolacja ruchu, wymagają buforowania co najmniej jednej klatki i mogą korzystać z większej liczby. Inne funkcje, takie jak pływające menu, konwersje formatów, ochrona zawartości itp., Mogą być zaimplementowane w sposób strumieniowy, ale najłatwiejszym rozwiązaniem jest po prostu buforowanie między każdym podsystemem, który może układać do pół tuzina ramek w niektórych systemach .

Jest to bardzo niefortunne, ale wszystko można naprawić i mam nadzieję, że w przyszłości oprę się na producentach wyświetlaczy o opóźnieniu.

Niektóre monitory mogą mieć znaczne opóźnienie wejściowe

Możliwe jest połączenie niesamowitego połączenia internetowego w porównaniu z kiepskim zestawem monitorów i kart graficznych

Źródła:

Gry konsolowe: Współczynnik opóźnienia • Strona 2

Tak więc przy 30 klatkach na sekundę uzyskujemy wyjściową wydajność ośmiu klatek / 133 ms, ale w drugim klipie, w którym gra spadła do 24 klatek na sekundę, występuje wyraźne opóźnienie 12 klatek / 200 ms między tym, że pociągam za spust, a Niko rozpoczyna animację strzelania. To 200 ms plus dodatkowe opóźnienie z ekranu. Ojej.

Wyświetlacz może dodać kolejne 5-10 ms

Konsola może mieć opóźnienie do 210 ms

I, zgodnie z komentarzem Davida, najlepszym przypadkiem powinno być około 70 ms na wysłanie pakietu

Bardzo łatwo jest zademonstrować opóźnienie wejścia na monitorach, po prostu przykleić ekran LCD do crt i pokazać zegar lub animację wypełniającą ekran i nagrać go. Można być drugim lub więcej z tyłu. Jest to coś, na co producenci LCD zaostrzyli, odkąd gracze itp. Zauważyli to bardziej.

Na przykład. Youtube Video: Input Lag Test Vizio VL420M