O que é o 1% Low em gráficos de performance?

Quem acompanha a cobertura de conteúdo sobre hardware já sabe que muito do nosso trabalho é gerar gráficos. O foco costuma ser a média de quadros por segundo que um sistema é capaz de gerar em um determinado jogo, em uma determinada configuração gráfica. Mas, eventualmente, temos uma segunda barra que acompanha o gráfico, como acontece abaixo:

Essa segunda barra costuma aparecer com nomes como 1% low, quando mantida a nomenclatura em inglês, ou também pode ser chamada de quedas. Mas o que é isso? De maneira geral, esse valor é resultado de uma técnica de estatística chamada percentil, e é muito útil para ver a estabilidade do gameplay. Afinal, nem todos os quadros são feitos iguais. 

Desigualdades nos tempos de quadro

Para um efeito perfeito de movimento, nós precisaríamos de quadros vindo em um tempo constante, como acontece nos vídeos. Mas não é assim que funciona em games. O hardware entrega cada quadro em diferentes tempos, algo visível pela mudança praticamente constante do frametime (tempo de quadro) em nossos gráficos de monitoramento em gameplays.

Variações tornam o gameplay desconfortável, mas as médias acabam mascarando esse efeito, e nós aqui no Brasil temos um excelente exemplo prático desse efeito. Em média, a renda mensal de uma pessoa no Brasil é de R$ 2,3 mil, usando dados do PNAD Contínua do IBGE, o que pode parecer algo não tão ruim assim. Isso acontece porque no território brasileiro temos um efeito muito grande de desigualdade na renda, e isso fica visível quando trago um segundo dado: de acordo com o mesmo relatório citado acima, 50% das pessoas tem renda de R$ 751 ou menos. Parece um cenário bem pior, não é mesmo?

No mundo do hardware, médias também escondem desigualdades ou, nesse caso, a instabilidade do sistema. É aí que entra o percentil. Essa técnica consiste em agrupar todos os resultados, do melhor para o pior, ou nesse caso dos tempos de quadros mais baixos até os mais altos. Vamos usar de referência o seguinte cenário como exemplo: a RTX 3050 rodando Dying Light 2. 

No cenário ideal, todos os quadros levariam o mesmo tempo para serem feitos, mas na prática o que vemos é a bagunça acima. E o percentil entra em ação como uma técnica para quantificarmos essa variação de forma mais clara e fácil.

Na primeira etapa, reorganizamos esses dados dos melhores para os piores:

E é aí que fazemos o recorte. O percentil nos deixa separar os piores momentos, selecionando uma porcentagem dos instantes críticos do teste. Em geral, é usado o 99% percentil, mas há também publicações que usam o 95% percentil. Aqui, vamos dizer qual o tempo de quadro que ele faz 99% do tempo, e quantos FPS isso entregaria.

No primeiro exemplo, acima, o sistema tem uma média de tempo de quadro de 15ms, o que nos entrega uma média de 67FPS. Isso não parece ruim, mas lembre que aqueles travamentos estão escondidos nessa média. Analisando o percentil em 99%, temos o resultado de 27ms, tempo de quadro que entrega uma média de 37FPS.

Aí que temos um indicativo interessante: 99% do tempo, os tempos de quadros são suficientes para entregar 37FPS ou mais. Em um gameplay em mais de 60fps, esses 1% com um tempo de quadro que gera 37FPS ou menos são bem perceptíveis. Abaixo, um trecho desse teste, com os “solavancos” nos tempos de quadro:

Cada um dos picos no frametime (logo abaixo dos FPS, no topo esquerdo) é um quadro que levou tempo demais para ser feito, e o resultado é aquela “engasgadinha” no jogo, que piora a experiência. Isso acontece em DirectX 12, com o game em qualidade Alta e rodando em 1080p com DLSS Qualidade. Quando rodamos o game em DirectX 11, a média de quadros cai para 63fps, mas o 1% sobe pra excelentes 54fps. E o gameplay vai para isso aqui (observe de novo a linha de frametime):

Essa linha de frametime super lisa é o sinal de um gameplay fluindo de forma excelente, e mostra como o jogo está MUITO melhor se rodado em DirectX 11 nessa configuração. Mas esse é o truque do percentil: mesmo sem ver o gameplay, nós conseguimos ver no gráfico essa superioridade na fluidez:

Com o 1% muito próximo da média em DX11, vemos como o gameplay foi extremamente fluido. Em compensação, a maior discrepância entre a média e o 1% no DX12 nos mostra como esse teste oscilou, porém não inviabilizou o gameplay. Taxas ainda menores nos indicariam uma situação ainda mais catastrófica, tipo a RTX 3050 lá no primeiro gráfico do artigo – com Ray Tracing habilitado, ela teve um 1% de apenas 5fps. E aí a coisa é feia:

Concluindo, o 1% Low nos ajuda a ter uma noção muito mais real de como um jogo vai rodar em certa configuração, informações que ficariam escondidas dentro de uma média boa. A regra de ouro é: quanto mais alto o 1% estiver, mais fluida será a gameplay. Na contramão, se o 1% tiver uma diferença muito grande quando comparado à Média, você vai começar a sentir os prejuízos na qualidade de jogo causadas por excesso de variações. E para aqueles curiosos que gostam de saber como fazemos nossos testes, essa é uma das ferramentas que nos ajudam a tirar conclusões bem mais próximas do que o jogador pode receber em casa.