Qué es NVIDIA Reflex

El mercado de los videojuegos se ha ido moviendo de manera constante hacia los títulos multijugador. Según NVIDIA, el 73% de los usuarios que compran sus productos juegan a títulos multijugador o eSports. Uno de los principales puntos que requieren optimización es la latencia, crítica cuando disfrutamos de juegos multijugador. Por esto mismo NVIDIA ha desarrollado la tecnología NVIDIA Reflex.

La tecnología NVIDIA Reflex se basa en un conjunto de elementos como son la GPU los monitores G-Sync y las herramientas de software que miden y reducen la latencia de los sistemas en juegos. Reducir la latencia en títulos competitivos es crítico, ya que se busca una respuesta casi instantánea y precisa. Se busca que las entradas de ratón y teclado se reflejen en la pantalla rápidamente para ofrecer más precisión.

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¿Qué es la latencia?

La podemos definir como la cantidad de tiempo que pasada desde que se ejecuta una acción hasta que esta se ve reflejada en pantalla. Por ejemplo, la latencia es el tiempo que tardaría una olla de agua en hervir una vez la ponemos en el fuego. En el caso de la informática estas latencias son mucho más pequeñas, pero en ocasiones perceptibles. Hay dos tipos de latencias:

Latencia de red

Tiempo que transcurre en la comunicación entre un usuario y el servidor multijugador. Este tipo de latencia se conoce comúnmente como Ping. Dicho retraso puede afectar a nuestra partida según el código de red del juego sea capaz de manejar la latencia. Se pueden dar los siguientes problemas:

• Confirmaciones con retraso: Tiempo que transcurre, por ejemplo, entre que conseguimos una baja y se confirma en nuestra pantalla. Esto puede suponer desperdiciar munición o bien tener desventaja frente a un enemigo que se acerca.
• Interacción retrasada: Retraso cuando interactuamos con el entorno, ya sea abriendo puertas, cofres u otros.
• Retraso de la posición del rival: Se conoce a esto como ‘ventaja de peeker’, que veremos más adelante.

Debemos saber diferenciar que la latencia con el servidor no tiene nada que ver con los problemas de estabilidad de la red. La pérdida de paquetes o los paquetes fuera de servicio son otro tipo de problema, que pueden estar generados por carga en el router o desincronización. Se pueden dar los siguientes fenómenos en estos casos:

• Rubberbanding: Es cuando nos movemos y al cabo de unos segundos se nos mueve a una posición anterior. Básicamente lo que sucede es que volvemos al punto en el cual el servidor nos tenía ubicados.
• Desync: Es cuando se da una pérdida de paquetes, dando lugar a un parpadeo (flickering) en la red. Parece en este caso que los enemigos sufren una congelación muy breve de tiempo, para posteriormente dar un pequeño salto a la posición real.

Estos dos problemas descritos no son problemas con la latencia, sino con la distancia con el servidor. Al tener que recorrer una distancia superior, hay un tiempo de retraso mayor entre la acción, la llegada al servidor y la devolución de la respuesta.

Latencia del sistema

Retraso que hay entre una entrada de un dispositivo periférico y su reflejo en pantalla. Como es lógico, existe un lapso de tiempo entre una pulsación de teclado o ratón, hasta que se ve en pantalla. Dicho lapso de tiempo se conoce como latencia de sistema de extremo a extremo o clic a pantalla. Esta latencia no tiene nada que ver con la latencia de internet y afecta solo a los periféricos, PC y pantalla.

Se puede apreciar de las siguientes maneras:

• Capacidad de respuesta: Por ejemplo, cuando movemos muy rápido el ratón para disparar y fallamos el tiro por el movimiento del ratón
• Disparos retrasados: Cuando disparamos, pero el trazado de las balas, el agujero de las mismas y el retroceso del arma estan por detrás del clic real del ratón
• Posición retrasada del oponente: Es conocida como ‘ventaja de peeker’, que veremos más adelante.

Existen tres latencias principales en el sistema: el periférico de entrada como puede ser el ratón, el PC y la pantalla. Dicha latencia es difícil de describir debido al uso de términos como ‘latencia de entrada’ o ‘retraso de entrada’, que describen diversas partes de la latencia del sistema.

La ‘latencia de entrada’ es el tiempo que tarda el ratón en procesar el clic. Se puede encontrar en un monitor, que es el tiempo que tarda la pantalla en procesar la imagen.

Latencia del sistema de extremo a extremo

Antes de seguir es necesario definir algunos términos para el ‘retraso de entrada’:

• Latencia periférica: Tiempo que tarda un dispositivo de entrada en procesar una acción y mandársela al PC
• Latencia de juego: Tiempo que tarda el procesador en procesar la entrada o los cambios y mandárselos a la GPU para que lo represente en pantalla.
• Renderización: Tiempo desde que el fotograma se pone en cola para ser representado hasta que la GPU lo muestra en el marco
• Latencia del PC: Tiempo que tarda un fotograma en viajar a través del PC. Se incluyen las latencias Game y Render
• Tiempo de visualización: Intervalo de tiempo que tarda la pantalla en representar una imagen tras que la GPU haya terminado de representar el fotograma
• Latencia del sistema: Tiempo que incluye la medición de extremo a extremo, que va desde el inicio de la latencia periférica hasta la latencia de la pantalla

Diferencia entre FPS y latencia del sistema

Lo primero que debemos hacer es diferenciar entre los FPS y la latencia del sistema. En primer lugar tenemos la cantidad de imágenes que se representan en pantalla por segundo. Dicho parámetro es una tasa de rendimiento que se mide en FPS (Frames Por Segundo). El segundo parámetro es el tiempo que tarda una acción en reflejarse en una de estas imágenes, que se denomina latencia del sistema.

Tener un ordenador capaz de ofrecer 1000 FPS pero que tarda un segundo en mostrar en pantalla un clic de ratón, es una experiencia nefasta. Si por otro lado el clic se muestra en pantalla instantáneamente en pantalla pero jugamos a 5 FPS, tampoco hemos avanzado mucho

NVIDIA hace un año empezó a investigar sobre cuál de los dos parámetros tenían más relevancia para una buena experiencia en juegos. De manera resumida, la latencia del sistema afectaba a al usuario en la tarea de apuntar más que la cantidad de FPS del monitor.

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¿Por qué la latencia del sistema es más importante?

Antes de nada debemos tener claro el concepto de ‘registro de golpes’. Este término se utiliza por los gamers cuando se habla de cómo el juego registra los impactos en el rival. Muchos hemos estado a punto de estampar el ratón contra la pared cuando un disparo que sabemos ha sido certero, no se ha registrado. Pero, ¿realmente el juego no ha registrado el impacto?

NVIDIA ha publicado un vídeo donde se muestra esta situación. Podemos ver como en el momento de pulsar el punto de mira esta sobre el objetivo, pero no se registra el acierto. La latencia del sistema y el movimiento del oponente, así como el motor del juego tienen la respuesta. El juego realmente ha interpretado que el punto de mira esta por detrás del objetivo debido a la latencia del sistema y el movimiento del rival.

Entre en juego todo el tiempo de la acción así como del procesamiento de la información, la renderización del marco y su representación en pantalla. Para los juegos Shooter cada milisegundo importa y un desfase de 30-40 ms supone una baja que de la victoria.

Ventaja de peeker

El jugador defensor está estático observando la salida de un obstáculo que impide al atacante conocer la posición del defensor. Cuando salimos de detrás de una pared o cruzamos una puerta, curiosamente, el atacante tiene ventaja.

El atacante tiene una ventaja de dos segundos para mirar alrededor frente al defensor que sostiene la posición. La información posicional del atacante tiene un retraso con respecto al defensor debido a la red. Así el atacante tiene una pequeña ventaja. Permite al atacante asomarse un poco y conocer la posición del rival, debido a estos dos segundos. Un efecto que se suele dar debido al código de red del juego o la latencia de la red. Pero, la latencia del sistema puede jugar un papel importante en la ventaja de peeker.

Podemos ver en el video como en el tiro los dos están en un ángulo igual y los pings son iguales. La diferencia en ambos casos está en la latencia del sistema.

La latencia elevada retrasa la visión de lo que está sucediendo en realidad. Esto dota de una ventaja importante al rival, quien nos puede ver antes que nosotros a él. Cuando nuestra latencia es menor a la del oponente, se mitiga de manera notable la ventaja de peeker. Aun así debemos contar la latencia de la red de punto a punto, pero con una latencia de sistema reducida, la ventaja de peeker se mitiga y podemos defender mejor y mejorar en ataque.

Precisión del objetivo

Un disparo erróneo puede suponer una gran diferencia entre sobrevivir y ganar o morir y perder. El parpadeo (flickering) de la imagen en el cambio de fotogramas a la hora de disparar es crítico. Uno de los entrenamientos más importantes que podemos hacer es una prueba de disparo con parpadeo en los juegos Counter Strike: Global Offensive o Valorant. Debemos ver el objetivo, movernos para tenerlo en el punto de mira y disparar con precisión en una fracción de segundo.

Seguro que alguna vez has notado una inconsistencia en los disparos, aunque trates de perfeccionar la acción. Esto se debe a que apuntar se basa en un conjunto de pequeños movimientos, algunos casi imposibles de percibir. Cuando la latencia es elevada, el tiempo de bucle de retroalimentación aumenta, lo cual se traduce en una baja precisión.

Cuando mayor es la latencia del sistema, mayor es la variación a la hora de apuntar. Esto se traduce es que nos cuesta más predecir el movimiento y adaptarnos para mejorar la precisión. NVIDIA ha realizado un estudio al respecto y muestra que cuando menor es la latencia mayor es la precisión.

Impacto en competitivo

Los juegos competitivos, las tasas elevadas de FPS y de actualización (Hz) ofrecen menor latencia, mejorando la posibilidad de que tus acciones de disparo den en el blanco. Pequeñas reducciones en la latencia tienen un alto impacto en el rendimiento.

NVIDIA Research ha descubierto que una diferencia de latencia de 12 ms frente a 20 ms, puede ser muy significativo en el rendimiento de apuntado. La diferencia entre el tiempo que se tarda en adquirir objetivo y disparar con una latencia de sistema de 12 ms y 20 ms, se midió una latencia de red de 182 ms. Esto quiere decir que la latencia de red es 22 veces la latencia del sistema.

Vamos a poner los datos en perspectiva. Esto supone que con la misma dificultad de objetivo, en un servidor de Valorant o CS:GO se dan 128 ticks. Los disparos realizados impactan en el objetivo en un promedio de 23 ticks antes en un sistema con una latencia de 12 nm. El problema es que la mayoría de usuarios juega en sistemas con latencias de entre 50-100 ms.

Que mejoremos la latencia del sistema (y la de red) no es indicativo que vayamos a ser los mejores del mundo. Para ser bueno en juegos shooters mecánicos se requiere más que menor latencia y una habilidad mecánica. Se debe leer la partida y tener una estrategia robusta y clara, elementos que marcan la diferencia entre la victoria o la derrota. Pese a esto NVIDIA destaca que ha medido datos en PUBG y Fortnite que muestran una correlación importante entre altas tasas de FPS (baja latencia) y el ratio K/D (bajas/muertes)

Reducción de la latencia mediante NVIDIA Reflex

Para esta tecnología NVIDIA se ha propuesto desarrollado un sistema de renderizado para la latencia que combina un SDK y drivers optimizados. Algunas de las soluciones técnicas pueden reducir notablemente la latencia, mientras que otros tendrán un impacto más modesto, según la situación. Pero el objetivo final es ofrecer a los jugadores y desarrolladores las herramientas óptimas para reducir la latencia del sistema.

NVIDIA Reflex SDK

Permite a los desarrolladores implementar modos que ofrecen baja latencia que ajusta el trabajo del motor gráfico para completar la representación ‘just-in-time’. Se elimina la cola de procesamiento de GPU y se reduce la dependencia de la CPU en situaciones donde la GPU tiene gran impacto.

Podemos ver como cola de trabajo esta llena de elementos. La CPU está procesando fotogramas más rápido que la capacidad de la GPU tiene para representarlos generando una copia de seguridad, generando un aumento en la latencia de procesamiento. NVIDIA Reflex SDK tiene ciertas similitudes con el modo de latencia ultrabaja del driver. Sin embargo, cuando se integra directamente en el juego se puede gestionar la cantidad de trabajo que recibe la CPU de la cola de procesamiento y de etapas posteriores.

El modo de latencia ultrabaja puede reducir normalmente la cola de procesamiento, pero no puede corregir el aumento de contraprestación del juego y la CPU. Las ventajas de latencia del SDK son mejores que el modo de latencia ultrabaja de los propios drivers.

Mediante el SDK los desarrolladores pueden retrasar eficazmente en el juego el muestreo de entrada y la simulación del juego ajustando de manera dinámica el tiempo de envío del trabajo de representación a la GPU para que se procesen justo a tiempo.

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Low Latency Boost

Esta característica anula todas las especificaciones de ahorro de energía de la GPU para ofrecer elevadas frecuencias en la gráfica cuando hay una alta dependencia con el procesador. Incluso cuando el juego tiene carga en la CPU, los tiempos de representación elevados añaden latencia. Elevar la frecuencia consume más energía, pero al mismo tiempo puede reducir la latencia cuando la GPU está siendo infrautilizada y la CPU manda el trabajo de representación final en un gran lote.

Destacar que los jugadores competitivos suelen usar resoluciones bajas cuando juegan a shooters en primera persona. Cuanto mayor es la resolución, mayor es la carga de renderizado y la latencia. Mediante NVIDIA Reflex puedes obtener una latencia baja con resoluciones elevadas. Esto permite a su ver a los jugadores competitivos poder jugar con una mejor calidad de imagen.

Los títulos shooter suelen variar la carga de manera dinámica entre la GPU y la CPU. Cuando exista una explosión con muchas partículas, el juego carga la GPU y SKD Reflex mantendrá baja la latencia baja al no dejar que la cola de trabajo pare en la GPU. Si es una representación simple y se enlaza a la CPU, SKD Reflex mantendrá la latencia baja aumentado las frecuencias de la GPU. Independientemente, el SDK Reflex mantiene la latencia baja con un balanceo inteligente. Esto permite a los jugadores tener un punto óptimo de latencia sin tener que reducir la calidad gráfica.

SDK Reflex además ofrece soporte a gráficas GeForce GTX desde 2014 hasta el presente. El sistema Boost para reducir la latencia únicamente es compatible con las RTX 3000.

Juegos con soporte para NVIDIA Reflex

Juegos que ya cuentan con soporte para NVIDIA Reflex:

• Valorant (Soporte con los drivers Game Ready lanzados el 17 de septiembre de 2020)
• Fortnite (Soporte con los drivers Game Ready lanzados el 17 de septiembre de 2020)

Además, los siguientes juegos han anunciado soporte a NVIDIA Reflex, aunque aún no lo soportan

• Apex Legends
• Call of Duty: Black Ops Cold War
• Call of Duty: Warzone
• Destiny 2
• Cuisine Royale
• Enlisted
• Kovaak 2.0
• Mordhau
• A Plague Tale: Requiem
• Atomic Heart
• Battlefield 2042
• Bright Memory Infinite
• Call of Duty: Modern Warfare
• Call of Duty: Modern Warfare II
• Call of Duty: Vanguard
• Counter-Strike 2
• CRSED F.O.A.D.
• Cyberpunk 2077
• Cylce Frontier
• Deathloop
• Deathverse: Let it Die
• Deep Rock Galactic
• Deliver Us Mars
• Desordre
• Desrtroy All Humans 2
• Diablo IV
• Dota 2
• Dying Light 2: Stay Human
• Escape from Tarkov
• F.I.S.T. Forged in Shadow Torch
• Fortnite
• Ghostrunner
• God of War
• Hi-Fi Rush
• Hitman: Word of Assasination
• Hogwarts Legacy
• icarus
• iRacing
• Jurassic World Evolution 2
• LEAP
• Loopmancer
• Metal: Hellsinger
• Microsoft Flight Simulator
• Midnight Ghost Hunt
• My Time at Sandrock
• Naraka: Bladepoint
• Nine to Five
• Overwatch 2
• Party Animals
• Perish
• Portal RTX
• Quake: Champions
• Rainbox Six Siege
• Rainbox Six Extraction
• Ready or Not
• Red Dead Redemption 2
• Redfall
• Returnal
• Rust
• Sackboy
• Scathe
• Shadow Warrior 3
• Soda Crisis
• Spider-Man Miles Morales
• Spider-Man Remastered
• Splitgate
• Super People
• The Finals
• the First Descendant
• The Lord of the Rings: Gollum
• the Swordsmen X: Survival
• Valorant
• War Thunder
• Warface
• Warhammer 40.000: Darktide
• Warhaven
• Warstride Challenges
• The Witcher III
• Witchfire
• World of Warcraft
• WRC Generations

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Mejoras en el panel de control para la gestión de la latencia

NVIDIA Reflex Low Latency Mode

Para juegos que no tengan soporte para el SDK Reflex, desde el Panel de Control de NVIDIA se podrá habilitar el modo NVIDIA Ultra Low Latency. Es tan sencillo como abrir el panel de control e ir a Administrar Configuración 3D. Aquí seleccionamos el Modo de Latencia Baja y seleccionamos la opción Ultra.

En caso que el juego sea compatible con NVIDIA Reflex Low Latency se recomienda usar el modo del controlador. Pero si tenemos ambos activados, el modo Reflex Low Latency tendrá mayor prioridad en el sistema.

Power Management Mode

Los drivers de NVIDIA siempre han incorporado la opción Modo de administración de energía. Dicha opción permite al usuario elegir cómo funciona la GPU cuando está enlazada a la CPU. Cuando la GPU está saturada, esta trabaja al máximo de frecuencia para dar el máximo rendimiento. Si la carga es baja, la gráfica puede reducir las frecuencias, reduciendo el consumo y manteniendo los FPS.

Al igual que la función Boost de baja latencia del SKD Reflex, el Modo de Rendimiento Máximo elimina las características de ahorro de energía de la GPU y permite que la GPU trabaja a la mayor frecuencia posible durante más tiempo. La frecuencia más elevada durante más tiempo permite reducir la latencia de las instancias enlazadas al procesador con un equilibrio mayor de consumo de energía. Esto está pensado para los usuarios más exigentes que quiere reducir al máximo la latencia independientemente de la potencia.

Las RTX 3000 permiten establecer una mayor frecuencia, permitiendo que la GPU tenga una latencia de renderización muy baja cuando se enlaza con la CPU. Aquellos que tengan una gráfica de generación anterior podrán elegir el modo Preferir Rendimiento Máximo y mantener las frecuencias de trabajo base.

Sincronización automática en GeForce Experience

Dentro del software GeForce Experience, que se actualizara en septiembre, se añadirá una función beta dentro del Panel de Rendimiento de Superposición en el juego que permite ajustar la latencia de la GPU al mínimo con tan solo un clic sin salir del juego.

Este sistema realiza un análisis de la GPU para maximizar la frecuencia en cada punto de la curva de tensiones. Tras encontrar y aplicar la configuración perfecta para nuestra GPU, realiza un test durante un periodo estable comprobando la estabilidad.

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Medición de la latencia

El motivo por el cual la latencia del sistema no había sido ajustada había sido porque era muy difícil de medir con precisión. Medir la latencia requiere de instrumentos de medición de alta precisión que puedan leer el tiempo de inicio y fin de la medición.

La medición de la latencia del sistema solo había podido ser medida mediante cámaras de alta velocidad, que son caras y difícil de manejar. Además de esto se necesitaba un equipo de ingeniería y un ratón modificado con ledes capaces de registrar la pulsación del ratón.

Mediante una cámara de alta velocidad de 1000 FPS, el tiempo mínimo de latencia medible es de 1ms. El problema es que este tipo de equipos tiene un coste mínimo de 7000 dólares. Aun así, cuando se tiene la configuración se necesitan unos 3 minutos para realizar todas las mediciones, algo inviable para el gaming.

Analizador de la latencia

Monitores con tecnología G-Sync que soporten 360Hz que se lanzaran en el Q4 2020, llegaran con la tecnología NVIDIA Reflex Latency Analyzer. Esta solución permite a los usuarios poder leer el tiempo de respuesta del sistema. A su vez se puede entender y ajustar el rendimiento de nuestro ordenador antes de dar inicio a la partida.

Dicha función requiere de conectar el ratón al puerto USB asignado para el analizador de latencia en monitores G-Sync con tasa de refresco de 360Hz. El puerto USB Reflex de nuestro monitor es un simple punto intermedio que analiza los clics del ratón sin añadir latencia.

Reflex Latency Analyzer puede detectar los clics procedentes del ratón midiendo el tiempo que tarda un cambio de píxel en la pantalla. Así se obtiene una medición completa de la latencia del sistema. La nueva función de GeForce Experience muestra las métricas de latencia en tiempo real. Esta opción es tan sencilla como en las opciones de “superposición de rendimiento”, habilitar “métricas de latencia”.

Aquí se dividen las métricas de la latencia del sistema en:

• Del ratón
• PC + pantalla
• Sistema

Podemos poner cualquier ratón para esta función, a excepción de los ratones que van por Bluetooth. NVIDIA recomienda ratones ASUS, Logitech, Razer o SteelSeries. Con estos ratones se podrá medir la latencia periférica y obtener una medición de latencia completa de extremo a extremo.

NVIDIA también se compromete a lanzar una base de datos abierta con las latencias medias de los ratones. Además, los usuarios podrán añadir sus valores a la base de datos para así enriquecer al máximo la experiencia.

Métricas por software

Podemos medir las latencias del sistema sin necesidad de comprar un monitor G-Sync con tasa de refresco de 360Hz. Aquellos juegos que integren el SDK NVIDIA Reflex tienen la capacidad de mostrar métricas de latencia del juego y latencia de renderización. No nos ofrecerá una medición completa de la latencia, pero sí que permite crear una optimización de la latencia.

GeForce Experiencia adicionalmente añade en la superposición la posibilidad de realizar un seguimiento de la latencia de renderización en cualquier juego. Se mide la latencia de procesamiento mediante un seguimiento de la cola de procesamiento y la representación por la GPU. Debido que es la representación final de un fotograma, la latencia de renderización será ligeramente menos precisa que la latencia de representación media medida con el SDK NVIDIA Reflex, aun así es un buen dato.

Para obtener estas métricas necesitamos los últimos drivers GeForce Game Ready y del software GeForce Experiencia. Debemos seleccionar en el menú ‘Rendimiento’ y los parámetros ‘Métricas de latencia’ y habilitar la ‘Superposición de rendimiento’

Entrenamiento AIM con NVIDIA Reflex Lower Latency

NVIDIA además se ha asociado con The Meta, desarrolladores de KovaaK 2.0 para introducir un modo NVIDIA Experiments. Este modo permitirá a los usuarios mejorar el rendimiento y perfeccionar sus habilidades.

Dentro de este modo podemos elegir el tipo de experimento que más nos interese. Se ha integrado el SDK NVIDIA Reflex dentro de KovaaK 2.0, entre otras tecnologías que permiten a los jugadores notar la experiencia entre la latencia alta y la baja en el sistema.

Participar en Experiments no solo ayudará a mejorar tu puntería, sino también a una importante investigación en el mundo de los eSports. Uno de los primeros experimentos, por ejemplo, busca añadir ciencia a la elección del color del objetivo basado en los debates de jugadores competitivos alrededor de los colores del entorno en Valorant. Otros experimentos probarán diferentes rangos de latencia mientras añaden desafiantes tareas a completar.