Laboratoire de Delta Time et Timestep Fixe pour Jeux

Comparez les boucles de jeu à delta variable et à timestep fixe avec des pics de frame répétables, du mouvement simulé, du rattrapage et une dérive temporelle visible.

Construire le rythme des frames

Frames rendues par seconde

Temps ajouté aux frames en pic

Taille égale du pas de simulation

Le terrain d essai

Deux horloges, un objet en mouvement

Les barres montrent les hitches, les lignes suivent les deux positions et la trace basse isole la dérive que les valeurs finales peuvent cacher.

Expérience mise à jour

Le registre du mouvement

Position selon le temps réel écoulé. Une ligne en pointillé marque les pas fixes égaux.

Chemin à delta variableChemin à timestep fixePic de frame

Le modèle variable applique la vitesse une fois avec la durée de la frame actuelle. Le modèle fixe accumule tout le temps réel et avance par pas égaux. Aucun chemin ne mesure les performances.

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Questions fréquemment posées

Que montre ce laboratoire de timestep fixe ?

Il fait passer le même objet en mouvement dans une boucle à delta variable et dans un accumulateur à pas fixe. Des pics de frame répétables rendent visibles le temps simulé, la dérive de position et les pas de rattrapage, sans lancer de moteur de jeu.

Quelle est la différence entre delta variable et timestep fixe ?

Le modèle variable avance une fois par frame rendu avec sa durée. Le modèle fixe avance par pas de simulation égaux et utilise un accumulateur pour traiter autant de pas que le temps réel écoulé l exige. Les pas fixes réduisent la dépendance au rythme de rendu, mais une longue frame peut demander davantage de calcul.

Que représente l entrée de pic de frame ?

Elle ajoute des millisecondes à chaque frame choisie comme pic. Le champ de cadence indique tous les combien de frames le pic apparaît, afin de créer un hitch reproductible plutôt qu une trace aléatoire.

Que change le plafonnement du delta ?

Le plafond limite le delta utilisé par le modèle variable lorsqu une frame dépasse la valeur choisie. Cela peut empêcher un saut trop grand, mais l horloge simulée de ce modèle prend alors du retard sur le temps réel. L accumulateur fixe comptabilise toujours toute la durée de la frame.

Est ce un profiler ou un remplacement des tests de jeu ?

Non. C est un laboratoire déterministe d apprentissage et de conception fondé sur des valeurs déclarées. Il ne mesure pas votre appareil, ne diagnostique pas un moteur, ne modélise pas le coût du rendu et ne prouve pas qu une boucle convient à tous les jeux.

# Comprendre l horloge d une boucle de jeu

Chaque frame rendue fournit au jeu un nouveau temps écoulé. Dans une boucle à delta variable, le mouvement est souvent mis à jour avec position += velocity × frameTime. Quand les frames sont régulières, la vitesse moyenne reste proche de la valeur voulue, mais une mise à jour peut devenir aussi grande que la frame qui l a produite. Un hitch n est donc pas seulement une pause visuelle: il change la quantité de temps de jeu consommée par cette mise à jour.

# Comparer l intégration variable à un accumulateur fixe

Une boucle à timestep fixe ajoute la durée de chaque frame à un accumulateur, puis consomme plusieurs fois un pas choisi comme 16,667 ms. La simulation reçoit des mises à jour égales tandis que le rendu peut garder un autre rythme. La fraction restante reste dans l accumulateur pour la frame suivante. Lorsqu une longue frame arrive, la boucle fixe exécute plusieurs petites mises à jour pour couvrir le temps écoulé. La taille du pas reste stable, mais un rattrapage peut créer une pointe de travail.
Situation Chemin à delta variable Chemin à timestep fixe Décision à envisager
Rendu régulierUne mise à jour utilise chaque durée normaleDes pas égaux consomment le temps accumuléLes deux chemins devraient rester proches.
Longue frameUne grande mise à jour peut déplacer trop loin un objetPlusieurs mises à jour fixes rattrapent le temps écouléLire la dérive avec le nombre de pas de rattrapage.
Cadence de rendu différenteLa taille de mise à jour change avec la cadenceLe pas de simulation reste identiqueLes pas fixes réduisent la dépendance au rendu.
Plafond du deltaLe temps au-dessus du plafond est ignoréL accumulateur reçoit toute la durée de la frameNe plafonner que si perdre du temps est acceptable.

# Voir l effet réel d un pic de frame

À 60 frames par seconde, une frame normale dure environ 16,667 ms. Avec un pic supplémentaire de 80 ms, une frame dure environ 96,667 ms. Le modèle variable consomme toute cette durée en une mise à jour. Le modèle fixe consomme plutôt environ six pas de 16,667 ms. Le temps écoulé total peut correspondre alors que le parcours dans la simulation est différent.

# Lire ensemble dérive de position et rattrapage

La différence de position est le chemin variable moins le chemin fixe. Elle montre la séparation entre les deux politiques d intégration, sans dire automatiquement laquelle est correcte. Le nombre de rattrapage indique le travail fixe nécessaire dans une seule frame rendue. Une grande différence suggère une divergence de mouvement visible ; un grand nombre de pas suggère un risque pour le budget CPU. Ces signaux sont liés, mais ne donnent pas le même diagnostic.

# Traiter le plafonnement du delta comme une politique

Un plafond peut empêcher qu un onglet en pause, un breakpoint ou un hitch sévère téléporte un personnage ou fasse traverser la géométrie à un corps physique. En contrepartie, l horloge variable prend du retard sur le temps réel écoulé. Si le jeu doit préserver le timing, préférez un accumulateur fixe ou une autre politique de récupération. Si le jeu doit rester borné et réactif, un plafond peut convenir, mais le temps perdu doit être voulu.

# Choisir la boucle selon ce qu elle protège

Travail de la boucle Choix utile par défaut Pourquoi
Physique, collisions ou gameplay déterministeTimestep fixeDes pas égaux rendent la simulation moins dépendante du rythme de rendu.
Mouvement visuel simple sans état accumuléDelta variableLa mise à jour est petite et ne demande généralement pas de file de rattrapage.
Simulation de gameplay avec rendu fluideMise à jour fixe et interpolationLa simulation garde son pas pendant que la présentation masque la fraction restante.
Récupération après un arrêt sévèrePolitique de rattrapage bornéeUn mauvais frame ne doit pas créer un travail de simulation sans limite.

# Suivre une méthode de réglage reproductible

Commencez sans pics et vérifiez que les deux chemins correspondent. Ajoutez un hitch reproductible, puis changez sa cadence pour voir si l erreur visible s accumule ou se stabilise. Ajustez le pas fixe et observez le rattrapage avant de modifier la vitesse. Activez enfin le plafond et comparez le temps simulé variable au temps réel. Cette séquence sépare la cause d une divergence de la politique qui cherche à la contenir.
Ce que cette expérience ne peut pas prouver
Le laboratoire utilise des durées de frame déclarées et une vitesse constante. Il explique donc le comportement temporel, mais ne mesure pas un appareil et ne valide pas un moteur. La physique réelle, l échantillonnage des entrées, le réseau, l interpolation et le budget de frame peuvent changer le meilleur choix. Utilisez le résultat pour former une hypothèse, puis vérifiez-la dans le jeu réel.