模擬器Run-Ahead功能減少輸入延遲的原理與原裝主機延遲的客觀比較

按下按鈕到角色跳起，中間的時間差就是輸入延遲。原裝主機接駁CRT螢幕，延遲約0至16.67毫秒。接上現代顯示器後，即使經過RetroTINK-4K或OSSC等升頻器，總延遲仍會增至約10至22毫秒。模擬器的Run-Ahead功能可以把這個數字壓得更低，甚至超越原裝主機加CRT的組合。前提是，你必須先理解它的原理與限制。這篇模擬器Run-Ahead輸入延遲與原裝主機比較，將從訊號鏈的每個環節拆解，說明Run-Ahead如何運作、它無法解決甚麼，以及你該如何設定才能獲得最低延遲。

模擬器本質上是一個軟體。它必須在作業系統上接收你的控制器輸入，處理遊戲邏輯，繪製畫面，再等待垂直同步送出幀。這個流程本身就會引入至少1至3幀的延遲，因為模擬器必須緩衝一整幀完成的畫面才能輸出。RetroArch在2018年由開發者Dwedit引入的Run-Ahead功能，徹底改變了這個順序。

預先運算並跳過指定幀數

Run-Ahead的核心概念是預先運算並跳過指定幀數，以抵消原生硬件延遲。舉例來說，若你設定Run-Ahead為2幀，模擬器會在收到控制器輸入後，立即在背景預先運算接下來的2幀遊戲狀態，然後直接輸出第2幀的畫面，跳過中間的2個幀緩衝。你的輸入不需要等待模擬器完成整幀繪製再反應，而是幾乎即時地作用在畫面上。

最大有效幀數與限制

Run-Ahead並非設定越高越好。RetroArch文件指出，最大有效幀數依核心及遊戲而異，通常為1至4幀。超過這個範圍，遊戲可能出現邏輯錯誤，例如物理碰撞失效或角色穿牆。原因是某些遊戲的內部狀態依賴逐幀更新的變數，跳過太多幀會破壞這些依賴關係。你應該從2幀開始測試，逐步增加直到遊戲出現異常，再退回一幀。

Run-Ahead無法解決的延遲

Run-Ahead只補償模擬器內部的幀緩衝延遲。它無法消除控制器本身的延遲、USB輪詢率的限制、藍牙干擾造成的波動，以及顯示器處理訊號的時間。有線USB控制器延遲約4至8毫秒，藍牙控制器延遲約8至20毫秒，顯示器在遊戲模式下的輸入延遲約9至20毫秒。即使Run-Ahead將模擬器內部延遲降至接近零，總延遲仍會受到這些環節的限制。

要客觀比較模擬器與原裝主機的延遲，你必須將整個訊號鏈每個環節的延遲累加起來。原裝主機的訊號鏈是：控制器延遲加上主機內部處理延遲，加上升頻器延遲（如有），再加上顯示器延遲。模擬器的訊號鏈則是：控制器延遲加上電腦USB或藍牙接收延遲，加上模擬器內部處理延遲（含Run-Ahead），再加上顯示器延遲。

原裝主機加升頻器的典型延遲

以原裝超任為例。控制器延遲約4至8毫秒，主機內部延遲約1至2毫秒，經過RetroTINK-5X Pro（逐行掃描模式下延遲低於1毫秒），再接上一台延遲約9至20毫秒的現代顯示器，總延遲約為14至31毫秒。使用OSSC時，延遲數字相近。若接駁CRT顯示器，總延遲可降至約5至10毫秒，因為CRT沒有幀緩衝。

模擬器加Run-Ahead的典型延遲

模擬器方面，使用有線USB控制器，延遲約4至8毫秒。電腦的USB輪詢率通常為1000Hz，即1毫秒間隔。模擬器內部在開啟Run-Ahead 2幀後，延遲可被補償至接近0毫秒。再配上延遲約9至20毫秒的顯示器，總延遲約為14至29毫秒。這與原裝主機加升頻器的組合幾乎持平，甚至略低。若使用高階顯示器，延遲約4至5毫秒，模擬器加Run-Ahead的總延遲可低至約10毫秒，已低於原裝主機加CRT約16毫秒的上限。

延遲測試方法的可信度

這些數字來自業界標準測試工具，包括Time Sleuth延遲測試器（由RetroRGB / Citrus3000psi於2019年發布）、Leo Bodnar延遲測試器（2012年發布），以及MiSTer FPGA延遲測試核心（2021年發布）。高速攝影機（1000fps以上）拍攝控制器LED與屏幕變化的方法，則是最直接的驗證手段。你可以在RetroArch的設定選單中啟用Run-Ahead後，使用MiSTer的測試核心來驗證實際延遲。

MiSTer FPGA不是軟體模擬器。它在硬體層面重現原始電路，開機即進入遊戲，沒有作業系統載入畫面。這使其輸入延遲極低，常被用作軟體模擬器延遲的比較基準。MiSTer FPGA的延遲測試核心可以精確量測從控制器輸入到畫面輸出的總延遲。測試結果顯示，在逐行掃描模式下，MiSTer FPGA的內部延遲低於1毫秒，與RetroTINK-4K或OSSC在framelock模式下的延遲相當。

MiSTer FPGA與模擬器加Run-Ahead的比較

在實際測試中，MiSTer FPGA接駁現代顯示器（延遲約9至20毫秒）的總延遲約為10至21毫秒。軟體模擬器開啟Run-Ahead 2幀後，接駁相同顯示器的總延遲約為14至29毫秒。MiSTer FPGA在控制器延遲和內部處理延遲上仍保有約4至8毫秒的優勢，主要來自FPGA無需作業系統排程和USB協議轉換。對於追求極致延遲表現的玩家，MiSTer FPGA是目前無可爭議的選擇。

MiSTer FPGA的侷限

MiSTer FPGA的遊戲核心支援範圍仍在擴展中，部分較新的遊戲平台尚未有穩定的核心。此外，MiSTer FPGA的類比RGB輸出需要額外的IO板，對CRT螢幕的兼容性取決於你的設定。若你主要玩紅白機、超任、Mega Drive等16位元主機的遊戲，MiSTer FPGA是最低延遲的方案。若你玩的是PS2或Saturn等光碟主機的遊戲，軟體模擬器加Run-Ahead可能是更實際的選擇。

RetroTINK-4K和RetroTINK-5X Pro是現代懷舊玩家常用的升頻器。它們的延遲表現直接影響原裝主機接駁現代顯示器的總延遲。根據製造商RetroTINK LLC的規格，RetroTINK-4K在逐行掃描訊號、framelock模式下的輸入延遲低於1毫秒；在Gen Lock模式下則約0.25至1.5毫秒，視垂直同步位置而定。對於480i去交錯，延遲則增加至約4至8毫秒，依去交錯演算法而異。RetroTINK-5X Pro的延遲數字與4K版本相同。

升頻器延遲的累加效應

當你將原裝主機接駁到RetroTINK升頻器，再連接到現代顯示器時，延遲是累加的。原裝主機的內部延遲約1至2毫秒，加上RetroTINK的低於1毫秒，再加上顯示器的9至20毫秒，總延遲約為10至22毫秒。這個數字與模擬器加Run-Ahead的14至29毫秒非常接近，差距主要來自控制器延遲和顯示器延遲的波動。

去交錯模式對延遲的影響

若你玩的是PS2或Saturn等480i遊戲，去交錯模式會顯著增加延遲。RetroTINK的Motion Adaptive去交錯模式延遲約4至8毫秒，而OSSC的Bob去交錯模式延遲低於2毫秒。選擇較低延遲的去交錯模式，可以讓總延遲減少約2至6毫秒。對於節奏遊戲或動作遊戲來說，這個差距是明顯可感的。

配置	控制器延遲	主機/模擬器內部延遲	升頻器延遲	顯示器延遲	總延遲範圍
原裝主機 + CRT	4–8 ms	1–2 ms	0 ms	0 ms	5–10 ms
原裝主機 + RetroTINK-4K + 現代顯示器	4–8 ms	1–2 ms	<1 ms	9–20 ms	14–31 ms
原裝主機 + OSSC + 現代顯示器	4–8 ms	1–2 ms	<1 ms	9–20 ms	14–31 ms
模擬器（無Run-Ahead）+ 現代顯示器	4–8 ms	16–33 ms（1–2幀）	0 ms	9–20 ms	29–61 ms
模擬器 + Run-Ahead 2幀 + 現代顯示器	4–8 ms	接近0 ms	0 ms	9–20 ms	13–28 ms
MiSTer FPGA + 現代顯示器	4–8 ms	<1 ms	0 ms	9–20 ms	13–29 ms

在香港的密集居住環境中，2.4GHz頻段被Wi-Fi、藍牙、無線滑鼠甚至微波爐共用。這對藍牙控制器的延遲有直接且可量測的影響。實驗室環境下藍牙控制器延遲約8至20毫秒。但在實際香港住宅中，當你同時開啟多個Wi-Fi網絡、使用無線耳機或附近有大量電器時，藍牙控制器的延遲可增加至20毫秒以上，且波動劇烈。

實務建議：有線控制器是更可靠的選擇

若你使用模擬器並開啟Run-Ahead來追求最低延遲，你應該優先選擇有線USB控制器。有線控制器的延遲約4至8毫秒，且不受環境干擾影響。若你必須使用藍牙控制器，請將電腦的藍牙接收器放在控制器附近，避免被金屬物體阻擋，並關閉不必要的無線裝置以減少干擾。你可以在RetroArch的設定中啟用「輸入延遲顯示」功能，即時監控你的控制器延遲波動。