輸入延遲詳細解釋:從幀數與毫秒到升頻器在懷舊遊戲訊號鏈中的角色
深入了解輸入延遲的構成,從幀數與毫秒的關係到RetroTINK 5X-Pro與OSSC等升頻器在訊號鏈中增加的延遲。
你按下按鈕,0.1秒後畫面才亮起
你對着超任的《街頭霸王II》按下輕腳,角色的腳踢動作在1.5幀後才出現。不是你反應慢,是你的訊號鏈正在拖累你。輸入延遲就是從你按下按鈕到屏幕顯示對應畫面之間的時間差,單位是毫秒或幀數。在60Hz下,一幀等於16.67毫秒。延遲不是來自單一環節,而是從控制器、主機、升頻器到電視的每一級累加而成。專業升頻器如RetroTINK 5X-Pro和OSSC,其延遲可以低至0.1毫秒以下,但後端的電視影像處理可能一口氣加上50毫秒。
顯示延遲與輸入延遲分別
顯示延遲只計算屏幕從收到訊號到發出光線的時間。輸入延遲則包含整條訊號鏈。你按下按鈕後,控制器需要時間將指令編碼, , USB有線控制器約1至4毫秒,藍牙無線控制器約4至10毫秒。主機處理輸入並生成畫面,舊主機如Super Nintendo在CRT上為即時輸出,無可量測延遲。升頻器處理訊號,OSSC少於0.1毫秒,RetroTINK 5X-Pro緩衝模式約16.67毫秒。最後電視顯示,現代OLED遊戲模式約5至15毫秒。總系統延遲的計算公式就是:控制器延遲加升頻器延遲加電視延遲。如果你的電視沒有開啟遊戲模式,標準影像處理會讓延遲暴增至50至150毫秒。
這個差距足夠讓節奏遊戲變得無法遊玩。
幀與毫秒:時間單位換算
在懷舊遊戲領域,延遲以毫秒或幀數表示。60Hz下,一幀等於16.67毫秒;50Hz(PAL)下,一幀等於20.00毫秒;120Hz屏幕一幀為8.33毫秒。一般玩家開始感覺到延遲的門檻在總系統延遲約40至50毫秒;競技玩家則在20至30毫秒就會感到不順。NVIDIA Research在2019年的研究指出,低於16毫秒的延遲多數人無法察覺。這解釋了為何線性倍線設備如OSSC追求少於0.1毫秒的延遲, , 它要確保升頻器本身不成為瓶頸。
升頻器延遲累加:線性倍線與幀緩衝的差異
升頻器的延遲取決於其核心架構。線性倍線是逐條掃描線複製,不儲存完整幀,因此延遲極低。OSSC在所有倍線模式下輸入延遲少於0.1毫秒,測試方法是使用示波器量測輸入與輸出訊號時間差。OSSC Pro在直通模式下同樣少於0.1毫秒,自適應去交錯模式則增至0.5至1.5毫秒。RetroTINK 5X-Pro在幀鎖定模式下少於0.5毫秒,但緩衝模式因為要儲存完整一幀進行處理,延遲約為16.67毫秒。RetroTINK 4K直通模式少於0.25毫秒,倍線模式為0.25至0.75毫秒。數據來自RetroTINK官方規格表(2023年、2024年)及OSSC wiki技術規格(2020年)。
| 設備 | 線性倍線模式延遲 | 緩衝/處理模式延遲 | 測試方法 | 數據來源 |
|---|---|---|---|---|
| OSSC | <0.1 ms | 不適用 | 示波器 | OSSC wiki(2020) |
| OSSC Pro | <0.1 ms | 0.5–1.5 ms | Time Sleuth | 開發者規格(2024) |
| RetroTINK 5X-Pro | <0.5 ms | ~16.67 ms (1幀) | Time Sleuth | 官方規格表(2023) |
| RetroTINK 4K | <0.25 ms | 0.25–0.75 ms | Time Sleuth | 官方規格表(2024) |
| Framemeister XRGB-Mini | ~1.5 ms | 16–24 ms (1–1.5幀) | Leo Bodnar | 官方規格書(2014) |
| mClassic | <1 ms | 不適用 | Leo Bodnar | 官方技術規格(2020) |
幀緩衝延遲:為何需要儲存完整幀
幀緩衝延遲來自升頻器為了進行適應性去交錯、抽線濾鏡或整數倍縮放而必須儲存完整一幀或數幀影像。RetroTINK 5X-Pro的緩衝模式延遲約16.67毫秒,這正是它能夠平滑處理PS2 480i畫面切換的代價。OSSC在接駁480i主機時會頻繁黑屏切換模式,因為它沒有幀緩衝來穩定過渡。幀緩衝是去交錯技術的必然產物:Bob去交錯產生輕微抖動但延遲低,Weave適合靜態畫面,Motion Adaptive則在兩者間平衡。選擇哪種模式取決於你的主機和遊戲類型。如果你主要玩240p的紅白機或超任遊戲,線性倍線是更好選擇;如果你玩PS2或SEGA Saturn的480i遊戲,緩衝模式的平滑過渡值得那16.67毫秒。
線性倍線零延遲的現實與限制
線性倍線零延遲是技術上的真實描述,但需要正確理解。OSSC的少於0.1毫秒延遲低於一條掃描線的掃描時間,在物理上接近即時。但這個「零延遲」僅指升頻器本身。如果後端的電視再對OSSC輸出的非標準時序進行二次縮放,電視的影像處理可能加上50毫秒以上的延遲。這就是為何OSSC對電視兼容性要求高:它輸出的是原始像素的整數倍,部分電視無法正確處理而顯示「不支援的訊號」或強制進行高延遲的縮放。解決方案是使用兼容性較好的電視,或在OSSC的輸出設定中選擇標準的解像度如1920x1080。
電視影像處理:整條訊號鏈的最大延遲來源
現代OLED電視在遊戲模式下1080p 60Hz的輸入延遲約5至15毫秒,4K 60Hz約5至20毫秒。LCD/LED電視遊戲模式1080p 60Hz約8至30毫秒,4K 60Hz約10至40毫秒。但一旦關閉遊戲模式,標準影像處理開啟後,延遲會暴增至50至150毫秒。廠商標示的輸入延遲多在實驗室理想環境下測得,實務上開啟動態對比或HDR處理時,延遲可增加10至30毫秒。CRT電視在接收類比訊號時延遲為0毫秒,因為電子束即時掃描。這也是許多硬核懷舊玩家仍保留Sony PVM/BVM系列CRT屏幕的原因。
總系統延遲實例計算
以一個典型配置為例:使用藍牙控制器(加6毫秒)接駁Super Nintendo(無可量測延遲)經由RetroTINK 5X-Pro緩衝模式(加16.67毫秒)輸出至現代OLED電視遊戲模式(加10毫秒),總系統延遲約32.67毫秒。這個數值在競技玩家的感知門檻(20至30毫秒)之上,但仍在一般玩家感知門檻(40至50毫秒)之內。如果改用有線控制器(加2毫秒)和OSSC(加0.1毫秒),總延遲可降至約12.1毫秒,遠低於任何感知門檻。如果忘記開啟電視的遊戲模式,總延遲可能超過70毫秒,節奏遊戲將無法正常遊玩。
升頻器處理延遲:從毫秒到幀的實際影響
Framemeister XRGB-Mini是經典的負面教材:直通模式延遲約1.5毫秒尚可接受,但標準倍線模式延遲達16至24毫秒(1至1.5幀),在現代標準下明顯偏高。這款已停產的日系升頻器雖然兼容性廣,但延遲表現已被RetroTINK和OSSC系列超越。mClassic的延遲少於1毫秒,但其4K輸出宣稱需要釐清:60Hz下最高輸出為1440p,僅在30Hz及以下才能輸出4K。MiSTer FPGA平台的輸入延遲約1至2毫秒(不含控制器及顯示裝置),加上USB輪詢率1000Hz的控制器,總延遲表現極佳。Analogue Pocket在底座模式下HDMI輸出延遲約1至2毫秒,其FPGA直接驅動LCD屏幕的延遲更少於0.1毫秒。
240p/480i切換速度的實戰影響
部分主機在遊戲中會切換畫面模式,例如PS1的《超時空之鑰》進入選單時從240p切換至480i。切換慢的升頻器會導致數秒黑屏。OSSC在這方面表現較弱,因為它沒有幀緩衝來平滑過渡。RetroTINK 5X-Pro的適應性去交錯則能快速鎖定新訊號,黑屏時間大幅縮短。這個切換速度差異是選擇升頻器時常被忽略但極影響遊戲體驗的因素。
最常出錯的地方:電視設定
多數人買回升頻器後,發現延遲沒有改善,問題出在電視設定而非升頻器。第一步:開啟電視的遊戲模式。選單路徑通常是「設定」>「影像」>「遊戲模式」或「專家設定」>「低延遲模式」。第二步:關閉所有畫面後處理功能,包括動態對比、動態色彩、動作平滑、雜訊抑制等。第三步:確認電視接收的是升頻器輸出的原生解像度,而非由電視進行二次縮放。如果你的電視顯示「輸入訊號:1920x1080」但升頻器輸出的是1600x1200,電視會強制縮放並增加延遲。調整升頻器的輸出解像度設定以匹配電視的原生解像度,或選擇電視兼容性最好的標準解像度。
如果你仍感到延遲,使用Time Sleuth或Leo Bodnar延遲測試儀量測實際數值,而非憑感覺判斷。Time Sleuth精度為±0.01毫秒,Leo Bodnar精度為±1毫秒。
Common Questions
輸入延遲與顯示延遲有甚麼分別?
輸入延遲是從控制器到畫面反應的總時間,包含控制器、主機、升頻器和電視。顯示延遲只計算電視從接收訊號到顯示畫面的時間。例如Nintend Switch OLED型號的屏幕本身延遲約6至8毫秒,但加上底座模式HDMI輸出和電視處理,總延遲可達30至50毫秒。
升頻器一定會增加延遲嗎?
不一定。線性倍線架構的升頻器如OSSC,延遲少於0.1毫秒,低於人眼可感知的閾值。幀緩衝架構的升頻器如RetroTINK 5X-Pro的緩衝模式則會增加約一幀(16.67毫秒)的延遲。關鍵是選擇適合你主機和遊戲類型的架構。
為甚麼我的電視在遊戲模式和非遊戲模式下延遲差這麼多?
電視的非遊戲模式會開啟動態對比、HDR處理、畫面平滑等多種影像處理功能,這些處理需要時間。根據RTINGS.com 2024年的數據庫,非遊戲模式的輸入延遲可達50至150毫秒,而遊戲模式(關閉大部分處理)則降至5至40毫秒。ALLM(Auto Low Latency Mode)可以讓HDMI 2.1裝置自動觸發電視切換至低延遲模式。
HDMI線材會增加延遲嗎?
不會。根據HDMI Licensing Administrator的技術白皮書(2021年),數碼訊號傳輸不產生可量測的延遲。但線材品質會影響訊號穩定性:超過3米的銅線在傳輸4K 60Hz HDR訊號時可能出現閃屏或雪花,這不是延遲問題,而是訊號衰減。
無線控制器的延遲比有線高多少?
USB有線控制器的平均附加延遲約1至4毫秒,取決於輪詢率。藍牙無線控制約4至10毫秒,且在香港密集的2.4GHz干擾環境下波劇烈。2.4GHz專用無線控制(非藍牙)延遲最低,約1至3毫秒。數據來自MisterAddons輸入延遲數據庫(2023年),該數據庫使用高速攝比對測試。
RetroTINK 5X-Pro和OSSC應該選哪個?
如果你的主要遊戲是240p的紅白機、超任、Mega Drive,且電視兼容性良好,OSSC的線性倍線零延遲(少於0.1毫秒)是最佳選擇。如果你需要接駁PS2等480i主機,或需要抽線濾鏡和更多濾鏡選項,RetroTINK 5X-Pro的適應性去交錯和幀緩衝模式(約16.67毫秒延遲)會更實用。RetroTINK 4K則適合追求4K輸出和CRT螢光粉模擬的旗艦用家。
我的畫面出現週期性卡頓,是升頻器的問題嗎?
這通常是升頻器輸出幀率與主機原始幀率不匹配造成的。例如主機輸出60.08Hz,但電視強制以60.00Hz顯示,導致定時重複或丟棄幀。解決方法是檢查升頻器是否有幀率匹配選項,或調整電視的畫面更新率設定。部分升頻器如RetroTINK 5X-Pro可透過韌體更新改善此問題。