Input lag, DLI, VRR, ALLM... tout savoir sur la latence dans le jeu vidéo !

La latence, c’est un peu le pire ennemi du joueur. C’est celle qui a bon dos lorsqu’on rate un frag de peu, mais c’est aussi parfois un problème bien plus sérieux que celui de la mauvaise foi. Dans cet article, on va revenir sur tout ce qui touche à la “latence” dans le jeu vidéo à travers nos périphériques. Ainsi, vous pourrez mieux différencier et comprendre les termes input lag, temps de réponse, DLI, ALLM que nous entendons depuis quelques années maintenant.

Avec les Xbox Series X|S, Microsoft a mis un point d’honneur à réduire la latence sous toutes ses formes et origines à travers nos différents équipements, de la manette au téléviseur ou moniteur, en passant par la console… Tout !

Réduire la latence causée par le téléviseur ou le moniteur

Avoir la meilleure console du monde ne sert pas à grand-chose si elle est branchée à un téléviseur ou un moniteur de qualité moyenne. En effet, ce que vous voyez à l’image doit refléter au maximum les actions que vous faites à la manette. Il existe plusieurs types de décalage et il est facile de se tromper ou de se laisser berner par des marques qui se servent de la crédulité du public pour vendre du matériel à des prix trop élevés. On vous explique tout ça en détails.

Le rafraîchissement d’un écran

Le taux de rafraîchissement d’un écran est défini par la fréquence à laquelle il balaye sa surface d’affichage, soit un certain nombre de fois par seconde. Il se calcule en Hertz et varie généralement de 60 à 144 Hz. Plus la valeur est élevée, plus l’image est potentiellement fluide. On dit bien “potentiellement”, car il ne faut pas confondre taux de rafraîchissement et framerate.

Le framerate et ses 30, 60, 120... 240 fps !

Le framerate, c’est le nombre d’images par seconde qu’une console ou un PC envoie à l’afficheur (TV, moniteur, vidéoprojecteur...). Comme pour le taux de rafraîchissement, plus le nombre est élevé, plus l’image est fluide. Lorsque le framerate n’est pas synchronisé avec le rafraîchissement de l’écran, peut apparaître ce qu’on appelle le tearing. Ce phénomène se matérialise par un déchirement à l’écran qui affiche alors le haut de l’image précédente et le bas de l’image suivante.

Qu’est-ce que l’input lag ?

L’input lag, c’est le décalage qu’il y a entre le moment où une source envoie un signal au téléviseur et le moment où celui-ci l’affiche. En pratique, dans les jeux, c’est le décalage qu’il y a quand vous appuyez sur une touche de la manette et le moment où l’action se passe à l’écran. Mesuré en millisecondes, ce décalage est exacerbé sur les téléviseurs, notamment par les traitements visant à améliorer l’image. Ainsi, les moteurs de compensation de mouvement bien sûr, mais aussi l’upscale, les améliorations de contrastes, couleurs ou netteté, viennent ajouter du décalage puisque le téléviseur met un certain temps à corriger et affiner l’image.

Pour palier à ce problème, les marques proposent donc un mode “jeu” sur leurs produits, permettant de désactiver la plupart des traitements visant à améliorer l’image afin de réduire l’input lag. À ce petit jeu, chacun a sa technique et il y a des bons et moins bons élèves.

Note : un taux de rafraîchissement élevé aide aussi à réduire la valeur de l’input lag.

Et le temps de réponse alors ?

Souvent confondu avec l’input lag, le temps de réponse des dalles est très différent. Il s’agit là du temps que mettent les pixels d’un écran à changer d’état, c’est-à-dire pour passer d’une couleur à une autre. Un mauvais temps de réponse peut ainsi se traduire par du flou et des effets de traînées involontaires sur les mouvements dans les zones contrastées de l’image, les pixels mettant du temps à “récupérer” de l’image précédente alors que la suivante s’affiche déjà sur les pixels contigus.

Souvent, on parle de temps de réponse “gris à gris” pour désigner le temps que met un pixel pour passer par tous ses états avant de revenir à son état d’origine. Ce laps de temps se compte en millisecondes et il varie d’une technologie d’écran à une autre. En effet, les dalles TN, VA, IPS, Plasma ou OLED représentent des technologies ou le temps de réponse varie beaucoup. L’OLED est la technologie dont le temps de réponse est le plus bas, voire quasi immédiat, on parle ici de l’ordre de 0,05 ms de décalage selon la méthode de calcul. Sur les téléviseurs LCD équipés de dalles type VA, le temps réponse est généralement d’environ 5 ms à 8 ms quand les meilleurs moniteurs équipés de dalle TN affichent généralement 1 ms à 3 ms au détriment de la qualité d’image.

Les technologies évoluent vite et on parle de toute façon ici de chiffres qui ne sont que de l’ordre de quelques millisecondes, mais le marketing est souvent très bien rodé pour tenter de justifier des prix basés sur des valeurs dont seules les marques connaissent les méthodes de calcul.

Voici une petite animation illustrant les effets du temps de réponse des pixels. Tout d’abord avec un temps de réponse immédiat : la balle est parfaitement nette sur chaque image, les pixels étant capables de s’éteindre instantanément au moment d’afficher l’image suivante, comme sur un écran OLED.

Voyez maintenant ce que des pixels au temps de réponse trop prononcé donnent à l’écran : de la rémanence, des images fantômes (ou ghosting) de la balle induisant un flou de mouvement, particulièrement nuisible à l’échelle d’un jeu aux mouvements de caméra rapides comme les FPS. Cela est dû au fait que les pixels mettent un certain temps à complètement s’éteindre, dans ce cas plus de 2x le temps imposé par le framerate.

Le critère "gris à gris” n’étant pas normé, les constructeurs affichent la plupart du temps les valeurs mesurées les plus faibles. L’argument du temps de réponse est ainsi souvent mis en avant par les marques de moniteurs PC dits “Gaming” en annonçant des chiffres comme 1 ms, 2 ms ou 5 ms, quand les téléviseurs eux indiquent plus généralement leurs valeurs, naturellement plus élevées, d’input lag. Mais ne vous y trompez pas, les moniteurs PC ont aussi de l’input lag, seulement il faut chercher un peu plus loin pour en trouver les chiffres.

Aujourd’hui, le temps de réponse le plus bas se trouve sur les dalles OLED. Aucun moniteur, qu’il soit équipé d’une dalle VA, TN ou IPS, ne peut égaler la réactivité des petites diodes organiques.

Note : le temps de réponse d’une dalle OLED est si bas qu’afficher une vidéo en 24 images par seconde lui est compliqué. En effet, celle-ci apparaîtra souvent comme saccadée du fait qu’aucun flou de mouvement généralement créé par un temps de réponse plus élevé ne vienne ici donner la sensation de fluidité.

HDMI 2.1 : déjà en guerre contre la latence

Nous vous avons déjà parlé plusieurs fois du HDMI 2.1 et de sa capacité de transfert de 48 Gbps. Si un taux de transfert aussi élevé est déjà impressionnant, laissez-nous vous rappeler tout ce qui entoure l’HDMI 2.1 et toutes les fonctionnalités que supportent les Xbox Series X|S et qui sont des alliés de taille dans la lutte contre la latence.

ALLM : la latence la plus basse en toute circonstance

Parmi les features de la norme HDMI 2.1, on retrouve l’ALLM pour “Auto Low Latency Mode”. Déjà disponible sur Xbox One S et Xbox One X ainsi que sur quelques téléviseurs pourtant équipés de ports HDMI 2.0, l’ALLM permet de switcher automatiquement en mode jeu quand ce type de contenu est détecté. En effet, comme on l’a vu plus haut, le mode “jeu” des téléviseurs désactive la plupart des traitements visant à améliorer l’image mais lorsque vous regardez un film ou une série, vous voulez sans doute la meilleure qualité possible.

L’ALLM détecte donc automatiquement lorsque vous lancez un jeu et active le mode dédié. Si vous arrêtez de jouer et voulez regarder un film sur Netflix par exemple, il repasse le téléviseur en mode cinéma (ou autre selon vos habitudes), réactivant par la même occasion quelques traitements pour améliorer votre expérience. Le tout sans aucune action de votre part, pratique !

VRR/Variable Refresh Rate : la killer feature !

Vous vous souvenez du rafraîchissement et du framerate expliqués plus haut dans cet article ? Nous évoquions le tearing, phénomène qui fait que l’image se déchire lorsque le jeu n’est pas bien synchronisé à l’écran. Et bien le VRR permet de se synchroniser à n’importe quelle fréquence ! Plus seulement 60 ou 120 Hz, mais 42 Hz, 57 Hz… et ce à la volée ! Adieu donc les déconvenues sur les jeux qui ont un framerate instable. Grâce au VRR, vos jeux paraissent plus fluides et, cerise sur le gâteau, l’input lag est également réduit, la console n’ayant plus à “attendre” le rafraichissement d’écran suivant.

Nous avons déjà un dossier très complet sur le VRR que vous pouvez toujours consulter pour aller plus loin. Le VRR est le nom commun du procédé, chez AMD on parle de FreeSync quand Nvidia a déposé la marque G-Sync. Grâce à l’HDMI 2.1, les solutions de VRR pourront encore évoluer en prenant en charge des fréquences et des résolutions plus élevées. Les jeux en HDR seront aussi mieux supportés.

Réduire la latence de la manette Xbox grâce au DLI

À la sortie des Xbox Series X|S, c’est aussi une nouvelle manette qui est arrivée dans nos foyers. À première vue très similaire aux manettes Xbox One, nos manettes Xbox Series apportaient le DLI, pour “Dynamic Latency Input”. Cette nouvelle fonctionnalité du protocole de connexion des manettes Xbox Series X|S sert à réduire le décalage entre le temps ou vous appuyez sur un bouton de la manette et celui ou la console reçoit l’information. Par le passé, ce décalage était estimé à 8 ms, mais grâce au DLI, il est réduit à 2 ms, le tout sans incidence particulière sur la consommation d’énergie des piles ou de la batterie.

De plus, étant donné que les manettes Xbox Series X|S utilisent le même protocole de connexion radio que les manettes Xbox One (en plus du Bluetooth), une mise à jour firmware a rendue les manettes Xbox One compatibles avec le DLI sur Xbox Series X|S.

Concernant les consoles elle-même, la façon dont elles reçoivent les commandes (lorsque vous appuyez sur un bouton) a été complètement revue afin que les jeux aient accès à ces dernières aussi rapidement que possible. Il y a de nombreux outils accessibles aux développeurs pour réduire au maximum la latence dans les différents moteurs de jeu. Comme nous l’avions vu à l’époque des premiers kits de développement, les Xbox Series X|S comportent un outil de calibrage qui permet d’associer n’importe quelle commande à n’importe quelle frame, ce qui veut dire que les développeurs peuvent suivre la progression de la latence de la même façon que le framerate.

Si l’on met bout à bout toutes ces fonctionnalités, s’équiper d’une Xbox Series X|S et d’un bon écran permet d’atteindre une latence totale d’environ 10 ms, soit une réduction de la latence située entre 30% (rien qu’avec le DLI) pour les mieux équipés actuellement en la matière et 90% !

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