Одним из основных графических параметров современных игр является переключатель V-Sync. Почти у каждой игры для ПК, выпущенной за последнее десятилетие, она есть. Большинство людей знают, что V-Sync фиксирует частоту кадров в игре на частоту обновления вашего монитора, но как именно это работает? И что еще более важно, вы должны включить или выключить его в динамичных шутерах, таких как Fortnite и PUBG? Давайте взглянем:
Что делает V-Sync?
Ваш графический процессор отображает кадры настолько быстро, насколько это возможно, за исключением любых узких мест. Сытый высокопроизводительный графический процессор может легко выдавать сотни кадров в секунду при разрешении 1080p в популярных моделях ПК. Всякий раз, когда ваш графический процессор рисует кадр, он отображает его в так называемом кадровом буфере. Кадровый буфер является частью VRAM, в которой хранится информация для окончательного изображения, которое будет отображаться на дисплее. Когда вертикальная синхронизация выключена, ваш GPU оказывает фреймбуфер так быстро , как это возможно, в то время как ваш монитор рисует их на экране так быстро , как это возможно.
Здесь большой пробел в возможностях. Большинство мониторов на рынке — это панели с частотой 60 Гц. Это означает, что они обновляют изображение на экране 60 раз в секунду. Рабочие нагрузки в играх почти никогда не бывают постоянными. Это означает, что ваш графический процессор почти всегда будет отправлять более или менее 60 кадров в секунду в кадровый буфер. В небуферизованной ситуации вы столкнетесь с так называемым «разрывом экрана».
Это похоже на горизонтальную линию, которая перемещается через дисплей. Он возникает, когда следующий последовательный кадр отображается до того, как монитор получит возможность обновить, по существу, отображая части двух кадров одновременно. Если вы опуститесь ниже 60 FPS, вам придется иметь дело с заиканием, так как будет небольшая пауза, пока графический процессор рисует новый кадр. С помощью всего лишь одного кадрового буфера это означает, что вы столкнетесь с разрывом экрана, заиканием или обе. Это где V-Sync входит в картину.
Почему происходит разрыв экрана?
Предположим, что ваш монитор имеет частоту обновления 60 Гц, и вы играете в игру со скоростью 100 FPS. Что это в основном влечет за собой? Это означает, что ваш монитор может обновляться (и отображать следующий кадр) 60 раз в секунду, но ваш графический процессор отправляет ему 100 кадров в секунду. Это на 66% быстрее, чем может отображать монитор.
Поскольку монитор не может отображать все 100 кадров, он отображает 33% каждого x кадра и 66% следующего x + 1 кадра одновременно. В результате вы видите треть кадра x, в то время как оставшийся кадр x + 1. Это продолжается до тех пор, пока частота кадров остается на уровне 100 кадров в секунду.
Двойная буферизация
Прежде чем перейти к V-Sync, вы должны знать, что такое Double Buffering. Это технология, используемая для уменьшения разрыва экрана за счет использования двух буферов вместо одного, а именно заднего буфера и переднего буфера. Последний отображается на мониторе, а первый — на графическом процессоре.
Как только монитор завершает работу с кадром, он обращается к заднему буферу, копируя кадр, отображаемый графическим процессором, в передний буфер. После этого монитор обновится и отобразит этот кадр. Это, конечно, происходит очень быстро, но копирование вызывает штраф за задержку.
В результате, если монитор завершает обновление во время копирования, вы будете видеть части двух разных изображений одновременно (в основном разрыв). Когда вы включаете V-Sync, передний буфер вынужден откладывать копирование до обновления монитора. Когда частота кадров выше, чем частота обновления, это работает отлично (хотя иногда имеет место задержка ввода).
Это становится серьезной проблемой, если частота кадров падает ниже частоты обновления (здесь 60). Предположим, вы получаете только 45 FPS вместо 60. Это на 33% ниже, чем частота обновления. Теперь, каждый раз, когда монитор обновляется, будет отображаться только 66% следующего кадра (1). В результате снова отображается тот же кадр.
После этого графический процессор завершает рисование кадра в буфере кадров, но передний буфер уже содержит кадр (2) и не может скопировать его, пока монитор не обновится. Поэтому он ожидает обновления монитора и затем копирует кадр (3). Затем второй кадр наконец отображается (4), и весь процесс повторяется.
Как вы можете видеть, один кадр отображается каждые два цикла, и рендеринг эффективно замедляется в 2 раза, снижая результирующий FPS до 30 (блокируя его). Это второй недостаток двойной буферизации (кроме входной задержки). Если частота кадров меньше 60, вы получите 30 кадров в секунду при включенной v-sync.
Тройная буферизация: третий раз — это очарование
Вот тут и начинается тройная буферизация. Как следует из названия, она добавляет третий буфер. Этот дополнительный буфер позволяет графическому процессору продолжать рендеринг, поскольку экранный буфер дважды отображает один и тот же кадр, и конвейер не блокируется. При двойной буферизации задний буфер должен ждать обновления переднего буфера, и он не может начать рендеринг следующего кадра, пока кадр внутри не будет скопирован.
При тройной буферизации один из обратных буферов остается привязанным к частоте обновления, чтобы избежать разрыва, а другой используется графическим процессором для продолжения рисования следующего кадра. Кадры копируются назад и вперед между задними буферами, как только один из них отрисовывается. В идеале, передний буфер берет последний отрендеренный кадр из заблокированного заднего буфера один раз в каждом цикле обновления.
Давайте рассмотрим, что ваш графический процессор воспроизводит 45 кадров в секунду, но у вас есть монитор с частотой 60 Гц. Кадр x сначала будет находиться в переднем буфере, и 66% следующего кадра (x + 1) будет отображаться графическим процессором в заднем буфере. Затем монитор обновится и отобразит кадр x в первый раз, а оставшиеся 33% кадра x + 1 отображаются графическим процессором в первом заднем буфере, а еще 33% следующего последовательного кадра отображаются во втором заднем буфере.
После этого монитор обновляется, отображая кадр xa второй раз и копируя кадр x + 1 в передний буфер. В то же время оставшиеся 33% x + 1 завершат рендеринг и перейдут к первому заднему буферу, в то время как графический процессор продолжит рендеринг первой половины следующего кадра.
Затем монитор отображает x + 1 в первый раз, копируя следующий кадр в строке в передний буфер, и графический процессор завершает рендеринг следующего. Таким образом, вы по-прежнему можете видеть два кадра в трех циклах обновления, сохраняя 45 кадров в секунду вместо блокировки дисплея до 30.
Тройная буферизация использует больше VRAM, чем двойная буферизация из-за использования дополнительного буфера, но это вряд ли проблема для современных видеокарт. Кроме того, частоты кадров, получаемые при тройной буферизации, часто вводят в заблуждение. Большинство инструментов OSD, таких как Afterburner и Precision X1, измеряют время замены переднего буфера раз в секунду, а не количество кадров, отображаемых графическим процессором в секунду. Чтобы получить точную цифру, используйте NVIDIA Frame View . Он напрямую взаимодействует с API для расчета частоты кадров.
Что такое адаптивная синхронизация?
Эту опцию вы увидите на панели управления Nvidia. Это не поддерживается глобально на частях AMD, хотя игры, которые реализуют это, вы будете использовать его. Адаптивная синхронизация, по существу, синхронизирует частоту кадров и частоту обновления, когда они выше 60, и отключает v-синхронизацию, когда они опускаются ниже. Это означает, что вы получите разрыв экрана и заикание, когда частота кадров упадет, но вы не будете подвергаться тем же штрафам, что и при включенной V-синхронизации.
Что такое переменная частота обновления?
Мониторы с переменной частотой обновления решают ключевую проблему V-синхронизации: вам нужно синхронизировать фиксированную частоту кадров с фиксированной частотой обновления монитора. Мониторы с переменным обновлением имеют контроллеры отображения, которые могут изменять частоту обновления в зависимости от скорости, с которой графический процессор отображает кадры в буфер кадров.
Поэтому, если частота кадров вашего графического процессора изменяется, скажем, от 50, 51 и 57 кадров в секунду (в зависимости от рабочей нагрузки), ваш монитор будет менять частоту обновления, чтобы гарантировать, что кадры всегда отображаются вовремя. Вам не нужно иметь дело с разрывом экрана или влиянием V-синхронизации на производительность и задержку.
Что такое Freesync и G-Sync?
Честно говоря, они в основном одинаковы, независимо от того, что AMD или Nvidia могут вам сказать. Freesync и G-Sync — это только специфические для компании термины, которые два производителя GPU используют для обозначения поддержки переменной частоты обновления на своих видеокартах. Различные мониторы поддерживают Freesync, G-Sync или оба. Только графические карты AMD могут использовать Freesync, в то время как только графические карты Nvidia могут использовать G-Sync.
Однако программа Nvidia, совместимая с G-sync, позволяет пользователям монитора Freesync попробовать G-sync «как есть». Это может или не может работать. Одно из ключевых отличий между G-Sync и Freesync заключается в том, что G-sync использует аппаратное масштабирование частоты обновления для обработки переменного обновления, в то время как Freesync использует контроллер дисплея монитора. Дополнительный скейлер делает монитор G-Sync более дорогим. Они, как правило, имеют более высокий диапазон частоты обновления, хотя.
Что такое улучшенная синхронизация и быстрая синхронизация?
Это два запатентованных термина для программной функции, которая делает то же самое на картах AMD и Nvidia. Быстрая синхронизация / расширенная синхронизация аналогична тройной буферизации в том, что есть три буфера кадров. Однако вместо последовательного доступа самый старый буфер всегда перезаписывается.
Это означает, что монитор может принимать кадры с постоянной частотой 60 кадров в секунду, в то время как графический процессор может выплевывать их как можно быстрее, а это означает, что V-синхронизация будет задействована, даже если частота кадров выше частоты обновления. Зачем тебе это делать? Частота кадров связана с задержкой на входе, поэтому даже если нет дополнительной визуальной плавности, связанной с быстрой синхронизацией, вы получите более быстрое время отклика.
Общие выводы
Если у вас обычный монитор и вы не слишком озабочены задержкой ввода, рекомендуется просто включить Adaptive V-Sync глобально, если вы являетесь пользователем Nvidia. Улучшенная синхронизация и быстрая синхронизация звучат хорошо в теории. Но если ваш графический процессор воспроизводит кадры с удвоенной или тройной частотой обновления вашего монитора, это может привести к неприятному микрозадерживанию.
Избегайте двойной буферизации V-синхронизации, когда это возможно, и отключите V-синхронизацию в игре, если вы используете глобальные настройки. Пользователи AMD не получают Adaptive V-sync из коробки. Включите его в играх, которые поставляются с этой функцией. Однако, если вы используете RadeonPro, вы можете включить Dynamic V-Sync, который делает то же самое. Если вы хотите купить новый монитор, неплохо было бы приобрести панель FreeSync. G-Sync почти всегда дороже, и благодаря программе Fresync Compatible многие мониторы Freesync будут работать с графическими процессорами Nvidia. Тем не менее, как всегда, сначала сделайте свое исследование.
