12.10.2016 Технологии AMD FreeSync и Nvidia G-Sync положат конец "тормозам" в играх
Технологии AMD FreeSync и Nvidia G-Synс призваны положить конец разрывам, "фризам" и ошибкам отображения у приложений, требовательным к графике. В этой статье мы расскажем, как они работают.
Если вы используете свой компьютер для игр то наверняка вам знакомо чувство разочарования, когда видеокарта и монитор действуют в разнобой. Несмотря на достаточную производительность компьютера, кадры динамичных сцен на мониторе сменяются рывками, а отдельные изображения искажаются. Причиной этого является отсутствие синхронизации видеокарты и монитора.
Если вы используете свой компьютер для игр то наверняка вам знакомо чувство разочарования, когда видеокарта и монитор действуют в разнобой. Несмотря на достаточную производительность компьютера, кадры динамичных сцен на мониторе сменяются рывками, а отдельные изображения искажаются. Причиной этого является отсутствие синхронизации видеокарты и монитора.
Дело в том, что большинство мониторов настроено на фиксированную частоту обновления - 60 Гц, и находится в ожидании, что графическая карта 60 раз в секунду будет отправлять полностью обсчитанное отдельное изображение, которое монитор отрисует построчно сверху вниз. Это неплохо работает в большинстве программ, а вот с играми получается хуже. Бывает так, что возникают разрывы изображения и зависания.
Причина всех проблем состоит в том, что графические процессоры отрисовывают картинку не с фиксированными скоростями. Частота смены кадров в игре похожа на поездку на американских горках, в зависимости оттого, какое количество деталей необходимо обсчитать в одном изображении. Мощные видеокарты в разрешении Full HD достигают максимальной частоты кадров свыше 100 в секунду, однако в отдельных сценах, требующих большого объема вычислений, частота падает значительно ниже 60 кадров/с.
Независимо от разрешения проблема одна и та же: вывод изображения видеокартой и его воспроизведение на мониторе рассинхронизированы. Если видеокарта создает более 60 кадров/с, монитор во время формирования одного изображения уже переключается на следующее. Следствием являются разрывы изображения. Если изображение построено наполовину, и в этот момент происходит обновление отображения следующего изображения, то в верхней части монитора еще видно предыдущую картинку, а под ней уже создается новая - и изображение "разрывается".
Совершенно другая проблема возникает в ситуации, когда видеокарта не способна достаточно быстро рассчитывать необходимые изображения. В этом случае одинаковые изображения должны быть переданы несколько раз, что приводит к "торможению" эпизодов игры.
Технологии AMD FreeSync и Nvidia G-Sync призваны решить проблемы с рассинхронизацией и тормозами. Они изменяют тактику работы и приспосабливают монитор к частоте кадров видеокарты. При этом происходит динамическая синхронизация с выходным сигналом графического процессора. Для того чтобы это все заработало на вашем компьютере, нужна соответствующая видеокарта с поддержкой одной из этих технологий, сертифицированный монитор и драйвер. Видеокарты от Nvidia поддерживают только G-Sync мониторы, а от AMD - только FreeSync. Т.е. сертифицированный FreeSync монитор нельзя использовать с графическим адаптером с функцией G-Sync.
Причина всех проблем состоит в том, что графические процессоры отрисовывают картинку не с фиксированными скоростями. Частота смены кадров в игре похожа на поездку на американских горках, в зависимости оттого, какое количество деталей необходимо обсчитать в одном изображении. Мощные видеокарты в разрешении Full HD достигают максимальной частоты кадров свыше 100 в секунду, однако в отдельных сценах, требующих большого объема вычислений, частота падает значительно ниже 60 кадров/с.
Независимо от разрешения проблема одна и та же: вывод изображения видеокартой и его воспроизведение на мониторе рассинхронизированы. Если видеокарта создает более 60 кадров/с, монитор во время формирования одного изображения уже переключается на следующее. Следствием являются разрывы изображения. Если изображение построено наполовину, и в этот момент происходит обновление отображения следующего изображения, то в верхней части монитора еще видно предыдущую картинку, а под ней уже создается новая - и изображение "разрывается".
Совершенно другая проблема возникает в ситуации, когда видеокарта не способна достаточно быстро рассчитывать необходимые изображения. В этом случае одинаковые изображения должны быть переданы несколько раз, что приводит к "торможению" эпизодов игры.
Технологии AMD FreeSync и Nvidia G-Sync призваны решить проблемы с рассинхронизацией и тормозами. Они изменяют тактику работы и приспосабливают монитор к частоте кадров видеокарты. При этом происходит динамическая синхронизация с выходным сигналом графического процессора. Для того чтобы это все заработало на вашем компьютере, нужна соответствующая видеокарта с поддержкой одной из этих технологий, сертифицированный монитор и драйвер. Видеокарты от Nvidia поддерживают только G-Sync мониторы, а от AMD - только FreeSync. Т.е. сертифицированный FreeSync монитор нельзя использовать с графическим адаптером с функцией G-Sync.
Технологии синхронизации монитора и видеокарты
Adaptive Sync - технология, при которой видеокарта обрабатывает каждое изображение столько времени, сколько для этого необходимо, и немедленно отправляет результат на монитор, ожидающий это изображение. Если видеокарта создает только 60 изображений в секунду, монитор также выдает только 60 кадров в секунду. Если видеокарта создает 120 кадров/с, то и монитор работаете соответствую шей частотой 120 Гц.
AMD FreeSync представляет собой официальную реализацию стандарта Adaptive Sync. Компания NVIDIA со своей технологией G-Sync на основе этой идеи разработала свое решение. Поэтому эти две технологии очень похожи, однако существуют и различия. Nvidia G-Sync охватывает диапазон частот от 30 до 144 Гц. Технология AMD FreeSync теоретически осуществляет синхронизацию в диапазоне от 9 до 240 Гц, однако в настоящее время FreeSync-мониторы поддерживают диапазон от 40 до 144 Гц.
В G-Sync-мониторы встроен собственный аппаратный модуль (преобразователь) с процессором обработки изображений и памятью, с помощью которого осуществляется управление т.н. "вертикальным интервалом гашения". Этот термин относится к промежутку между двумя кадрами, а именно - времени от вывода последней строчки кадра "n" до вывода первой строки кадра "п+1". В случае, если расчет следующего кадра еще не завершен, модуль G-Sync может просто отображать существующий кадр. Если кадр уже рассчитан видеокартой, она посредством модуля G-Sync проверяет, занят ли монитор в настоящий момент времени формированием изображения или находится в интервале гашения. Графическая карта передает новый кадр только в том случае, если изображение в данный момент не формируется.
AMD FreeSync-мониторы работают немного иначе: они оснащены контроллером сигнализации в разъеме DisplayPort. Контроллер управляет длительностью вертикального интервала гашения
Технологии AMD FreeSync и Nvidia G-Sync предъявляют достаточно высокие требования к мониторам. С одной стороны, востребованными являются малые периоды срабатывания для эксплуатации с частотой 144 Гц, с другой стороны, мониторы также должны работать, даже если видеокарта формирует кадры с небольшой частотой. В режиме 30 Гц одно изображение поступает примерно каждые 33,3 мс. В этом случае жидкие кристаллы матрицы монитора очень быстро возвращаются в исходное состояние, и изображение теряет яркость. Для быстрого переключения в быстрый режим работы мониторы используют особую функцию Overdrive, которая обеспечивает скачок напряжения и ускоряет переключение пикселей матрицы. При отсутствии функции Overdrive время отклика монитора весьма значительное.
Обе технологии пока работают только через DisplayPort, поддержка HDMI планируется в будущем. Возможно, у AMD поддержка HDMI появится первой, по крайней мере, в теории этот стандарт во FreeSync уже заложен.
Adaptive Sync - технология, при которой видеокарта обрабатывает каждое изображение столько времени, сколько для этого необходимо, и немедленно отправляет результат на монитор, ожидающий это изображение. Если видеокарта создает только 60 изображений в секунду, монитор также выдает только 60 кадров в секунду. Если видеокарта создает 120 кадров/с, то и монитор работаете соответствую шей частотой 120 Гц.
AMD FreeSync представляет собой официальную реализацию стандарта Adaptive Sync. Компания NVIDIA со своей технологией G-Sync на основе этой идеи разработала свое решение. Поэтому эти две технологии очень похожи, однако существуют и различия. Nvidia G-Sync охватывает диапазон частот от 30 до 144 Гц. Технология AMD FreeSync теоретически осуществляет синхронизацию в диапазоне от 9 до 240 Гц, однако в настоящее время FreeSync-мониторы поддерживают диапазон от 40 до 144 Гц.
В G-Sync-мониторы встроен собственный аппаратный модуль (преобразователь) с процессором обработки изображений и памятью, с помощью которого осуществляется управление т.н. "вертикальным интервалом гашения". Этот термин относится к промежутку между двумя кадрами, а именно - времени от вывода последней строчки кадра "n" до вывода первой строки кадра "п+1". В случае, если расчет следующего кадра еще не завершен, модуль G-Sync может просто отображать существующий кадр. Если кадр уже рассчитан видеокартой, она посредством модуля G-Sync проверяет, занят ли монитор в настоящий момент времени формированием изображения или находится в интервале гашения. Графическая карта передает новый кадр только в том случае, если изображение в данный момент не формируется.
AMD FreeSync-мониторы работают немного иначе: они оснащены контроллером сигнализации в разъеме DisplayPort. Контроллер управляет длительностью вертикального интервала гашения
Технологии AMD FreeSync и Nvidia G-Sync предъявляют достаточно высокие требования к мониторам. С одной стороны, востребованными являются малые периоды срабатывания для эксплуатации с частотой 144 Гц, с другой стороны, мониторы также должны работать, даже если видеокарта формирует кадры с небольшой частотой. В режиме 30 Гц одно изображение поступает примерно каждые 33,3 мс. В этом случае жидкие кристаллы матрицы монитора очень быстро возвращаются в исходное состояние, и изображение теряет яркость. Для быстрого переключения в быстрый режим работы мониторы используют особую функцию Overdrive, которая обеспечивает скачок напряжения и ускоряет переключение пикселей матрицы. При отсутствии функции Overdrive время отклика монитора весьма значительное.
Обе технологии пока работают только через DisplayPort, поддержка HDMI планируется в будущем. Возможно, у AMD поддержка HDMI появится первой, по крайней мере, в теории этот стандарт во FreeSync уже заложен.