Что такое adaptive sync
Разбираемся, что такое G-Sync, FreeSync, V-Sync и нужны ли они вообще
Связь видеокарты с монитором и её проблемы
В идеальном случае эти два отрезка времени должны быть равны — тогда, когда на мониторе закончится старый кадр, к нему подоспеет новый кадр и они плавно пойдут друг за другом, не создавая проблем. Но видеокарта может «обгонять» монитор.
И тут необходимо понимать, что мониторы работают с определёнными частотами обновления — количеством обновления кадров в секунду. Измеряется частота обновления в герцах. Мониторы с 60 Гц обновляют картинку 60 раз за секунду, 144 Гц — 144 раза за секунду.
Возвращаясь к видеокарте и монитору — значение кадров в секунду, выходящих из видеокарты, плавает, и может быть как меньше 60, так и больше. Оба случая приводят к проблемам.
Обратный вариант: видеокарта рендерит больше кадров в секунду, чем способен показать монитор. Это приводит к тому, что на мониторе может появиться сразу несколько кадров.
Подобные разрывы бросаются в глаза, и их частое появление может вызвать тошноту, боль в глазах или головокружение. В таком случае речь идёт не просто о плавной игре, но и о здоровье человека, потому борьбе с подобным уделено большое внимание. Ниже рассмотрены методы синхронизации видеокарты и монитора, которые позволяют избавиться от подобных проблем.
Вертикальная синхронизация — дёшево и сердито
Тем не менее, не решается проблема и с кадрами, которые рендерятся дольше и из-за которых видеокарта выдаёт в секунду меньше, чем может показать монитор. Потому что V-Sync в таком случае сокращает число выводимых кадров до кратного частоте монитора. Например, если у вас монитор с 60 Гц, а видеокарта выводит 55 кадров в секунду, то V-Sync срежет выводимое число кадров до 30, чтобы картинка шла плавнее. В результате FPS падает и ощущения становятся ещё хуже.
Адаптивная синхронизация — старший брат V-Sync
Однако на практике подобный метод помогает не всегда и проблемы вертикальной синхронизации всё ещё могут встречаться.
G-Sync — дорого, но эффективно
Убирая все минусы вертикальной синхронизации (статтеринг, разрыв изображения, задержку управления), G-Sync является очень хорошим вариантом. Но, вместе с этим, очень дорогим, так как G-Sync работает только на мониторах с предустановленным чипом от Nvidia и требует повышенной мощности.
FreeSync — упрощённая G-Sync
Однако свои отличия есть. Если G-Sync продолжает работать по этому принципу на низких FPS, мониторы с FreeSync начинают использовать «традиционные» методы синхронизации, возвращая старые помехи — и статтер, и разрыв изображения, и задержку управления.
Но если G-Sync использует свой собственный чип, FreeSync работает на DisplayPort — уже разработанной до этого технологии. Говоря кратко: для FreeSync тоже нужен специальный монитор, но FreeSync-монитор будет дешевле монитора с G-Sync.
VRR и совместимость FreeSync с G-Sync
Это значительно расширяет список подходящих мониторов, а также даёт шанс, что любой монитор сможет работать с G-Sync.
VRR — что такое «адаптивная синхронизация частоты кадров»?
Содержание
Содержание
Геймеры бывают разные: одним важен сюжет, а графика остается на втором плане, другие готовы отдать все, чтобы выжать из компьютера как можно больше заветных кадров в секунду. Но, как активно и часто они ни улучшают для этого игровую систему, визуально не все оказывается гладко: как ни крути, в играх остаются разрывы изображения. Производители нашли, как это исправить — при помощи технологий адаптивной синхронизации кадров, например, VRR. Разберемся, что это такое и чем отличается от остальных технологий.
Представим, что монитор включается и выключается шесть раз в секунду, то есть, работает с частотой 6 Гц. За это время видеокарта успевает подготовить шесть кадров. Они работают синхронно: каждый кадр отображается ровно в момент включения дисплея, поэтому на экране показывается вся информация без изменений. Если видеокарта способна подготовить за тот же промежуток времени не шесть, а семь кадров, то монитор с частотой развертки 6 Гц не сможет отобразить все отрисованные кадры в правильном порядке, но кое-как попытается это сделать. Так как один кадр всегда остается лишним, в какой-то момент на дисплее окажется изображение, составленное из двух кадров, наложенных друг на друга.
Это явление известно как «тиринг». Оно проявляется независимо от мощности процессора, видеокарты, а также «крутости» телевизора и монитора. В результате постоянного «подселения» лишних кадров к тем, которые попали по адресу во время включения монитора, в непрерывном геймплее возникают сдвиги и разрывы. Чтобы исправить это и вернуть игровому процессу плавность, производители придумали технологии синхронизации частоты кадров. Среди уже известных способов, которые мы обсуждали в отдельном материале, есть и совсем новые — например, VRR.
Вспомним основные технологии:
V-Sync — программный способ синхронизации кадров. Технология поддерживается на уровне софта, поэтому может быть включена в любой игре и любом проекте. Принцип работы прост до безумия: драйвер считывает частоту обновления монитора и ограничивает количество кадров, выдаваемых видеокартой, до этого значения. Например, при частоте развертки монитора 60 Гц вертикальная синхронизация ограничит график кадров на отметке 60 fps. Для большинства игровых задач этого достаточно: разрывы исчезают, картинка становится плавной.
Безупречная работа этой функции продолжается ровно до тех пор, пока видеокарта способна обрабатывать необходимое количество кадров в секунду. Если же графический ускоритель снизит частоту хотя бы до 59 fps, то V-Sync автоматически установит ограничение, кратное двум. Тогда на экране станут отображаться не 59 или 60 кадров, а ровно 30 — так, чтобы монитор снова работал синхронно с каждым кадром. В этом и заключается главный недостаток вертикальной синхронизации, который удается обойти с помощью новых технологий.
G-Sync — фирменная технология синхронизации кадров NVIDIA, которая значительно отличается от программного метода. В этом случае не кадры подгоняются под частоту монитора, а частота монитора устанавливается динамически таким образом, чтобы каждое включение монитора соответствовало одному готовому кадру. Естественно, технология обладает ограничениями: работа синхронизации возможна в пределах от 30 fps до 240 fps. И пока тандем не выходит за рамки этих ограничений, все выглядит идеально. Стоит видеокарте сфальшивить и опустить частоту кадров ниже минимума, как волшебный «джисинк» превращается в обычную вертикальную синхронизацию.
Работа этого метода зависит от аппаратных возможностей монитора и видеокарты. Для активации G-Sync пользователю необходимо подружить совместимый дисплей с «зеленым» ускорителем не старше 10-го поколения. Ограничения обусловлены проприетарностью технологии: NVIDIA разрешает использовать свои наработки только в рамках лицензии, расходы на ее приобретение производители мониторов перекладывают на покупателей. Туда же они включают стоимость дополнительного модуля — что-то вроде отдельного компьютера в корпусе монитора, который отвечает за работу синхронизации. Отсюда завышенная стоимость мониторов с поддержкой этой функции.
FreeSync — технология синхронизации кадров от компании AMD. По традиции производитель превращает сложные вещи в простые и делает дорогое волшебство доступным каждому. Поэтому «красная» технология работает так же хорошо, как G-Sync, но не требует установки дополнительного компьютера в монитор, а также разрабатывается в открытом порядке — без лицензий и «переплат».
Вторая версия FreeSync поддерживает расширенный диапазон частот от 9 Гц до 240 Гц. При этом для активации синхронизации кадров подойдет не только фирменный ускоритель, но также любые видеокарты NVIDIA не старше 10-го поколения. Таким образом, для использования этой технологии достаточно обладать подходящим монитором или телевизором.
VRR (Variable refresh rate) — относительно свежая технология адаптивной синхронизации. На самом деле, это собирательное название для всех алгоритмов синхронизации. Поэтому для технологии, о которой идет речь в материале, лучше использовать название HDMI Forum VRR.
Приставка «HDMI» в расшифровке аббревиатуры говорит о том, что VRR является частью одноименного стандарта передачи данных. И это не первая попытка создать технологию, привязанную к разъему. Ранее функцию под названием VESA Adaptive Sync получил стандарт DisplayPort — те же «кадры», только в профиль.
С появлением новой версии HDMI телевизоры и передающие устройства научились понимать высокую частоту развертки в разрешении 4К, автоматически распознавать контент и подстраивать работу телевизора под игры, а также регулировать частоту обновления экрана динамически, как это делают игровые мониторы с поддержкой G-Sync и FreeSync. Соответственно, VRR работает идентично перечисленным выше технологиям, но имеет несколько преимуществ.
VRR может работать не только на устройствах с поддержкой HDMI 2.1, но также и через HDMI 2.0. Даже в таком режиме пользователь получает эффект плавной картинки. Отличие только в максимальном разрешении и частоте развертки. Если HDMI 2.1 переваривает до 120 fps в разрешении 4К, то HDMI 2.0 ограничен частотой 60 Гц.
С появлением VRR производителям игровых консолей больше не нужно использовать дополнительное ПО в прошивке, чтобы реализовать работу FreeSync или G-Sync. Все уже давно предусмотрено в HDMI, который они, в любом случае, реализуют в своих системах. Более того, производителям телевизоров также можно вздохнуть полной грудью и избавиться от забот по реализации проприетарных технологий синхронизации частоты.
При подключении ПК или консоли к телевизору с поддержкой FreeSync режим HDR Dolby Vision отключается. Технология синхронизации AMD является отдельной функцией и занимает часть ширины потока HDMI, поэтому некоторые полезные надстройки деактивируются. С VRR такого не случится. Для этой технологии адаптивной частоты выделен собственный канал, используя который, функция не мешает работе остальных сигналов и потоков.
На чем работает
Даже на начальном этапе распространения функции большинство видеокарт и современных телевизоров оказываются совместимыми с VRR. Технология привязана к стандарту передачи данных и не может быть «вырезана» производителем телевизора или графического ускорителя. Поэтому она поддерживается не только новыми устройствами, но даже прошлогодними видеокартами типа NVIDIA RTX 2000 или AMD Radeon RX 5000 серии. Ходят слухи, что в будущем поддержку новой технологии получат даже устройства со встроенной графикой Intel.
VRR активно интегрируется в телевизоры LG, начиная с моделей 2020 года, а также в модели Samsung серий Q80 и Q90 и новее. Поддержка технологии заявлена и производителями игровых консолей: Xbox One, Xbox Series и PlayStation 5. До обновления ПО предыдущие консоли Microsoft работали только с Freesync, а прошлые устройства Sony до сих пор довольствуются обычной вертикальной синхронизацией.
Как включить
Для активации VRR необходима не только аппаратная совместимость комплектующих, но и программная поддержка со стороны операционной системы. VRR появилась в Windows 10 после обновления до версии 1903, где функция существует как дополнение к G-Sync и FreeSync, а не отдельная самостоятельная технология.
Разработчики заявляют, что включение опции не влияет на работу остальных технологий синхронизации, а лишь дополняет их в тех проектах, где нет поддержки других алгоритмов. Например, в играх с DirectX 11, а также в случаях, когда режим работы G-Sync не покрывает задачи пользователя: не хватает диапазона поддерживаемых частот, или поддержка G-Sync и FreeSync просто отсутствует в мониторе.
Чтобы включить адаптивную синхронизацию частоты в Windows 10, необходимо:
После этого отправляемся в Настройки:
Система:
Дисплей:
Настройки графики:
И нажимаем «Включить VRR»:
Работает?
Чтобы убедиться в работе VRR, подключим игровую сборку с графическим ускорителем NVIDIA RTX 2070 Super к телевизору линейки LG 916NANO и запустим игру без поддержки G-Sync или FreeSync. Панель обладает разрешением 4К, а также поддерживает современные плюшки: HDR, Dolby Vision, HFR, LFC и все актуальные технологии синхронизации частоты кадров. Не забываем проверить настройки в панели управления видеокартой. Для AMD ищем пункт FreeSync, а для NVIDIA надстройку G-Sync:
После успешной активации режима адаптивной надстройки частоты телевизор сообщит об изменении профиля работы, после чего в игровых настройках графики необходимо отключить классическую вертикальную синхронизацию. Правильная настройка покажет себя в геймплее. Если все настроено верно, в игре исчезнут разрывы изображения и смена кадров станет плавной. Как в этом примере:
Третий — лишний?
Очередная технология адаптивной синхронизации не обещает стать единственным решением, которое заполнит рынок и вытеснит остальные методы. Наоборот, каждый производитель развивает собственный стандарт, улучшает его и модернизирует, что играет на руку пользователю и производителям аксессуаров. Выбирай любую технологию и все равно попадешь в цель. Появление VRR на рынке игровых устройств не стало революцией, как это было с выходом технологии NVIDIA. Но кое-что полезное новый алгоритм все-таки принес — это глобальная стандартизация и упрощение технологий, что помогает активно «въезжать» на рынок игровых устройств даже самым бюджетным моделям телевизоров и мониторов. Как ни удивительно, это снова идет на пользу потребителю — профит, да и только.
Что такое G-Sync, FreeSync, V-Sync и HDMI VRR? — Разбор
Всех ПК-геймеров планеты Земля, да и консольных игроков тоже, объединяет одна проблема — вертикальные разрывы изображения. И вроде бы есть куча технологий которые решают эту проблему:
Давайте сегодня раз и навсегда разберемся в технологиях адаптивной синхронизации изображения.
Для тех кто не в курсе. А в чём собственно проблема?
Чтобы изображение появилось на экране, должно произойти, как минимум, две вещи:
Обычные мониторы работают на частоте 60 Гц, то есть способны выводить 60 кадров в секунду, а игровые на 144 Гц и выше.
А вот графический процессор живет в совершенно ином мире. В играх постоянно всё меняется: колышется листва, журчит ручеёк, враги выпрыгивают из-за угла. Каждый кадр отличается по своей сложности, поэтому на их просчет уходит разное количество времени.
Иными словами, у монитора частота кадров постоянная, а у видеокарты переменная.
Вот и выходит, что за один цикл обновления монитора видеокарта может подготовить больше одного кадра или меньше.
Из-за этого мало того что страдает плавность картинки, так еще и появляются артефакты в виде вертикальных разрывов изображения. Кстати, при просмотре фильмов тоже могут появляться такие артефакты, потому что кино снимают в 24 к/с.
V-Sync
Очевидно проблема требовала решения, и еще на заре компьютерных игр оно появилось! Название у этого решения — вертикальная синхронизация или V-Sync. Наверняка вы встречали такую опцию как в настройках видеокарты, так и в играх.
Работает эта штука достаточно топорно. Фактически она просто принуждает видеокарту выводить кадры с частотой кратной частоте обновления экрана. Например, если у вас монитор 60 Гц, то максимальное количество кадров в секунду тоже будет 60, даже если ваша видеокарта способна на большее. И в общем-то часто такое ограничение вполне уместно, если у видеокарты хватает мощи и нет просадок ниже 60 к/с, но если они есть — начинаются проблемы.
При включенной вертикальной синхронизации, следующее кратное значение — это 30 к/с. Поэтому даже если ваш фреймрейт просел фактически всего на пару кадров, вы всё равно увидите падение до 30 к/с. Такой перепад мало того, что большой и очень визуально ощутимый, так ещё и будет происходить с небольшим лагом. Поэтому если стабильного FPS в 60 к/с или 30 не достичь, то включать V-Sync вообще нет никакого смысла.
Справедливости ради, чем выше герцовка монитора, тем больше мы имеем кратных значений, на которых может работать синхронизация. Поэтому на игровых мониторах V-Sync работает куда лучше.
Но история с кратными значениями — не самая главная проблема технологии. Есть другой неочевидный недостаток: вертикальная синхронизация — увеличивает задержку ввода, то есть создаёт Input Lag.
Игра медленнее реагирует на ваши действия, всё происходит с задержками и как-то плывёт в молоке, поэтому прицелиться становится гораздо сложнее. Почему так происходит?
Это интересно, смотрите! Каждый кадр рассчитывается и выводится на экран через один и тот же конвейер. Упростим его до трёх этапов.
Ну и в чём проблема, спросите вы? Дело в том, что ЦП не берется за подготовку следующего кадра, пока предыдущий не будет выведен на экран. Поэтому ограничивая количество выводимых кадров в угоду синхронизации с дисплеем, мы фактически увеличиваем задержки с которыми обновляется состояние игры! И если в каких-то простеньких играх типа пасьянса такие вещи допустимы, то в соревновательных играх вертикальная синхронизация может стать серьёзной помехой.
G-Sync
Но переживать не стоит, так как решение появилось еще в 2013 году. Именно тогда компания NVIDIA представила свою технологию адаптивной синхронизации — G-Sync. В отличие от старой технологии, G-Sync позволяет подстраивать не видеокарту под частоту обновления монитора, а наоборот заставляет монитор менять свою частоту под видеокарту!
Представляете? Так тоже можно было!
В результате мы получаем потрясающе плавную картинку без вертикальных разрывов и задержки ввода! Просто сказка! G-Sync также работает в огромном диапазоне частот. Изначально это было от 30 до 144 Гц, а сейчас уже есть поддержка до 360 Гц и может даже выше, тут скорее всё зависит от монитора.
А если фреймрейт падает ниже 60 Гц G-Sync умеет дублировать пропущенные кадры.
Получаются сплошные плюсы и проблема решена еще в 2013 году? Так почему же мы до сих пор об этом говорим?
Ну как сказать. Во-первых, эта технология закрытая, соответственно, G-Sync работает только с карточками NVIDIA, но это пол беды.
Все волшебные функции G-Sync стали возможны благодаря специальному чипу, который необходимо встроить в монитор. Естественно, эти чипы производит тоже NVIDIA и стоят они недешево. Поэтому мониторы с поддержкой G-sync в среднем стоят на 250-300$ дороже и таких моделей очень мало. То есть получилась классная, и для 2013 года революционная технология, но не универсальная и дорогая.
VESA Adaptive Sync
Поэтому уже спустя год, в 2014, Ассоциация стандартизации Video Electronics Standards Association или VESA представила открытую технологию Adaptive Sync, которая умеет, в принципе, всё то же самое, что и G-Sync, но без дорогостоящих чипов и работает на частотах от 9 до 240 Гц! Неплохо да?
Но для внедрения технологии нужно, чтобы её поддержку внедрили в прошивку и драйвер монитора, драйвер видеокарты, операционной системы и в игры!
А также необходимо наличие DisplayPort версии не ниже 1.2a, так как технология стала частью именно Display Port. Как видите, чтобы технология взлетела, нужно было проделать много работы. И этой работой занималась компания AMD.
AMD FreeSync
В 2015 году AMD внедрили Adaptive Sync в драйвера своих видеокарт и назвали технологию FreeSync. Реализация от AMD быстро получила очень широкое распространение. Добавить поддержку FreeSync в монитор оказалось настолько дешево, что сейчас сложнее найти игровой монитор без этой фичи, чем с ней.
Но AMD не остановились на просто внедрении стандарта от VESA. Также они добавили поддержку HDMI, начиная с версии 1.4. А в 2017 выпустили FreeSync 2, в который добавилась поддержка HDR и компенсацию низкой частоты кадров, как в G-SYNC.
Кстати, чуть позже, FreeSync 2 переименовали в более элитное FreeSync Premium Pro, а обычный FreeSync для мониторов с частотой 120 Гц и выше стали называть FreeSync Premium. Хотя такие маркетинговые финты я не одобряю, но в остальном сплошной респект AMD за популяризацию стандарта.
Кстати, NVIDIA также в 2017 году добавила поддержку HDR и назвала это всё G-Sync Ultimate.
И вроде бы всё классно, в команде у красных и у зеленых есть по своей шикарной технологии. Но что делать, если у тебя видеокарта от NVIDIA, ты хочешь нормальную поддержку G-Sync, но покупать дорогущий монитор с этой технологией совсем не хочется? Или наоборот — не покупать же Radeon только потому что у тебя монитор с FreeSync?
G-Sync Compatible
Но в 2019 году NVIDIA пошли навстречу покупателям и добавили поддержку стандарта VESA Adaptive Sync в драйвера для своих видеокарт серии RTX, а также для карточки GTX 1080. А значит теперь можно легко насладиться лучшим из двух миров: взять себе карточку от NVIDIA и монитор с FreeSync по вкусу. Вот только есть проблема. Если на FreeSync мониторе не написано G-Sync Compatible — значит он не был протестирован NVIDIA на совместимость и никаких гарантий, что всё будет работать нормально, вам никто не даёт. А NVIDIA тестирует далеко не все, и далеко не самые доступные модели.
Поэтому инициативу по тестированию в свои руки взяло интернет-сообщество. Они составили табличку с огромным списком протестированных пользователями мониторов.
Причём всё будет работать и с видеокартами от NVIDIA и с Radeon. Всё потому, что VRR — это та же самая технология VESA Adaptive Sync, но теперь она стала ещё и частью стандарта HDMI 2.1. Именно таким образом адаптивная синхронизация реализована в консолях нового поколения. А также, вы удивитесь, в Xbox One S и One X. Да, в коробки текущего поколения от Microsoft VRR завезли даже раньше, чем HDMI 2.1.
Итоги
Что, в итоге спустя 6 лет после своего появления, технология Adaptive Sync стала фактически отраслевым стандартом. Захватив видеокарты от AMD и NVIDIA, телевизоры и даже интегрированная графика от Intel в 11-м поколении процессоров теперь поддерживает эту технологию. А это значит, что в светлом будущем мы будем жить без единого разрыва, по крайней мере, вертикального!