Obraz zawsze płynny

Ci, którzy chętnie wykorzystują swój komputer do gier, znają frustrację wielu graczy, kiedy karta graficzna i monitor działają każde w swoim rytmie. Mimo dużej mocy obliczeniowej dynamiczne sceny są na ekranie poszarpane, a pojedyncze obrazy są tak zniekształcone, że stają się nieczytelne. Winna jest niedostateczna synchronizacja pomiędzy kartą graficzną i monitorem.

Stała częstotliwość odświeżania ekranu wynosi 60 Hz. Oczekuje on zatem, że karta graficzna wyśle do niego, 60 razy na sekundę (czyli co 16,7 milisekundy), w pełni zrenderowany pojedynczy obraz, który monitor potem – linia po linii – złoży od góry do dołu. Sprawdza się to przy standardowych programach działających na pulpicie, ale niekoniecznie w grach.

Rozdzieranie i szarpanie

Przyczyna problemu: procesor graficzny renderuje ze zmienną szybkością. Liczba klatek na sekundę w grze zmienia się jak jazda kolejką górską, zależnie od tego, ile detali w obrazie musi zostać przetworzonych. Zazwyczaj wydajna karta graficzna w rozdzielczości Full HD osiąga maksymalną częstotliwość 100 fps (klatek na sekundę), podczas gdy w pojedynczych, wymagających obliczeniowo scenach jest w stanie przetworzyć o wiele mniej niż wymagane 60 klatek na sekundę. Jeśli spojrzymy na ranking CHIP-a, zauważymy, że nawet najwydajniejsze karty graficzne w testach w 4K osiągają maksymalnie 50 fps. Niezależnie, czy w rozdzielczości HD czy nawet w 4K, podstawowy problem jest ten sam: wygenerowanie obrazu przez kartę graficzną i jego przedstawienie na monitorze nie są zgrane w czasie. Jeśli karta graficzna przetworzy więcej niż 60 fps, monitor przeskoczy do następnego obrazu, jeszcze podczas składania poprzedniego. Rezultatem jest nieprzyjemny efekt „rozdzierania”. Jeśli obraz jest już w połowie złożony, a wejście sygnału zostanie w tej chwili zaktualizowane do następnego obrazu, wówczas w górnej części ekranu zobaczymy stary obraz, podczas gdy na dole tworzony widzimy już nowy – prezentacja na ekranie jest niespójna. Zupełnie inny problem występuje w odwrotnym przypadku, kiedy karta graficzna nie jest w stanie przetwarzać obrazów dostatecznie szybko. Wówczas te same obrazy muszą zostać wysłane kilkukrotnie, co skutkuje poszarpanymi scenami.

CechaG-SyncFreeSync
Dynamiczna regulacja liczby klatek poprzez:Dynamiczna regulacja liczby klatek poprzezkontroler taktowania w złączu DisplayPort
StandardWłasnyVESA Adaptive-Sync
Wymagania sprzętowewybrane karty Nvidia od GeForce GTX 650 Ti BOOSTwybrane karty Radeon
od R7 260
Wymagana obsługa sterownikataktak
Wsparcie dla notebookówtaktak
InterfejsyDisplayPort 1.2, możliwe inne interfejsyDisplayPort 1.2a lub
Embedded DisplayPort 1.0, prototypowo w HDMI
Rozdzielczośćdo 4Kdo 4K
Zakres częstotliwości30–144 Hz9–240 Hz
Obsługa systemów
operacyjnych
od Windows 7od Windows 7
Monitor dopasowuje się do karty

Techniki FreeSync (AMD) i G-Sync (Nvidia) mają za zadanie położyć kres opisanym problemom. Odwracają one sytuację i zapewniają, że monitor dopasowuje się do częstotliwości karty graficznej. W tym przypadku ekran jest dynamicznie synchronizowany z sygnałem wyjściowym procesora graficznego. Co jest do tego potrzebne? Oprócz odpowiedniej karty graficznej certyfikowany monitor i sterowniki.

Techniki G-Sync i FreeSync działają obecnie tylko z DisplayPortem. Obsługa HDMI jest jeszcze w fazie rozwoju.

Technikę, w której karta graficzna renderuje każdy obraz przez dowolny potrzebny czas, a wynik wysyła natychmiast do monitora, który na niego czeka, standard VESA (Video Electronics Standards Association) nazywa Adaptive-Sync. Jeśli karta, tak jak w przykładzie z 4K, przetworzy tylko 50 klatek, monitor również wyświetli jedynie 50 klatek na sekundę. Jeśli natomiast karta stworzy 135 fps, wówczas 135 klatek zostanie wyświetlonych. FreeSync jest oficjalną implementacją standardu Adaptive-Sync. Nvidia skorzystała w przypadku G-Sync tylko z podstawowego pomysłu i opracowała własne rozwiązanie. Dlatego te techniki są w wielu aspektach podobne, ale istnieją między nimi różnice. G-Sync pokrywa zakres częstotliwości między 30 a 144 Hz. FreeSync zaadaptował teoretycznie przedział od 9 do 240 Hz, jednak monitory z FreeSync wykorzystują dotychczas tylko obszar między 40 a 144 Hz.

Jeśli monitor składa obrazy w stałych interwalach czasowych, pojawiają się efekty poszarpania i rozdzierania. FreeSync/G-Sync dopasowują tworzenie obrazów do szybkości renderowania karty graficznej, zapobiegając tym błędom.

Jeśli monitor składa obrazy w stałych interwalach czasowych, pojawiają się efekty poszarpania i rozdzierania. FreeSync/G-Sync dopasowują tworzenie obrazów do szybkości renderowania karty graficznej, zapobiegając tym błędom.

W monitorach z G-Sync znajduje się dodatkowy moduł sprzętowy (skaler) z procesorem obrazu i pamięcią, przez który sterowany jest tak zwany vertical blanking intervall. Określa on odstęp czasu pomiędzy dwiema ramkami, czyli pomiędzy wysłaniem ostatniej linii ramki n i pierwszej linii ramki n+1. Moduł G-Sync, w przypadku gdy przetwarzanie następnej ramki nie zostało jeszcze ukończone, może po prostu nadal wyświetlać obecną ramkę. Jeśli tworzenie ramki zostanie zakończone przez kartę graficzną, upewnia się ona poprzez moduł G-Sync, czy monitor jest w trakcie składania obrazu, czy też znajduje się w „blanking intervall”. Tylko jeśli nie jest składany żaden obraz, karta wysyła do monitora nowy. Inaczej jest w przypadku FreeSync: nie potrzebuje on dodatkowego modułu sprzętowego, ponieważ kontroler taktowania znajduje się w złączu DisplayPort – co jednak nie jest regułą dla wszystkich monitorów. Kontroler określa, jak długo powinien trwać „vertical blanking intervall”.

Jednocześnie szybko i wolno

FreeSync i G-Sync stawiają przed monitorami wysokie wymagania. Z jednej strony do działania z częstotliwością 144 Hz wymagane są krótkie czasy przełączania, z drugiej – monitor musi sobie też radzić w sytuacji, gdy krata graficzna oferuje niskie częstotliwości odświeżania. Przy wartości 30 Hz nowy obraz pojawia się co około 33 ms. W takim przypadku ciekłe kryształy zbyt szybko wracają do swojej pozycji początkowej, co skutkuje zmniejszeniem jasności obrazu. Aby temu zapobiec, monitory wykorzystują specjalną funkcję overdrive, która podczas szybkiego działania procesu przełączania zapewnia skok napięcia. Jeśli brak funkcji overdrive, monitory przełączają się bardzo wolno.

Close

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.