VRR的工作流程及G-sync和Freesync的区别

学号:20021210601      姓名:韦苏恒

【嵌牛导读】讲解VRR的工作流程及G-sync和Freesync的区别。

【嵌牛鼻子】G-sync Freesync  VRR

【嵌牛正文】

  VRR的工作流程可以分为三个阶段,第一个阶段是帧率低于刷新率,第二个阶段是帧率接近刷新率,但是没有超过刷新率,第三个阶段是帧率超过刷新率。

    理想状态应该是第二个阶段,显卡的输出帧稳定,并且略小于显示器的刷新率,这样显示器有足够的时间去安排VBlank的时间,这时候垂直同步开与不开,几乎没有任何的区别,你的画面不可能发生撕裂。并且显卡是全程在不断的更新画面的,画面不存在滞后的现象,几乎不会产生延迟,这个便是理想状态的G-sync和Freesync,但是如果帧率高于显示器的刷新率,由于显示器进行一次逐行扫描的时间是不变的,144hz的显示器,还是只能最快做到1/144秒逐行扫描一次画面。如果你的显卡渲染画面的速度超过了这个值,那这时候如果你没有开垂直同步,由于没有垂直同步的约束,只要显卡画好后缓存以后,就会立刻发生帧传递,显示器的前缓存还是会被复写掉,还是会发生画面撕裂。

    所以和只能解决帧数低于刷新率的撕裂现象,当帧数超过显示器的刷新率的时候,画面还是会撕裂。

    因此官方的推荐是在打开G-sync和Freesync的同时,要么锁帧低于显示器2-4帧,要么打开垂直同步,但是打开垂直同步以后又会产生延迟的现象,这就有点得不偿失了。而如果帧率显著低于显示器的刷新率,那显示器就需要大幅度的延长VBlank的时间,大幅度降低刷新率去匹配输出帧。而显示器的面板刷新率是有下限,刷新率过低以后面板和驱动板就不能很好的匹配,出现比较大的卡顿和显示错误。

    所以低帧率下需要引入LFC帧率补偿机制,让刷新率变成帧率的整数倍,进行两次或三次四次刷新显示一帧,来模拟出刷新率等于帧率的情况,但是LFC机制需要提前预判显卡的输出效率,来判断下一帧需要用几个HZ去完成,如果一旦预测失误,比如说你这一帧画面打算用两个hz去显示,你第一个hz正常显示但是第二个hz的时候,显卡又画好了一幅新的画面,那这时候你又会面临两难的问题,开垂直同步画面延迟,不开垂直同步画面撕裂。

    因此VRR自适应刷新率,也就是G-sync和Freesync技术,必须要做到帧率非常稳定,并且手动锁帧低于刷新率2-4帧左右,才可以获得非常好的效果。

    那么问题来了,既然你都能保证帧率非常稳定了,大部分画面撕裂无限接近屏幕的上下边框,几乎不可能被你察觉,此时你还需要VRR干什么呢?直接手动锁帧上限等于刷新率不就可以了吗。

    因此我个人的观点大家在选购显示器的时候,不需要去纠结显示器有没有或者技术,在当前的硬件技术面前,能产生的效果非常有限,画面的卡顿撕裂延迟,这三者你不可能同时完美兼顾,必然是有所取舍的,这三者能取舍多少以及更加侧重哪一边,取决于你的硬件性能,游戏的优化程度以及各种设置等等。仅仅只是依靠一个和技术,很难说既消除撕裂又保证延迟又不卡顿的。

    最后呢再讲一下G-sync和Freesync有什么区别。从技术原理上讲,两者都是通过调整显示器的VBlank来调整刷新率,所以其工作原理是一模一样的,只不过他们本身的性质还有一点略微的区别。一开始显示器压根就没有自适应刷新率这个概念,面板和驱动板自设计生产之初,都是不支持自适应刷新率的,所以当时为了解决画面撕裂和延迟的问题,NVIDIA就和显示器厂商配合,在显示器内植入了一颗独立的芯片去完成这个自适应同步的功能,而这个芯片以及都是需要付费授权的,所以这项技术的显示器价格都不菲。

    那会支持的四大金刚显示器,基本上各个都是起步,NVIDIA既然是家搞的,那自然是只能支持N卡了。而是Freesync一个免费的标准,是DP接口当中的一个附加协议,在DP接口普及之后随之普及,后来AMD的显卡就直接沿用了这个标准。由于本身不需要付费授权也不需要独立芯片,只要你的显示器面板和驱动板支持自适应调节VBlank,就可以实现Freesync的技术。

    因此你会发现是个显示器基本上能上这个技术就上,反正是免费的,面板和驱动板大多数也支持,但是这里就存在一个新的问题了,显示器的面板和驱动板都是和显卡一样,也存在体质这么一说的,有的面板和驱动板就能很好的自适应调节刷新率,而有的就做不到,这就导致了很多Freesync显示器,在打开Freesync后会出现奇奇怪怪的各种问题:比如说跳帧、卡顿、闪屏、黑屏的现象,简单来讲就是因为免费因为公开,所以是个猫猫狗狗都能上,就导致的体验参差不齐。

    而老黄的G-sync那边,不仅需要硬件芯片支持,还需要NV官方配合显示器厂商去做认证,因此你买回来的体验一定是经过NV官方调教过的。而上面我们已经讲过了,无论是G-sync还是Freesync,都是通过调整VBlank来完成自适应刷新率的,也就是说,它们的工作原理和实现的效果是相同的,所以说到了今天这个节点上来看,G-sync仅仅只是说买一个Powered by NVIDIA,代表你买来一定可以得到由官方给你认证的,比较好的自适应刷新率的体验。而Freesync由于面板和驱动板的素质参差不齐,就有点摸奖的意思了,运气好体验就好,运气差体验就差。

    当然NV官方也在对很多的Freesync显示器进行认证的操作,我手里这台显示器就贴着有NV官方打得标,但是他并没有硬件G-sync芯片,这个就是NV认证的Freesync显示器。随着时间的推移,G-sync也进行了更新迭代,第二代G-sync在原来的自适应刷新率的基础上,增加了HDR的支持,N卡在后来的驱动中也开放了对Freesync的支持,所以老黄这边就对所有的G-sync进行了改名和分级,Freesync改名叫G-sync Compatible或者叫G-sync兼容,原本通过芯片实现的G-sync还是叫G-sync,支持HDR的最高标准的G-sync HDR就叫G-sync Ultimate。

    当然Freesync这边也不落后,也在Freesync2中增加了对HDR的支持去抗衡G-sync Ultimate,总之各大显示器厂商和硬件厂商,都在尝试各种技术来解决当前的显示同步问题。可以预见的就是,在将来的某一天,显示器的画面流畅度也许可以做到和真实世界里一样连贯,彻底抛弃帧率和刷新率这个概念,关于画面撕裂垂直同步,G-sync和Freesync就算全部介绍完毕了。

    其实我们已经提到了nvida的显卡,我打算在下一篇讲解玩显示器带宽的计算之后就开始30系显卡的介绍与安培架构的科普。

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