都是“ Sync ”,差别可大咯:不同刷新率同步技术解密

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2022
10/08
17:15
钛师父
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来源:钛师父 

假设一个游戏以 144fps 的速度运行,突然,在游戏的某个场景,机器需要花点时间来处理新场景,导致帧率完全下降,而画面仍然以 144fps 速度播放,相应画面就有部分实际是没有和 GPU 处理结果同步,出现如下图的撕裂。

可变刷新率 VRR 就是为了解决这个问题,而刷新率同步技术则让显卡可以支持 VRR 及其他的一些画面同步,避免画面的撕裂,也成为游戏显示器的 " 刚需 "。其中两大技术和相关认证就是 NVIDIA 的 G-SYNC 和 AMD 的 FreeSync,还有衍生出来的通用技术 AdaptiveSync。

但你知道它们实际上不止双标,甚至多标吗?

G-SYNC:三种标准,效果差距巨大

先来看 NVIDIA 的 G-SYNC 技术。实际上目前 G-SYNC 技术认证分为了三个标准:G-SYNC Ultimate、G-SYNC 和 G-SYNC Compatible。包含的衡量标准也有三重:经验证的帧率同步无伪影效果、经认证的 300+ 附加测试项(例如超低的动态模糊效果和输入延迟、低帧率补偿、支持 OD 下的 VRR 等)、真实的 HDR 效果。

G-SYNC Ultimate 显示器应该通过专用的 G-SYNC 模块提供终极的游戏体验,实现完美的 VRR 性能和惊人的 HDR 图像质量——这意味着最好的帧率同步和 HDR 效果,也意味着成本的提升,因为通过这一认证需要显示器内置一个 G-SYNC 硬件模块,它还只能配合 N 卡工作。早期的 G-SYNC Ultimate 认证显示器,以及目前最为昂贵的那批 G-SYNC Ultimate 认证显示器都是这样的产品。

显示器中的 G-SYNC 模块,造价不菲

然而,英伟达随后降低了对 G-SYNC Ultimate 认证的要求,例如,从在 VRR 帧率同步的同时,还具有 1000 尼特的峰值亮度、广色域和多区背光支持的要求,降至只要求 " 栩栩如生的 HDR"。

因此,现在从认证表里抽两台 G-SYNC Ultimate 显示器对比,如戴尔 AW3821DW,有 600 尼特的峰值亮度和 32 个调光区;或华硕 PG32UQX,有 1600 尼特的峰值亮度和 1152 个调光区,不用说,这两台同样符合 "G-SYNC Ultimate " 认证的显示器在 HDR 图像质量方面的差异巨大到甚至没有可比性。

G-SYNC 显示器,则是在符合 G-SYNC 的 VRR 帧率同步基础上,虽然不符合 HDR 标准,但其他 G-SYNC 特性是满足的。大部分通过 G-SYNC 认证的显示器也依然在内置硬件模块。

2019 年,NVIDIA 开始测试和认证更多的显示器,包括采用其他类型的自适应同步技术(如 FreeSync)的显示器,以运行 G-SYNC。这些显示器被称为 G-Sync Comatible(兼容)。G-Sync Compatible 显示器可以通过适当的驱动程序和一些显示器设置成功运行 G-Sync,尽管它们没有与 G-Sync 或 G-Sync Ultimate 显示器相同的芯片模块。甚至许多 FreeSync 显示器可以运行 G-Sync Compatibility,尽管它们没有经过认证。

与普通 G-SYNC 显示器相比,G-SYNC Compatible 显示器不具备的特性是超低动态模糊、显示器超频(OD)和可变超速(VRR OD)等。

举例来说,很多这样的显示器在不开 G-sync 时还能跑 144Hz,OD 时候甚至达到 165Hz,一旦打开 G-sync 可能最大只有 120Hz!

也就是说,G-SYNC Compatible 只涉及到一个 " 帧率同步 " 性能,并且不需要专门的 G-SYNC 硬件模块

而一些制造商,将显示器宣传为 G-SYNC Compatible,尽管它还没有得到 NVIDIA 的正式验证结果。然而,除非它在 NVIDIA 的 G-SYNC Compatible 显示器名单上,否则消费者无法确定它是真通过验证,还是仅仅是纸面性能理论符合要求,还是厂商的单方面话术。

另一些制造商还将 "G-SYNC Compatible " 的显示器在广告中宣传为 "G-SYNC",这具有误导性,因为通常这意味着该显示器有一个专门的 G-SYNC 模块,而不是依靠显卡(甚至是非 N 卡)的自适应同步来实现 VRR。

FreeSync:开放,但更混乱

相对来说,AMD 的 FreeSync 更为开放,因为 AMD 以这个技术为基础,参与到 VESA 组织的同步刷新率标准制定,制定出了 AdaptiveSync 标准,也就是一种不考虑显卡的基于 FreeSync 的开放式同步刷新率标准。当然,这里我们还是讨论 AMD 本身的 FreeSync。

AMD 在 2017 年初推出了 FreeSync 2,加入了 HDR 效果,带来了更加身临其境的游戏体验。而在 2020 年初,AMD 又增加了一个新的认证层级 FreeSync Premium,并将针对 HDR 内容的 FreeSync 技术重构为 FreeSync Premium Pro 认证,以满足玩家的需求,迎合他们预期的游戏体验。

划分之前两个 " 数字 "FreeSync 层级的主要是 HDR 指标。

而 FreeSync Premium,AMD 加入了两个新特性:在最低的 FHD 分辨率下至少有 120Hz 的刷新率;支持低帧率补偿 ( LFC ) 。

FreeSync Premium Pro 认证则结合了 HDR 支持和可变刷新率技术,通过两倍于 sRGB 的感知色彩空间提供更流畅的游戏体验,以获得更好的亮度和对比度。下面的图片就是 FreeSync Premium Pro 是如何相对传统的技术渲染图像的。

而下表则是三种 FreeSync 认证的异同。

简单来说,最基本的 FreeSync 对低配置游戏玩家最大问题是,由于没有低帧率补偿技术,在低帧率且帧率波动过大时游戏,画面会出现非常严重的卡顿现象,带来的视觉不适甚至比撕裂感更严重。

而在宣传中,最常见的话术陷阱就是,明明只是支持兼容它的 AdaptiveSync,但是声称的性能暗示支持 FreeSync 认证。

或者是大篇幅介绍基于 Freesync Premium Pro 认证的显示技术特性,最后在回到产品介绍中,声称我们的产品支持 FreeSync(没撒谎),但却给消费者一种错觉,以为这种产品是支持前面提到的那些 Pro 认证的技术特性。

因此,弄清楚目标显示器到底是基于 AdaptiveSync 兼容 FreeSync,还是通过了哪个具体层级的 FreeSync 认证,同样非常重要。

VESA AdaptiveSync:游戏和多媒体差别巨大

VESA AdaptiveSync 是由著名的显示标准组织 VESA 在今年完成全部制订工作,而 AMD 以 FreeSync 的技术为基础作为核心标准制定成员参与了标准制定,因此很多技术属性兼容 FreeSync。

2014 年,VESA 创建并在 DisplayPort 也就是 DP 口标准中增加了自适应同步功能,试图将显示器的刷新率与显卡的实时输出相匹配,消除屏幕撕裂现象,创造更流畅的游戏体验。而今年完成制定这些新的 AdaptiveSync 标志旨在告诉你显示器对该规范的遵守程度。

具体来说,VESA 自适应同步显示器认证程序对显示器进行了 50 项不同的测试,测量显示器在默认配置和显示器的原始分辨率下的开箱性能。如果默认情况下没有启用自适应同步,显示器就不会通过。

至于标准也有两个:一个是 AdaptiveSync,将伴随着代表显示器测试刷新率的数字(比如 144Hz、240Hz);

另一个是 MediaSync Display,将不包括刷新率性能数字。在后一种情况下,VESA 的认证标志着显示设备针对流媒体进行了优化,特别是在将源文件的刷新率转化为显示器使用的刷新率时,显示器能够更好地适应这种帧率抖动。

虽然是基于 FreeSync 制定的标准,但实际上许多支持 FreeSync 或者 G-Sync Compative 的面板无法通过这个认证,特别是当所有的各种测试都被考虑在内时。

举个例子,FreeSync 的最低同步刷新率为 48Hz,而第一个 AdaptiveSync 标准要求是 60Hz。

另外,AadaptiveSync 标准对显示器的过冲 OD、欠冲等类似 " 超频 " 行为进行了限制,低于 20% 过冲和 15% 欠冲才能通过测试,并且要求面板的实际 GTG 响应速度必须 ≤5ms,另外还有关于帧间抖动时间(关系到画面延迟)等都有规定。

而 Media 标准就宽容很多,显然更多是为电视准备。

总的说来,作为开放标准,VESA AdaptiveSync 其实在测试环节还是比较严格的,这也是目前该认证显示器产品不多的原因。但是注意了,号称 " 符合 " 这个标准的显示器可是不少,但它们未必就是通过了 VESA 认证了——这是一个开放性标准,N 卡 A 卡都可以跑(只要在驱动里打开 Adaptive 同步即可),显示器厂商可以根据技术资料开发产品,但并非一定要去拿认证。

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