Cobrim una de les preguntes més freqüents que veiem sobre els jocs de PC actuals: quants fotogrames per segon necessiteu? Si executeu la mateixa velocitat de fotogrames que la freqüència màxima d’actualització dels vostres monitors, 60 FPS Hi ha algun avantatge en executar jocs en un monitor de 60 Hz o a un ritme de fotogrames molt més elevat del que pot mostrar el vostre monitor? 500 FPS?

Per respondre a aquesta pregunta, GPU ve Veure Treballeu junts per enviar fotogrames als vostres ulls i vegeu com funcionen tecnologies com Vsync.

Però, com a resultat, executar jocs a velocitats de fotogrames extremadament elevades, molt per sobre de la freqüència d’actualització del monitor, donarà lloc a una experiència de joc més sensible amb un retard d’entrada més baix percebut. Aquesta és la resposta a la pregunta per a aquells que no volen esperar fins al final. Ara parlem per què.

Nota de l'editor: Aquesta funció es va publicar originalment el 2 d’agost de 2018. Avui és rellevant i actual, tal com ho era aleshores, de manera que l’hem aconseguit com a part de la nostra iniciativa #ThrowbackThursday.




Diguem a veure A una freqüència d’actualització constant de 60 Hz. En altres paraules, el monitor és cada 1/60th segons o cada 16,7 ms. En executar un joc, no es garanteix que la GPU pugui representar cada fotograma exactament en 16,7 mil·lisegons. De vegades pot trigar 20 ms, de vegades pot trigar 15 ms, de vegades pot trigar 8 ms. Aquesta és la naturalesa canviant dels jocs a la GPU.




Amb aquesta velocitat de representació variable, hi ha una opció de com es passa cada fotograma renderitzat al monitor. Podeu fixar el nou marc a la pantalla tan aviat com estigui totalment representat, conegut habitualment com a execució del joc "Vsync" o sincronització vertical desactivada, o bé espereu que la pantalla estigui a punt per actualitzar-se abans d'enviar el nou marc conegut com a "Vsync activat".

Vsync desactivat




Si utilitzeu el primer mètode, Vsync s'apagarà i es trencarà. Això es deu al fet que una pantalla no pot actualitzar tota la imatge a l'instant, en lloc de tornar el carro, normalment des de la part superior de la pantalla fins a la part inferior. Durant aquest procés, es pot fer disponible un nou marc des de la GPU i, com que no estem utilitzant Vsync, el marc s’envia a la pantalla immediatament. Com a resultat, a la meitat de l’actualització, el monitor rep dades noves i actualitza la resta de files de la pantalla amb aquestes dades noves. A continuació, queda una imatge a la part superior de la pantalla del fotograma anterior i la meitat inferior al fotograma nou i recentment disponible.




esquinçament

Depenent del contingut que es mostri, aquesta distinció entre marcs nous i antics en una actualització es mostra com una línia trencada o visible entre marcs antics i nous. Es nota més en escenes en moviment ràpid on sol haver-hi una gran diferència entre un fotograma i el següent.




Vsync té l’avantatge d’enviar un marc a la pantalla a mesura que es renderitza, per obtenir una latència baixa entre la GPU i la pantalla, tot provocant un esquinçament. Després, tingueu-ho present.

Vsync està activat

Hi ha una manera alternativa de veure una imatge amb Vsync. Aquí, en lloc d’enviar la nova GPU a la pantalla de manera immediata, barreja cada fotograma creat en una memòria intermèdia. El primer buffer s’utilitza per emmagatzemar el fotograma que s’executa actualment i el segon buffer s’utilitza per emmagatzemar el frame que mostra la pantalla. La segona memòria intermèdia no s'actualitza en cap moment durant l'actualització, de manera que la pantalla només mostra dades d'un marc totalment representat i, per tant, no us desconnectareu d'una actualització al mig de l'actualització.




Vsync obert, mirada més propera

L’únic punt en què s’actualitza el segon buffer es troba entre les actualitzacions. Per fer-ho, la GPU espera fins que la pantalla estigui a punt d’actualitzar-se després d’haver acabat de crear un marc. A continuació, barreja els buffers, comença a crear un nou marc i es repeteix el procés. De vegades, un marc pot contenir diversos buffers abans d’arribar a la pantalla, però aquest és el concepte general de com funciona Vsync.

Quan la GPU és massa lenta per representar un marc ... tartamudeja

Hi ha dos problemes amb Vsync. En primer lloc, si la velocitat de renderització de la GPU és massa lenta per mantenir-se al dia amb la freqüència d’actualització de la pantalla, suposem que només es pot renderitzar a 40 FPS en una pantalla de 60 Hz, la GPU no renderitzarà un fotograma complet a temps per complir l’inici. després es repeteix la pantalla. Això provoca tartamudes, ja que alguns fotogrames només es mostren una vegada, mentre que d'altres es mostren dues vegades.

Vsync activat: pantalla de 60Hz, 200 FPS

El segon problema es produeix quan la GPU és molt ràpida i pot renderitzar fàcilment un marc dins del seu interval de freqüència de refresc. Suposem que podeu renderitzar a 200 FPS i crear un nou marc cada 5 ms, tret que feu servir una pantalla de 60 Hz amb una finestra d’actualització de 16,7 ms.

Amb vsync activat, la vostra GPU completarà el següent fotograma que es mostrarà en 5 ms i, a continuació, espereu 11,7 ms abans d’enviar el fotograma al segon buffer que es mostrarà al monitor i iniciarà el fotograma següent. Per tant, la freqüència de fotogrames més alta que obtindreu coincideix amb la freqüència d’actualització del vostre monitor quan Vsync està activat, ja que la GPU en realitat està "bloquejada" no més ràpidament que la freqüència d’actualització.

Ara hi ha molta confusió en aquest moment.

Sovint, "Bloquejar la GPU per actualitzar el monitor mitjançant Vsync és fantàstic perquè si s'aconsegueix més ràpid que la freqüència d'actualització, es malgasten aquests fotogrames perquè el monitor no els pot mostrar i tot el que obtinc és arrencar". Molta gent apunta a l'estalvi d'energia en utilitzar Vsync; La vostra GPU no necessita treballar molt, no serveix de res funcionar a velocitats de fotogrames superiors a la freqüència d’actualització del monitor, així que executeu-lo amb un FPS bloquejat i estalvieu una mica d’energia.

Podem veure per què la gent arribaria a aquesta conclusió i hi ha alguns trossos de veritat, però no és cert en general. Això es deu al fet que no teniu en compte el moment en què es van processar les entrades i el temps que va trigar a produir-se a la pantalla.

S'ha inclòs l'inici de sessió de Vsync

Per explicar per què és així, vegem Vsync al diagrama, però cobrim el diagrama amb l'entrada del ratolí i del teclat, que normalment es recull cada 1 ms. Utilitzem una GPU capaç de mostrar el mateix exemple a 200 FPS amb una pantalla de 60 Hz.

Amb vsync i un sistema de memòria intermèdia senzill, en aquesta explicació simplificada, la GPU comença a crear un marc corresponent a l'entrada del ratolí tan bon punt rep aquesta entrada a 0 entrada. abans d'enviar-lo a la memòria intermèdia de pantalla ms.

A continuació, la pantalla triga un temps a triar el marc per representar i actualitzar físicament la pantalla línia per línia amb aquesta informació.

S'ha inclòs l'inici de sessió de Vsync

Fins i tot en el millor dels casos, busquem un retard d’almenys 16,7 ms entre la vostra entrada i el moment en què la pantalla us pugui començar a mostrar els resultats d’aquesta entrada.

Mostra el retard d’entrada, el temps de processament de la CPU, etc. Quan es té en compte, el retard entre l'entrada i actualització de pantalla pot ser superior a 50 ms.

Vsync apagat, pantalla de 60Hz amb entrada inclosa, 200 FPS

Vegem el diagrama tancat de Vsync. La GPU mostra imatges contínuament independentment de quan es refresqui la pantalla i triga 5 ms a transformar la vostra entrada en un quadre complet. A continuació, la pantalla pot començar a mostrar el nou marc immediatament, tot i que només forma part d’aquest marc. El resultat és el retard entre iniciar la sessió al joc i, quan la pantalla comença a mostrar els resultats d’aquesta entrada, baixa de 16,7 ms a només 5 ms. I les aplicacions del món real no tindran tampons addicionals; tan ràpid, a més del retard d’entrada del monitor.

I aquí és on obtindreu l'avantatge. En aquest exemple, funcionar a 200 FPS amb Vsync desactivat en un monitor de 60 Hz redueix el retard d'entrada a 5 ms, mentre que amb Vsync aquest retard és d'almenys 16,7 ms, si no més.

Tot i que la pantalla no pot mostrar completament els 200 fotogrames per segon, el que mostra la pantalla cada 1/60th Un segon es genera a partir d’una entrada molt més propera a un segon.

Aquest fenomen, per descomptat, també s'aplica als monitors d'alta actualització. A 144 Hz, per exemple, podreu veure més fotogrames per segon, de manera que tindreu una experiència més fluida i sensible en general. Tanmateix, funcionar a 200 FPS amb Vsync desactivat en lloc de 144 FPS amb Vsync activat us donarà una diferència entre la latència d'entrada de 5 ms i 7 ms.

Ara, quan parleu de diferències de mil·lisegons, probablement us pregunteu si podeu detectar aquesta diferència en els jocs.

Depenent del tipus de joc que jugueu, és possible que la diferència no faci cap diferència amb res massa notable. Un joc de ritme ràpid com CS: GO funciona a 400 FPS en un monitor de 60 Hz, i el retard d’entrada és millor al voltant dels 2,5 ms, us sentiu molt més sensible que quan feu els mateixos moviments a 60 FPS amb 16,7 ms. retard (o més).

Sigui com sigui, la pantalla només mostra un nou marc 60 vegades per segon, de manera que no se sentirà tan suau com en una pantalla de 144 Hz o 240 Hz. Però la diferència en el retard d’entrada és enorme; Córrer a 400 FPS us permet projectar les vostres entrades unes 7 vegades més ràpidament, si no més. Proveu-ho vosaltres mateixos i haureu de sentir la diferència en la capacitat de resposta.

I no hem tret aquesta afirmació del no-res, de fet Nvidia coneix els límits de Vsync en termes de retard d’entrada, així que Sincronització ràpida (Anomenada alternativa a AMD Sincronització millorada). Aquesta tècnica de sincronització de pantalla és similar a la combinació de Vsync on i Vsync off que produeix el millor dels dos mons.

La sincronització ràpida funciona afegint una memòria intermèdia addicional a Vsync a la canonada anomenada última memòria intermèdia creada. Això permet a la GPU continuar creant nous fotogrames al buffer posterior i canviar a l'últim buffer creat quan s'hagi completat. A continuació, en una actualització de la pantalla, l’últim buffer creat s’insereix a la memòria cau a la qual accedeix la pantalla.

Sincronització ràpida / sincronització millorada

L’avantatge és que la GPU ja no espera després que es completi un marc perquè es produeixi una actualització de la pantalla, com passa amb Vsync activat. En canvi, la GPU continua representant fotogrames de manera que, quan la pantalla arriba a un fotograma al començament del període d’actualització, aquest fotograma es renderitza més a prop de la finestra d’actualització. Això redueix el retard d’entrada. Tanmateix, a diferència de l'estat Vsync off, Fast Sync ofereix un marc complet a la pantalla al començament de cada actualització en lloc d'empènyer el marc a la pantalla immediatament, i és aquesta tècnica la que elimina l'esquinçament.

La sincronització ràpida només és funcional quan la freqüència de fotogrames és superior a la freqüència d’actualització de la pantalla, però aconsegueix proporcionar una experiència de joc més sensible sense esquinçar-la. I, per descomptat, AMD té un equivalent anomenat Enhanced Sync.

Esperem que aquest explicador aclareixi algunes de les vostres preguntes sobre per què executar un joc per sobre de la freqüència màxima d’actualització del monitor proporciona una experiència de joc més sensible i per què la possibilitat d’executar jocs a velocitats de fotogrames més altes sempre és avantatjosa, encara que sembli. el vostre monitor no en pot aprofitar.

Una última nota: no hem parlat de tecnologies de sincronització adaptativa com ara G-Sync ve FreeSync aquí i sobretot parlem de publicar jocs per sobre de la màxima actualització on no s’aplica la sincronització adaptativa. Hi ha molts mètodes de sincronització diferents, però la sincronització adaptativa és molt diferent de la sincronització ràpida i de Vsync que hem esmentat i, com a mínim, no importa aquesta discussió.

Llegeix més
Dreceres de compres

Crèdit masthead: Foto: Jakob Owens