شما آن را در تنظیمات بازی خود می بینید، اما VSync واقعا چگونه کار می کند؟
بازی های ویدیویی مدرن با مجموعه ای از تنظیمات گرافیکی گیج کننده عرضه می شوند. اکثر اینها یا عملکرد بهتری دارند یا کیفیت گرافیکی بهتری دارند. با این حال، همگام سازی عمودی، که بیشتر با نام VSync شناخته می شود، کمی پیچیده تر است.
VSync به خودی خود هیچ تاثیری بر کیفیت گرافیکی ندارد، اما فعال کردن آن باعث از بین رفتن پارگی زشت صفحه می شود. در حالی که ممکن است بی‌معنا به نظر برسد، اما می‌تواند نرخ فریم شما را نیز کاهش دهد و تاخیر ورودی را افزایش دهد – که هر دوی این موارد آفت بازی‌های رقابتی هستند.
در مورد چگونگی نزدیک شدن به این تنظیمات گرافیکی مرموز سردرگم هستید؟ بیایید بفهمیم چه چیزی باعث تیک زدن VSync می شود.
VSync چیست؟
VSync وسیله ای برای همگام سازی نرخ فریم یک بازی ویدیویی با نرخ تازه سازی مانیتوری است که آن را نمایش می دهد. سازندگان کارت گرافیک، همگام سازی عمودی را برای حذف یک مصنوع بصری به نام پاره شدن صفحه ایجاد کردند. این به صورت شکاف افقی در قاب نمایش داده می شود، بنابراین نیمی از کادر از دیگری عقب می ماند.
در حالی که این ممکن است به عنوان یک پارگی در پیوستار زمان-فضا به نظر برسد، اما GPU شما فریم‌ها را سریع‌تر از حداکثر نرخ تازه‌سازی مانیتور شما تولید می‌کند. بسته به اینکه چقدر نرخ فریم GPU شما از نرخ تازه سازی مانیتور شما بیشتر است، می توانید دو یا چند فریم GPU را به صورت افقی در طول یک به روز رسانی مانیتور مشاهده کنید.
VSync با محدود کردن نرخ فریم GPU به نرخ تازه سازی مانیتور، پارگی صفحه را از بین می برد. با این حال، این به تنهایی برای جلوگیری از پاره شدن صفحه کافی نیست. این تنظیمات همچنین فریم‌های ارائه‌شده توسط GPU را مجبور می‌کند تا در ارتباط با چرخه به‌روزرسانی مانیتور نمایش داده شوند.
جلوگیری از نمایان شدن همزمان بخش‌هایی از چندین فریم، کلید حذف پارگی صفحه است. و VSync با جلوگیری از بیرون راندن فریم های جدید توسط GPU در میانه چرخه به روز رسانی مانیتور، به آن دست می یابد.
VSync بیشتر از حل کردن مشکل ایجاد می کند
در حالی که VSync یک راه حل تضمینی برای پاره شدن صفحه است، اما به قیمت عملکرد و پاسخگویی تمام می شود. برای درک دلیل، اجازه دهید نگاهی به دو عملکرد اصلی VSync بیندازیم. در مرحله اول، نرخ فریم GPU را کاهش می دهد تا با نرخ تازه سازی مانیتور مطابقت داشته باشد. ثانیا، همچنین سرعت فریم GPU را برای مطابقت با نرخ تازه سازی مانیتور همگام می کند.
آیا متوجه شده اید که چگونه هر دو مکانیسم VSync شامل کاهش سرعت خروجی GPU برای مطابقت با نرخ تجدید مانیتور استاتیک است؟ این یک جزئیات مهم است. در حالی که مانیتور در فواصل زمانی مشخصی تازه می شود، یک GPU فریم ها را با نرخی تولید می کند که با پیچیدگی صحنه رندر شده در بازی نسبت معکوس دارد.
مجبور کردن GPU برای همگام سازی سرعت فریم خود با نرخ تازه سازی مانیتور، مانع از انتقال آخرین فریم به مانیتور می شود. گیمرها این را به‌عنوان تاخیر ورودی توصیف می‌کنند، که به عنوان محتوای نمایش داده شده روی مانیتور درک می‌شود که از ورودی‌های کنترل‌کننده واقعی آنها عقب است. این تاخیر ورودی به‌ویژه در بازی‌های FPS سریع، که در آنها به طور قابل‌توجهی از ورودی‌های واقعی ماوس شما عقب می‌افتد، مشهود است.
همانطور که گویی تاخیر به اندازه کافی بد نیست، VSync حتی می تواند عملکرد کلی GPU را با کاهش قابل توجه نرخ فریم کاهش دهد. این با تمایل آن به محدود کردن نرخ فریم GPU برای نظارت بر نرخ تجدید مرتبط است. در حالی که وقتی نرخ فریم پردازنده گرافیکی شما بالاتر از نرخ تازه سازی مانیتور است، خوب است، اما زمانی که نرخ فریم از آستانه نرخ تازه سازی پایین می آید، دچار مشکل می شوید.
به عنوان مثال، یک صحنه پیچیده که حداکثر نرخ فریم GPU را به 59 فریم در ثانیه وادار می کند، روی مانیتوری با نرخ تازه سازی 60 هرتز با سرعت 59 فریم در ثانیه نمایش داده نمی شود. فاصله همگام سازی 16.67 میلی ثانیه ای مورد نیاز VSync برای یک مانیتور 60 هرتز باعث می شود که نرخ فریم نمایش داده شده واقعی از 59 فریم بر ثانیه به 45 فریم در ثانیه کاهش یابد.
بدتر از همه، عملکرد GPU (و در نتیجه نرخ فریم) در طول یک بازی ویدیویی بسیار متفاوت است. در چنین مواردی، VSync باعث می‌شود که برخی از فریم‌ها بیشتر از بقیه روی صفحه نگه داشته شوند. بیننده این حالت را به عنوان لکنت یا حرکت ناهماهنگ قاب درک می کند.
Adaptive VSync و Fast Sync چیست؟
خوشبختانه، مشکلات ذاتی VSync در AMD و NVIDIA از بین نرفته است. هر دو سازنده GPU، طعم های پیشرفته VSync خود را منتشر کرده اند که مشکلات ذکر شده را کاهش می دهد. این گزینه ها یا از طریق تنظیمات درون بازی در دسترس هستند یا معمولاً از طریق مجموعه کنترل درایور GPU اعمال می شوند.
VSync تطبیقی
Adaptive VSync که توسط NVIDIA توسعه داده شده است، تمام تاخیرهای زشت ورودی و مشکلات عملکردی را که توسط GPU ایجاد شده در عدم هماهنگی با نرخ تازه سازی نمایشگر حذف می کند. این پیاده‌سازی VSync فقط تا زمانی فعال است که GPU بتواند نیاز نرخ به‌روزرسانی مانیتور را برآورده کند. همگام سازی تطبیقی بلافاصله VSync را در لحظه ای که غیرقابل دفاع می شود خاموش می کند. این یک تعادل سالم بین عملکرد بازی های ویدیویی و کاهش پارگی صفحه را فراهم می کند.
همگام سازی سریع
Fast Sync که توسط NVIDIA نیز توسعه یافته است، جادوی بافر سه گانه را به Adaptive VSync اضافه می کند. به عبارت ساده تر، بافر سه گانه شامل ارائه یک فریم اضافی توسط GPU است. این به آن اجازه می دهد تا در حالی که منتظر چرخه به روز رسانی مانیتور است، آخرین فریم از دو فریم رندر شده را برای ارسال به مانیتور انتخاب کند. ایده این است که با نمایش آخرین فریم، تاخیر ورودی را کاهش دهیم، اما این نیز به قدرت GPU زیادی نیاز دارد.
همگام سازی پیشرفته
درست مانند پیشنهادات VSync تطبیقی انویدیا، همگام‌سازی پیشرفته مخصوص AMD می‌تواند VSync را در لحظه‌ای که GPU از نرخ تازه‌سازی مانیتور عقب می‌ماند، خاموش کند. مانند Fast Sync انویدیا، از بافرهای متعدد برای کاهش تاخیر ورودی با ارسال آخرین فریم به نمایشگر استفاده می کند.
فراتر از VSync
ما به این موضوع پرداخته‌ایم که VSync چگونه پارگی صفحه را از بین می‌برد و جنبه‌های منفی پیاده‌سازی آن را بررسی کرده‌ایم. در حالی که NVIDIA و AMD نسخه‌های پیچیده‌تری از VSync را منتشر کرده‌اند که این مشکلات را کاهش می‌دهد، رویکرد کاملا جدیدی برای حل این مشکلات با فناوری‌های G-Sync و FreeSync وجود دارد.
با این حال، این نیاز به مانیتور، کابل و کارت گرافیک سازگار دارد. برای کسانی که فاقد سخت افزار فانتزی هستند، روشن یا خاموش کردن VSync به تصمیم گیری در مورد اولویت های شما بستگی دارد. اگر GPU شما به اندازه کافی قدرتمند باشد که با نرخ تازه سازی مانیتور مطابقت داشته باشد، VSync به خوبی کار می کند. با این حال، اگر طرفدار تاخیر ورودی نیستید، بدون آن بهتر خواهید بود.