انویدیا G-Sync چیست؟!

انویدیا G-Sync اولین فناوری انقلابی همگام سازی فریم ریت روی مانیتور است که برای اولین بار در اکتبر ۲۰۱۴ (معادل مهر ماه ۹۳) معرفی شد. بازخوردهای اولیه G-Sync مثبت بوده و تا به حال نیز مانیتورهایی با پشتیبانی کامل از فناوری G-Sync وارد بازار شده اند که همگی آنها به طور مستقیم از نرخ کشش GPU برای تطابق رفرش ریت مانیتور با فریم استفاده میکنند تا از هر گونه گسستگی فریم که در نهایت موجب افت فریم، لگ و مخصوصا خلاصی فریم در بازی های آنلاین میوشد جلوگیری کنند.

پیش از عرضه رسمی این فناوری، سایت Anandtech تست های ویژه ای با این فناوری روی شش بازی Assassin’s Creed، Arkham Origins، Sleeping Dogs، Dota 2، Starcraft II و BioShock Infinite انجام داد که نتیجه آن بهبود نرخ رفرش ریت با فناوری G-Sync در دو بازی Assassin’s Creed و Arkham Origins بود. این تست نشان میداد فناوری G-Sync روی تمام بازی ها تاثیر کاملی ندارد و تفاوت قابل توجه رد بازی زمانی ایجاد میشود که از یک مانیتور با پنل ۶۰ هرتزی استفاده شود. G-Sync با مانیتورهای ۶۰ هرتزی و بازی هایی که از نرخ فریمی بین ۳۰ تا ۶۰ فریم استفاده میکنند به صورتی عالی پشتیبانی میکند.

نتایج این تست نشان میداد کارت های گرافیکی که از رزولوشن ۱۹۲۰×۱۰۸۰ پشتیبانی میکنند مشکلات کمتری در اجرای این فناوری دارند و کارت هایی که قادرند رزولوشن ۲۵۶۰×۱۴۴۰ را اجرا کنند با محدودیت های بیشتری روبه رو میشوند. این فناوری فریم ها را به صورت همزمان و همگام از کارت گرافیک به مانیتور منتقل می کند. به همین دلیل بدون کوچکترین مشکل مانند پرش یا تکه تکه شدن تصویر اجرا پخش میشود و برای اجرای روان بسیاری از بازی ها نیازی به کارت گرافیک قدرتمند ندارید. دو فناوری NVidia G-Sync و AMD Free-Sync زمانی میتوانند مفید واقع شوند که کارت گرافیک شما قادر به ارائه بیش از ۴۵ فریم در ثانیه نباشد و درست در این مرحله است که فناوری G-Sync و Free-Sync به کمک شما خواهند آمد.

یکی از مشکلاتی که در گذشته وجود داشت این بود که شرکت های تولید کننده مانیتور برای پشتیبانی از فناوری G-Sync باید مبلغ ۱۰۰ دلار برای خرید چیپست اختصاصی انویدیا پرداخت می کردند که در نتیجه سبب افزایش قیمت نهایی مانیتور می گردید. اما با ورود AMD به این بخش با فناوری Free-Sync و ارائه رایگان چیپ ست اختصاصی خود به تولید کنندگان مانیتور موجب شکسته شدن بازار انحصارگرایی انویدیا شد. بدین ترتیب پول اضافی از جیب خریدار خارج نمیشود. مانیتور های متداول موجود در بازار به طور معمول از نرخ تازه سازی (Refresh Rate) معادل ۶۰ هرتز استفاده میکنند که این مسئله نشان دهنده این است که کارت گرافیک شما باید در هر ثانیه ۶۰ فریم تولید کند تا بتوانید تصاویر با وضوح بالا و بدون وقفه ای را مشاهده کنید.

روش کاری G-Sync

اساس کار G-Sync متمرکز بر بازه های تاریکی است که روی نمایشگر وجود دارد. به این بازه های تاریک در اصطلاح VBLANK یا Vertical Blanking Interval گفته میشود و در واقع نمایانگر آخرین خط افقی از یک فریم روی نمایشگر است. این توضیح بدین معناست که پس از یک تاریکی کوتاه، اولین خط افقی از تصویر بعدی در نمایشگر ترسیم میشود. این حالت مخصوص مانیتورهای CRT قدیمی و روش های پردازش و ترسیم تصویر قدیمی است که در مانیتورهای امروزی تغییر کرده است.

توضیح اینکه این فناوری در حال حاضر مخصوص کارت های انویدیا و مانیتورهایی است ک از این فناوری پشتیبانی میکنند. با این حال فناوری G-Sync طوری طراحی شده تا با دستکاری بازه تاریک یا همان VBLANK نمایشگر، فریم فعلی را نگه دارد و صبر کند که کارت گرافیک فریم بعدی را تحویل بدهد. بنابراین تا زمان آماده شدن فریم جدید، فناوری G-Sync از مانیتور میخواهد فریم فعلی را ادامه دهد. این کار در هزارم ثانیه انجام میشود و آنقدر سریع است که بیننده هیچ وقت متوجه آن نمیشود. عکس زیر تعویض فریم و درخوات مانیتور را به خوبی نشان میدهد.

در حال حاضر بیشترین زمانی که می‌توان نمایش یک فریم را تمدید کرد، ۳۳.۳ میلی‌ثانیه، معادل سرعت ۳۰ هرتز است. اگر فریم بعدی پس از ۳۳.۳ میلی‌ثانیه حاضر نشده باشد، ماژول G-Sync به نمایشگر می‌گوید که فریم قبلی را مجدداً ترسیم کند. توجه کنید که محدودیت سرعت در حال حاضر ۶.۹۴ میلی‌ثانیه معادل ۱۴۴ هرتز است که به سریع‌ترین پنل فعلی مربوط می‌شود و ربطی به G-Sync ندارد. در آینده ممکن است پنل‌هایی با سرعت بیشتر عرضه شوند.

در واقع کارت گرافیک باید در زمان ۱۶.۷ میلی ثانیه (۶۰/۱ ثانیه) فریم جدیدی تولید کند. بدین صورت صفحه نمایش شما باید ۶۰ بار در هر ثانیه، فریم بافر را بخواند و اطلاعات موجود در آن را نمایش دهد. فریم بافر بخشی از حافظه گرافیکی است که در مدت زمان ۱۶.۷ میلی ثانیه باید فریم های بعدی را آماده نمایش کند. با فعالسازی قابلیت V-Sync در بازی ها، کارت گرافیک و مانیتور باید در مدت زمان ۱۶.۷ میلی ثانیه، فریم بعدی را رندر کرده و آن را آماده نمایش کند.

در صورتی که کارت شما قادر به پردازش فریم های جدید در زمان مشخص شده نباشد، فریم قبلی در بافر باقی می ماند و این مسئله موجب دوباره خوانی فریم ها می شود که در نتیجه برای نمایش صحنه ای جدید به زمان دو برابری (۳۳.۴=۱۶.۷×۲ میلی ثانیه) نیاز خواهد بود. بنابراین باقی مانده فریم های قبلی در بافر و دو برابر شدن زمان همگام سازی و نرخ فریم در بازی ها از ۶۰ به ۳۰موجب میشود اجرای بازی با جزئیات گرافیکی بالا و دقت تصویر بالا با مشکل مواجه شود و در نهایت لگ، تاخیر و پارگی تصاویر ایجاد شود.

در مانیتور با نرخ تازه سازی ۱۲۰ هرتز به زمان ۸.۳۳ میلی ثانیه نیاز دارید تا یک فریم جدید به نمایش درآید. این زمان برای مانیتور های ۱۴۴ هرتزی به ۶.۹۴ میلی ثانیه کاهش می یابد که به خوبی نشان دهنده تفاوت با مانیتور های ۶۰ هرتز است.

روش کار VSync نرم‌ افزاری

V-Sync نرم افزاری ز طریق کارت گرافیک انجام میشود. بدین صورت که کارت گرافیک وقفه های زمانی خاصی روی فریم ایجاد میکند و با تاخیر خاصی فریم را به مانیتور میدهد. به تصویر زیر دقت کنید تا روش کار را متوجه شوید. ابتدا فریم اول (Draw 1) به صورت کاملا رندر شده در اولین اسکن(Scan 1) نمایشگر نمایش داده می‌شود. دومین فریم زمانی ایجاد میشود که پردازش سنگین تر میشود. بنابراین دیر رندر میشود و در اینجا نمایشگر به اسکن فریم بعدی میرسد! ولی هنوز از این فریم (به دلیل پردازش سنگین مثلا نورپردازی یا انفجار) خبری نیست.

پس همان فریم اول را در مانیتور نمایش میدهد. فریم دوم نیز آماده نمایش است. به همین دلیل فریم بعدی، یعنی همان سومین فریم با تاخیر نمایش داده میشود و نتیجه آن اندک تاخیری است که همگی ما آنرا به نام لگ یا تاخیر در فریم میشناسیم. این روش در فناوری G-Sync به صورت دیگری است. در این فناوری نمایشگر منتظر کارت گرافیک میماند تا فریم جدید آماده شود و سپس به سرعت اسکن جدید از روی فریم آماده میشود تا فریم نمایش داده شود. بنابراین بردیگی، وقفه، خلاصی، لگ و … اتفاق نمی افتد.

فعالسازی قابلیت V-Sync در بازی ها سبب می شود که فریم ها به صورت کامل رندر شده و در نهایت تصاویر بدون وقفه و پرش در اختیار کاربران قرار بگیرد. غیر فعالسازی V-Sync سبب می شود که انتقال فریم جدید به بافر با نمایش فریم پیشین همزمان شده و تصاویر در بازی ها به صورت دو تکه نمایش داده شوند. با فعالسازی V-Sync زمان مورد نیاز برای رندر فریم و انتقال آن به بافر به حدود ۳۳ میلی ثانیه افزایش می یابد، این در حالیست که با وجود دو فناوری جدید انویدیا و ای ام دی، با افزایش زمان روبرو نمی شویم و مشکلی برای اجرای روان بازی ها با کیفیت بالاتر به وجود نمی آید.

برای استفاده از G-Sync و Free-Sync چه کار کیم؟

 برای استفاده از فناوری G-Sync فقط به مانیتورهایی با پشتیبانی از فناوری G-Sync و کارت های گرافیک انویدیا نیاز دارید. در حال حاضر اکثر مانیتورهایی که از این فناوری پشتیبانی میکنند از خروجی Display Port استفاده میکنند. برای استفاده از فناوری Free-Sync نیز باید از پردازنده های گرافیکی مبتنی بر معماری GCN 1.2 به بالا استفاده کنید. در رده تراشه های گرافیک مجتمع (APU) نیز بهترین تراشه ها  سری Kaveri شامل مدل های A10-7850K و A10-7700K میشوند که به صورت کامل از فناوری Free-Sync پشتیبانی میکنند.

G-Sync نرم افزاری است یا سخت افزاری؟

پس از عرضه GeForce GTX 680 بود که کمپانی انویدیا درایورهای جدیدی تحت عنوان daptive V-sync را فعال کرد. این درایو فناوری V-sync را با نرخ تجدیدپذیر همگام با نرخ نوسازی تصویر در مانیتور یکسان میکرد و اگر عملکرد نرخ نوسازی تصویر کاهش میافت سریعا آن را خاموش میکرد. G-Sync به صورت یک چیپ مخصوص روی مانیتور نصب میشود و برای استفاده از آن نیاز به کانکتور DisplayPort 1.2 است. روش همگام سازی آن نیز با استفاده از فواصل کور موجود در سیگنال های DisplayPort صورت میگیرد.

یک مانیتور LCD به خوبی قادر است فریم های حاصل از سیگنال DisplayPort را تراز کند تا با نرخ نوسازی مانیتور همگام شود. VG248QE یکی از بهترین مانیتورهای موجود رد بازار است که به صورت ویژه برای نمایش قابلیت های G-Sync تولید شده است. چیپ G-Sync را میتوانید در تصویر زیر ببینید.