Вертикальная синхронизация

Вывод на экран без синхронизации (имитация)

Вертика́льная синхрониза́ция (V-Sync) — технология в компьютерной графике, согласующая частоту кадров видеокарты с частотой обновления монитора. Разработана для устранения эффекта разрыва изображения (тиринга). V-Sync ограничивает вывод кадров видеокартой, обеспечивая целостность отображаемого изображения. Применяется в видеоиграх и графических приложениях для повышения визуального качества.

Описание метода

Вертикальная синхронизация (V-Sync) функционирует путём синхронизации вывода кадров видеокарты с циклом обновления монитора. Этот процесс начинается с определения частоты обновления дисплея, обычно измеряемой в герцах (Гц). Типичные значения включают 60 Гц, 75 Гц, 144 Гц и выше для современных мониторов.

При активации V-Sync видеокарта ожидает сигнала вертикальной синхронизации от монитора перед отправкой нового кадра. Этот сигнал указывает на завершение отрисовки текущего кадра и готовность к приёму следующего. Данный механизм предотвращает отправку новых кадров во время обновления экрана, что могло бы привести к появлению артефактов изображения.

Реализация V-Sync включает использование буферов кадров. Видеокарта рендерит новый кадр в отдельном буфере, называемом «задним буфером», пока текущий кадр отображается из «переднего буфера». По получении сигнала вертикальной синхронизации происходит «переворот буферов» — задний и передний буферы меняются ролями, обеспечивая плавную смену кадров.

V-Sync эффективно устраняет эффект разрыва изображения (тиринг), возникающий при несоответствии частоты кадров видеокарты и частоты обновления монитора. Тиринг проявляется как горизонтальные линии, разделяющие части разных кадров, что нарушает целостность изображения.

Однако применение V-Sync может привести к снижению производительности в определённых сценариях. Если видеокарта не успевает подготовить новый кадр к моменту получения сигнала синхронизации, происходит пропуск кадра. Это может вызвать заметные падения частоты кадров, особенно при её снижении ниже частоты обновления монитора.

Для минимизации задержки ввода некоторые реализации V-Sync используют технику «тройной буферизации». При этом методе видеокарта поддерживает три буфера кадров вместо двух, что позволяет рендерить следующий кадр, пока два других участвуют в процессе отображения и переворота.

V-Sync интегрирован в графические API, такие как DirectX и OpenGL, что позволяет разработчикам программного обеспечения легко включать эту функцию в свои приложения. Пользователи обычно могут активировать или деактивировать V-Sync через настройки графики в играх или через панель управления видеокарты.

Эффективность V-Sync зависит от аппаратных возможностей системы. На мощных компьютерах, способных стабильно поддерживать частоту кадров, равную или превышающую частоту обновления монитора, V-Sync обеспечивает плавное изображение без видимых артефактов. На менее производительных системах могут наблюдаться периодические падения частоты кадров и увеличение задержки ввода.

Адаптивный VSync

Адаптивный VSync, разработанный NVIDIA, динамически управляет вертикальной синхронизацией в зависимости от производительности графического процессора. Технология активирует VSync, когда частота кадров превышает частоту обновления монитора, и отключает её при падении ниже этого порога. Этот метод минимизирует эффект разрыва изображения при высокой производительности и предотвращает резкое снижение частоты кадров при низкой. Адаптивный VSync особенно эффективен в сценариях с колеблющейся производительностью, обеспечивая баланс между визуальным качеством и отзывчивостью. Реализация не требует специального оборудования и доступна через драйверы видеокарт NVIDIA.

Быстрая синхронизация

Быстрая синхронизация (Fast Sync), разработанная NVIDIA, использует принцип тройной буферизации для минимизации задержки ввода при высокой частоте кадров. Технология позволяет графическому процессору рендерить кадры с максимально возможной скоростью, но отображает только самый последний завершённый кадр в момент обновления монитора. Fast Sync особенно эффективна в играх с высоким fps, где традиционный VSync мог бы вызвать заметную задержку. Метод уменьшает разрывы изображения и устраняет необходимость выбора между задержкой ввода и визуальными артефактами. Fast Sync работает наилучшим образом, когда частота кадров значительно превышает частоту обновления монитора.

Улучшенная синхронизация

Улучшенная синхронизация (Enhanced Sync), разработанная AMD, представляет собой альтернативный подход к вертикальной синхронизации. Технология позволяет графическому процессору работать с неограниченной частотой кадров, но отображает только целые кадры, соответствующие частоте обновления монитора. Enhanced Sync активно при частоте кадров выше частоты обновления монитора, минимизируя задержку ввода. При падении fps ниже этого порога, технология отключает синхронизацию, предотвращая резкие скачки производительности. Enhanced Sync стремится обеспечить плавность изображения без значительного влияния на отзывчивость, что особенно полезно в динамичных играх и приложениях с переменной нагрузкой на GPU.