مصالحه‌های همگام‌سازی تطبیقی: G-Sync و FreeSync چگونه پارگی تصویر را از بین می‌برند؟

پردازنده گرافیکی (GPU) سرعت رندر را دیکته می‌کند و فریم‌های تکمیل شده را دقیقاً در میلی‌ثانیه‌ای که کارشان تمام می‌شود، به بافر نمایشگر می‌فرستد. اما نمایشگر بر اساس یک برنامه زمانی سخت و ثابت کار می‌کند و پنل خود را در فواصل زمانی مشخص—معمولاً ۶۰، ۱۴۴ یا ۲۴۰ بار در ثانیه—نوسازی می‌کند.[4]

وقتی GPU یک فریم جدید را به بافر هل می‌دهد در حالی که نمایشگر تنها تا نیمه فریم قبلی را ترسیم کرده است، تصویر نمایش داده شده دچار شکستگی می‌شود. نیمه بالایی تصویر قدیمی را نشان می‌دهد، در حالی که نیمه پایینی تصویر جدید است.[4]

این شکستگی افقی همان پارگی تصویر (Screen Tearing) است. در بازی‌های رقابتی با ریسک بالا، یک فریم پاره یا لکنت کوچک به معنای از دست دادن یک شلیک سریع، تأخیر در واکنش و باختن راند است. در واقع سخت‌افزار عملاً با خودش در حال جنگ است.[2][5]

راه‌حل نرم‌افزاری قدیمی، V-Sync، GPU را مجبور می‌کرد تا فریم‌های تکمیل شده خود را نگه دارد و منتظر چرخه بعدی نمایشگر بماند. این کار پارگی را از بین می‌برد اما تأخیر ورودی شدیدی ایجاد می‌کرد و ارتباط بین حرکات فیزیکی ماوس بازیکن و عملکرد روی صفحه را قطع می‌نمود.[3][4]

همگام‌سازی تطبیقی سلسله مراتب سخت‌افزاری را کاملاً برعکس می‌کند. به جای اینکه نمایشگر فاصله نوسازی را تعیین کند، GPU کنترل کامل کنترلر زمان‌بندی نمایشگر را به دست می‌گیرد و دستورات ترسیم را تنها زمانی صادر می‌کند که یک فریم به طور کامل پخته شده باشد.[1][4]

همانطور که PCMag فناوری زیربنایی را تعریف می‌کند، همگام‌سازی تطبیقی «نرخ نوسازی نمایشگر را با نرخ فریم GPU همگام می‌کند.» اگر کارت گرافیک ۸۷ فریم را در یک ثانیه خاص رندر کند، نمایشگر دقیقاً ۸۷ بار نوسازی می‌شود.[4]

انویدیا اولین شرکتی بود که این مفهوم را با G-Sync در سال ۲۰۱۳ تجاری‌سازی کرد و برای تضمین عملکرد، یک راه‌حل سخت‌افزاری اختصاصی مهندسی نمود. لنوو اشاره می‌کند که G-Sync نیاز دارد نمایشگر دارای «یک ماژول G-Sync باشد که جایگزین مقیاس‌دهنده (Scaler) استاندارد می‌شود.»[3]

ای‌ام‌دی با حمایت از FreeSync، که یک جایگزین بدون حق امتیاز است و از استاندارد باز VESA DisplayPort استفاده می‌کند، پاسخ داد. HP هند تأکید می‌کند که FreeSync «گیم‌پلی بدون لکنت و پارگی» را بدون نیاز به تراشه‌های اختصاصی گران‌قیمت در داخل شاسی نمایشگر ارائه می‌دهد.[2][5]

از آنجایی که FreeSync به جای یک ماژول اختصاصی، بر مقیاس‌دهنده داخلی نمایشگر تکیه دارد، پذیرش آن در سراسر صنعت به شدت افزایش یافت. تولیدکنندگان می‌توانستند نرخ نوسازی متغیر را بدون هیچ هزینه مجوز اضافی پیاده‌سازی کنند و گیم‌پلی روان را به نمایشگرهای ارزان‌قیمت بیاورند.[2]

با این حال، استاندارد باز در ابتدا از کنترل کیفیت ناسازگار رنج می‌برد. بدون وجود یک ماژول سخت‌افزاری اجباری برای مدیریت انتقال ولتاژ، نمایشگرهای FreeSync ارزان‌تر با مشکلاتی مانند اورشوت پیکسل (Pixel Overshoot) و شبح‌سازی (Ghosting) مواجه می‌شدند، به ویژه زمانی که نرخ فریم به زیر ۶۰ فریم در ثانیه کاهش می‌یافت.[1][5]

برای ایجاد یک استاندارد کیفیت پایه، VESA استاندارد Adaptive-Sync Display خود را در می ۲۰۲۳ به‌روزرسانی کرد. این کنسرسیوم مشخصات سخت‌گیرانه‌تر و پروتکل‌های آزمایشی دقیقی را برای زمان‌های پاسخ‌دهی خاکستری به خاکستری (Gray-to-Gray) معرفی کرد.[1]

به‌روزرسانی ۱.۱a VESA تولیدکنندگان را مجبور می‌کند تا ثابت کنند پنل‌هایشان می‌توانند نوسانات سریع نرخ نوسازی را بدون کاهش کیفیت تصویر مدیریت کنند. با استانداردسازی روش آزمایش، صنعت تا حد زیادی شکاف عملکردی بین ماژول‌های اختصاصی و پیاده‌سازی‌های استاندارد باز را پر کرده است.[1][6]