【硬件编年史】前段时间,我们PConline评测室发布了AGON AG254FG显示器评测
这款显示器搭载了最新一代NVIDIA G-SYNC技术,从硬件上支持1～360Hz自适应刷新率,搭载NVIDIA Reflex低延迟技术,旨在为追求高帧率体验的玩家带来流畅、灵敏的游戏体验。
如今各位小伙伴在挑选电竞显示器时,常常会看到“兼容G-SYNC”、“兼容FreeSync”的相关描述,这两个名词分别代表NVIDIA和AMD推出的画面防撕裂技术,这两项技术旨在于解决玩家在游戏过程中出现的画面撕裂与延迟,是目前电竞显示器中广泛普及的标配。
说到G-SYNC,从2013年诞生至今,G-SYNC已走过近9年历史。借这次机会,我们来谈谈G-SYNC从诞生到如今的发展史吧。
为什么会造成画面撕裂?
画面撕裂的原因,正是因为在恒定的屏幕刷新率下,显卡的渲染速度与屏幕像素逐行刷新的速度不同步造成,无论有一方速度过快还是过慢,都会造成画面撕裂。
通俗一点的说,当我们在打游戏的时候,你是通过显示器看到的游戏画面,而你的显卡在机箱里卖力的绘制下一帧的场景,绘制完的场景会暂时存进到显存中,而显示器会不停地刷新下一帧的画面。
画面撕裂
当你的显示器在刷新完当前帧的画面,显卡还没绘制完下一帧,那么显示器只能继续刷新当前帧,当显示器刷新到一半,显卡恰好绘制完成,于是显示器就会直接开始扫描新一帧,于是你的眼前就会闪过一张一半是旧场景,一半是新场景的画面,画面撕裂就产生了。反之,如果显卡性能太强,显示器刷新率跟不上显卡绘图的速度,同样会造成画面撕裂。
G-SYNC诞生的初衷,正是为了解决画面撕裂,还玩家一个流畅的游戏画面,不过在G-SYNC诞生之前,NVIDIA就曾经尝试在软件端对抗画面撕裂,效果到底如何呢?
自适应垂直同步Adaptive V-Sync:对抗画面撕裂的第一战
在当时并没有G-SYNC这样的硬件级防撕裂技术,唯一的办法就是打开游戏选项中的“垂直同步”,开启之后,当显卡绘制完新的画面,而显示器仍未刷新完当前帧时,显卡会等待显示器刷新完毕,当显示器开始刷新下一帧时,显卡才会继续绘制。显卡帧率会一直与屏幕刷新率同步,所以你会发现开启垂直同步之后,你的帧数上限值会一直保持在与屏幕刷新率相同的水平。
现在很多玩家都知道玩游戏时不要开启垂直同步会导致锁帧,但不代表垂直同步功能不管用,它的存在主要是解决了显卡绘制帧率高于刷新率时的画面撕裂,反之,当显卡绘制速度跟不上显示器时,显示器又要重新刷新一遍当前帧,即便是在此过程中显卡绘制完成下一帧,也要等显示器刷新完毕后才能输出,如果你的游戏对显卡性能要求极高,持续出现这样的情况,帧率就会出现波动,导致画面卡顿。
于是NVIDIA在2011年推出了Adaptive V-Sync功能,也就是自适应垂直同步技术,它相比垂直同步多出一个改进点:当显卡帧率低于垂直同步的帧数上限值时,会自动关闭垂直同步,解锁帧率以减少卡顿。当显卡帧率大于垂直同步的帧数上限值时,垂直同步会重新开启,防止画面撕裂。
这项技术的诞生确实让画面撕裂的状况有所改善,但受限于垂直同步的原理,显卡必须等待显示器完成画面刷新才能输出下一帧,这会导致玩家在操作时,画面的响应速度变慢,产生延时,其次游戏帧数会一直被限制在显示器的最大刷新率,因此对于MOBA和FPS游戏玩家来说,开启垂直同步反而更加影响游戏体验。
初代G-SYNC:硬件级防撕裂技术横空出世
随着显卡性能的不断提升,市面上已经推出高刷新率的电竞显示器,显然,通过制约显卡帧率来防止画面撕裂的垂直同步,已经是脱离时代潮流的手段。
于是在2013年10月,NVIDIA推出了G-SYNC,这是业界首个依靠硬件来提升画面流畅性的技术。原理是通过在显示器中内置的硬件模块,这个模块会协调显示器刷新率与显卡帧缓存的数据同步,并通过调整显示器的Vblank时间(可以理解为显示器完成逐行刷新后,回到起始点重新开始扫描的动作)来动态调整刷新率,达到避免丢帧卡顿所造成画面卡顿和撕裂的情况,初代G-SYNC单帧最长可保持33.3ms的时间,最低可调整至1Hz的刷新率。
在启用G-SYNC之后,当显示器完成帧的刷新,显卡还没完成下一帧的渲染,内置的FPGA控制器会让显示器延长当前帧显示时间,直至显卡完成下一帧的绘制。 G-SYNC与垂直同步的区别在于,垂直同步有时候会限制显卡的渲染效率,是以显示器的刷新率为主导,而G-SYNC是根据显卡的渲染帧率去动态调节显示器的刷新率,主导权在显卡上,从而避免垂直同步上产生的弊端。
初代G-Sync模块
不过G-SYNC与其说是技术,它更像是一个硬件处理器,初代G-SYNC显示器上搭载了一个FPGA可编程处理模块,拥有768M的内存(用于加大带宽以及存储帧等),采用SO-DIMM DDR3插槽与显示器主板进行连接。
但是NVIDIA对G-SYNC显示器做出了一些限制,例如仅支持一个DP 1.2接口。在初代G-SYNC问世半年后,市面上开始出现支持G-SYNC的显示器,各大显示器厂商都将G-SYNC显示器作为自家的旗舰产品推出。
可相比同定位的电竞显示器,支持G-SYNC的显示器价格要贵上不少,尤其是在视频输出接口方面完全处于劣势,所以初代G-SYNC显示器在市面上并没有引起什么反响,销量惨淡 。
第二代G-SYNC: “四大金刚”显示器的起源
2015年,NVIDIA低调地升级了G-SYNC,第二代G-SYNC版本依旧采用了初代G-SYNC的硬件模块,不过增加了HDMI 1.4的视频输出支持,以及减少IPS面板拖影的ULMB技术和面板驱动超频功能,经典的“四大金刚”显示器就搭载了第二代G-SYNC模块,可以将原生144Hz的面板,刷新率超频至165Hz。
同时第二代G-SYNC在软件方面增加了窗口化G-SYNC的支持,并且将最大刷新率的控制权交给用户调整。
当然,小修小补并不能解决硬件方面的硬伤,例如HDMI接口输出被限制60Hz帧率,带宽不足无法支持超高分辨率+刷新率,也无法支持HDR,模块成本也依旧不菲。
四大金刚:AGON AG271QG
虽然第二代G-SYNC的升级点并不多,但是生命周期相当长,加上后期G-SYNC显示器的价格逐渐回落,对于中高端配置的电脑用户而言,兼顾高分辨率和高刷新率的“四大金刚”确实是不错的选择,这也在一定程度上加速了G-SYNC的普及。
不过受限于G-SYNC硬件模块的成本,有着硬件和价格双重门槛的G-SYNC显示器,依旧是中低端配置电脑用户“遥不可及”的土豪标配。
第三代G-SYNC:优质电竞显示器的象征
2018年,NVIDIA推出了第三代G-SYNC,这次最大的改变是升级到第二代硬件模块,新模块不仅升级了新的FPGA,增加输出带宽,模块内存容量变成3GB,视频输出接口升级到HDMI2.0和DP1.4,并且增加了对光线传感器的支持。
第三代G-SYNC补上了上一代的硬件短板,还在HDR游戏日渐流行之时,带来了G-SYNC HDR技术。此外,得益于带宽的提升,最高刷新率可达到240Hz;针对鼠标和键盘的输入延迟问题,在这一代G-SYNC上也进行了优化。
与此同时,NVIDIA联合显示器厂商,推出了第一批G-SYNC HDR显示器,堆料堪称豪华:4K分辨率+144Hz刷新率IPS面板,DCI-P3广色域覆盖,以及384个阵列分区背光。
不仅如此,NVIDIA还参与了G-SYNC显示器的面板选择和开发,在显示器出厂后,NVIDIA还会对显示器进行检测,确保通过质量认证。至此,G-SYNC不仅是一项防撕裂技术的认证,而是化身为优质电竞显示器的标签,只要拥有G-SYNC认证的显示器,就能收获极致的游戏视觉体验。
第四代G-SYNC:360Hz,突破屏幕刷新率极限
随着电竞赛事的兴起,玩家对超高帧率和画面极速响应的追求更甚以往,新一代G-SYNC显示器开始向更高的屏幕刷新率发起挑战。2020年,NVIDIA推出了全新的G-Sync电竞显示器,采用友达的Fast IPS面板,是全球首款360Hz 刷新率显示器。
新款显示器搭载了升级版硬件模块,支持0-360Hz全域刷新率控制,新增G-Sync电竞显示模式,在DP接口中增加了DSC协议(显示串流压缩技术)的支持,同时HDMI接口开始支持VRR(可变刷新率特性)。
360Hz的帧延迟仅为20ms
这一代G-SYNC还专门对输入延迟进行专项优化,G-SYNC电竞显示器融入了NVIDIA Reflex技术,在硬件模块中嵌入专有的延迟分析器,能够监测到操作之后的画面响应时间,配合RTX 30系GPU和360Hz显示器刷新率, 有效提升画面清晰度和响应速度,帮助玩家迅速反应、灵敏操作。
Reflex在游戏中显著降低系统延迟
光说不练假把式,我们用最新一代G-SYNC显示器——AGON AG254FG来玩一把《永劫无间》,体验一把360Hz刷新率显示器的魅力。
在G-SYNC的加持下,操作过程中响应灵敏,游戏画面顺畅,没有出现画面撕裂的情况,在超高帧率的动画下,显示器一直带给玩家相当清晰的视觉体验,没有出现高速模糊和不适的感觉。
在游戏过程中,显示器的刷新率会一直随着帧率浮动,杜绝画面撕裂。
对于操作速度和画面流畅性要求更高的FPS和MOBA游戏玩家而言,兼具平滑画面和瞬时响应的新一代G-SYNC显示器,是非常实用的外设选择。
总结:G-SYNC,玩家极致视觉体验的代名词
如果以第一代G-SYNC诞生的初衷来看如今的G-SYNC,那么NVIDIA绝对是超额完成任务了,历经近9年的发展,G-SYNC显示器的目标,已不止于流畅的游戏体验,还要拥有极致的显示效果和性能,成为行业电竞显示器的认证标杆。
RTX 30系显卡的推出,人类已经初步踏入“8K”游戏时代,对速度和刷新率的追求还会一直突破。展望未来,一路向前的G-SYNC还会探索出什么样的新技术,让我们拭目以待。
