آشنایی با فناوری‌های G-Sync و FreeSync
حتی اگر با فناوری‌های G-Sync و FreeSync کوچک‌ترین آشنایی هم نداشته باشید، احتمالا لابه‌لای اخبار فناوری تابه‌حال بارها این دو نام به چشمتان خورده است. G-Sync و FreeSync نام‌هایی هستند که به ترتیب انویدیا و AMD روی فناوری‌های ریفرش‌ریت پویا یا متغیر (Dynamic or Variable Refresh-Rate) خود گذاشته‌اند.
به زبان ساده، هنگامی که نرخِ فریمِ خروجی از یک دستگاه با نرخ نوسازی نمایشگر هماهنگ نباشد، اثرات جانبی نامطلوبی مانند اثر مشهور «بریده شدن صفحه» (Screen Tearing) هنگام نمایش محتوا به وجود خواهد آمد. فناوری‌های G-Sync و FreeSync با هماهنگ کردن فریمریت و ریفرش‌ریت باعث حذف چنین اثراتی می‌شوند و تجربه‌ی بسیار بهتری (مخصوصا هنگام اجرای بازی‌های ویدئویی) در اختیار کاربر قرار می‌دهند.
در ادامه به بررسی عمیق‌تر این دو فناوری و مزایا و معایب هرکدام خواهیم پرداخت؛ اما پیش از آن لازم است ابتدا توضیح مختصری راجع به دو اصطلاح ریفرش‌ریت و فریمریت بدهیم.
فریمریت
فریمریت (Frame-Rate – نرخ فریم) بسته به موضوع کاربرد آن می‌تواند معانی متفاوتی داشته باشد. برای مثال، هنگام اشاره به فایل‌های ویدئویی، فریمریت به‌معنی تعداد فریم‌ها یا تصاویری است که فایل ویدئویی در یک ثانیه از خود جای داده است. بیشتر فیلم‌های امروزی بین ۲۴ تا ۳۰ فریم‌بر‌ثانیه (fps) هستند؛ درحالی‌که فریم‌ریت‌های ۵۰ و ۶۰ معمولا مختص پخش زنده‌ی ورزشی است و در دنیای سینما کمتر استفاده می‌شود.
تصویر متحرک فوق متشکل از ۱۵ تصویر ثابت مجزا است و ۱.۵ ثانیه طول دارد. بنابراین فریمریت آن برابر با ۱۰fps است.
اصطلاح فریمریت هنگام اشاره به بازی‌های ویدئویی معنای تقریبا مشابهی با فریمریت فایل‌های ویدئویی دارد. یکی از تفاوت‌های نرخ فریم بازی و ویدئو، متغیر بودن فریمریت بازی‌های کامپیوتری است. اگرچه هم در دنیای ویدئو می‌توان فایل‌هایی با فریمریت متغیر پیدا کرد و هم در دنیای بازی‌های کامپیوتری می‌توان فریمریت را ثابت نگه داشت (معمولا روی ۳۰ یا ۶۰)؛ اما در بیشتر موارد فریمریت فایل‌های ویدئویی ثابت و فریمریت بازی‌های ویدئویی متغیر است. همچنین ازآنجایی که فریمریت بازی‌های ویدئویی وابسته به قدرت پردازشی سیستم است، از آن به‌عنوان معیاری برای بنچمارک سخت‌افزار استفاده می‌شود.
فریمریت فایل‌های ویدئویی معمولا ثابت و فریمریت بازی‌های کامپیوتری معمولا متغیر است
اما هنگام اشاره به دوربین‌های فیلم‌برداری و عکس‌برداری، فریمریت به‌معنای تعداد تصاویر ثبت‌شده در هر ثانیه است و لزوما با سرعت پخش محتوا ارتباطی ندارد. برای مثال، اگر سرعت فیلم‌برداری یک دوربین ۱۲۰ فریم‌بر‌ثانیه باشد، می‌توان با پخش ویدئوی ثبت‌شده در سرعت معمول (۳۰ فریم‌بر‌ثانیه)، یک ویدئوی اسلوموشن با سرعت یک‌چهارم تولید کرد. فریمریت همچنین معیار بسیار مهمی هنگام خرید دوربین‌های عکاسی حرفه‌ای ورزشی است. یک دوربین ورزشی DSLR یا بدون آینه با فریمریت ۱۰fps (که فریمریت بسیار خوبی برای یک دوربین ورزشی به شمار می‌رود!) قادر است در لحظات حساس در هر ثانیه ۱۰ تصویر با کیفیت و رزولوشن کامل از صحنه‌ی ورزشی به ثبت برساند.
ریفرش‌ریت
ریفرش‌ریت (Refresh-Rate – نرخ نوسازی) با واحد «بار بر ثانیه» یا هرتز (Hz) بیان می‌شود و به‌معنای تعداد دفعات به‌روزرسانی تصویر توسط صفحه‌ی نمایشگر در هر ثانیه است و نباید با فریمریت اشتباه گرفته شود. برای مثال تلویزیونی را در نظر بگیرید که ریفرش‌ریت آن برابر با ۶۰ هرتز است. چنین تلویزیونی قادر است در هر ثانیه ۶۰ بار تصویرِ نمایش داده‌شده روی صفحه‌ی خود را به‌روزرسانی کند. حال اگر محتوایی با فریمریت ۳۰fps را روی چنین تلویزیونی پخش کنید، نمایشگر هر فریم را ۲ بار نشان می‌دهد تا فریم بعدی برای نمایش آماده شود. به‌صورت مشابه، اگر بازی یا ویدئوی پخش‌شده ۱۲۰ فریم‌بر‌ثانیه باشد، نمایشگر ۶۰ هرتز تنها قادر است نیمی از فریم‌های دریافتی را به نمایش بگذارد.
بریده شدن صفحه (Screen Tearing)
با اندکی دقت در دو سناریوی بالا (فریمریت و ریفرش‌ریت ۳۰، ۶۰ و ۱۲۰) متوجه می‌شوید که اعداد ذکرشده مضرب صحیحی از یکدیگر هستند. حال این سؤال پیش می‌آید که اگر ریفرش‌ریت مانیتور مضرب صحیحی از فریمریت نباشد یا اصلا فریمریت محتوا متغیر باشد، چه اتفاقی خواهد افتاد.
اگر محتوای پخش‌شده مربوط به فایل ویدئویی باشد، بسیاری از نمایشگرها قادر هستند با استفاده از تکنیکی با نام «میان‌یابی حرکت» (Motion interpolation) فریم‌های جدیدی در لابه‌لای فریم‌های اصلی محتوا تولید کنند که به‌نوعی میانگین فریم قبلی و بعدی خود هستند. شرکت‌های تولیدکننده‌ی صفحه‌نمایش، هرکدام نام اختصاصی خود را روی این تکنیک می‌گذارند. برای مثال، سامسونگ از نام Clear Motion، سونی از MotionFlow و ال‌جی از TruMotion استفاده می‌کند. پاناسونیک هم زمانی‌که تلویزیون پلاسما هنوز در بازار مشهور بودند، با فناوری «تولید هوشمند فریم» (IFC)، فریمریت ویدئوی دریافتی را تا ۶۰۰fps افزایش می‌داد تا با ریفرش‌ریت خارق‌العاده‌ی ۶۰۰ هرتزی تلویزیون‌های پلاسمای خود برابر باشد. ناگفته پیدا است که نمی‌توان هنگام تبدیل یک فیلم ۲۴ فریم‌بر‌ثانیه به ۶۰۰ فریم‌بر‌ثانیه انتظار نتایج جادویی داشت و خروجی چنین تکنیکی قطعا با محتوایی که واقعا ۶۰۰ فریم‌بر‌ثانیه باشد قابل قیاس نیست.
اما ازآنجایی‌که میان‌یابی فریم‌ها نیاز به صرف قدرت پردازشی دارد و این کار طبیعتا زمان‌بر است، از این تکنیک نمی‌توان برای بازی‌های ویدئویی استفاده کرد. برای درک بهتر چرایی این موضوع، حالتِ (کمی اغراق‌شده‌ی) زیر را تصور کنید:
در بازی‌های ویدئویی فرصتی برای دستکاری تصویر وجود ندارد و نمایشگر باید پس از دریافت هر فریم بلافاصله آن را نشان بدهد
فرض کنید در حال تماشای یک فیلم سینمایی در تلویزیون خود هستید و عملیات پس‌پردازش (Post Processing) تلویزیون شما روی محتوا به‌قدری زمان‌بر است که حدود یک دقیقه طول می‌کشد. در چنین شرایطی، مادامی که صدا و تصویر فیلم با یکدیگر هماهنگ باشند، این تأخیر هیچگونه تأثیری در تجربه‌ی کاربر نخواهد گذاشت و درواقع کاربر اصلا متوجه تأخیر نخواهد شد. اما اگر کاربر در حال انجام بازی ویدئویی باشد، نمی‌تواند پس از فشردن هر دکمه یک دقیقه منتظر بماند تا تلویزیون یا مانیتور نتیجه‌ی فشردن آن دکمه را به نمایش بگذارد. در حقیقت تأخیر در نمایش محتوا هنگام اجرای بازی‌های ویدئویی، حتی اگر در حد یک ثانیه هم باشد، انجام دادن بازی را عملا غیر ممکن خواهد کرد.
به همین دلیل هنگام انجام بازی‌های ویدئویی، گاهی نمایشگر منتظر دریافت کامل فریم از منبع نمی‌ماند و همان فریم نصفه و نیمه‌ی دریافتی را به‌نمایش می‌گذارد تا فریم بعدی آماده شود. این کار باعث به وجود آمدن اثری مشهور به «پاره یا بریده شدن صفحه» (Screen Tearing) می‌شود.
اگرچه می‌توان با فعال کردن قابلیتی با نام VSync (همگام‌سازی عمودی، Vertical Synchronization) فریمریت خروجی از منبع را تا حد امکان با ریفرش‌ریت نمایشگر هماهنگ کرد؛ اما این روش هم به دو دلیل راه حلی ایده‌آل برای ازبین‌بردن اسکرین تیرینگ نیست. اول اینکه VSync در بیشتر مواقع باعث می‌شود فریمریت شما به یک مقدار خاص محدود شود. برای مثال، فرض کنید کامپیوتر شما قادر نیست همواره و به‌صورت ثابت به فریمریت ۶۰ fps در یک بازی خاص دست پیدا کند، اما در بیشتر لحظات بازی می‌تواند فریم ریتی بین ۵۰ تا ۵۵ تولید کند. در چنین شرایطی VSync با محدود کردن فریمریت به یک عدد ثابت (معمولا ۳۰) برای ازبین‌بردن اسکرین تیرینگ باعث می‌شود نتوانید از حداکثر قدرت پردازشی سیستم خود استفاده کنید.
اگرچه VSync قادر است مشکل بریده شدن صفحه را برطرف کند، اما با خود مشکلات جدیدی به‌همراه می‌آورد
مشکل دیگر این است که اگر فریم مورد نظر در موعد مقرر توسط سخت‌افزار آماده‌ی نمایش نشود، VSync کلا از آن فریم صرف‌نظر می‌کند و تا آماده شدن فریم بعدی، همان فریم قدیمی را دوباره (یا چندباره) روی نمایشگر نشان می‌دهد. این کار باعث به وجود آمدن اثری مشهور به Judder یا Stutter می‌شود که اگرچه به بدی بریده شدن صفحه نیست، اما همچنان نمی‌توان نام تجربه‌ی ایده‌آل روی آن گذاشت. VSync همچنین با خود اندکی «لگ» به‌همراه می‌آورد.
بنابراین اگرچه VSync قادر است مشکل بریده شدن صفحه را رفع کند، اما با خود مشکلات جدیدی به‌همراه می‌آورد. به همین دلیل است که VSync به‌صورت پیش‌فرض روی اکثر بازی‌ها فعال نیست و توسعه‌دهندگان بازی‌های ویدئویی انتخاب بین بد و بدتر (بریده شدن صفحه یا Stutter و لگ) را بر عهده‌ی خود گیمر می‌گذارند.
G-Sync
G-Sync نام فناوری اختصاصی انویدیا است که با هماهنگ کردن ریفرش‌ریت نمایشگر و فریمریت خروجی دستگاه، اثر پاره شدن صفحه را از بین می‌برد و در عین حال معایب VSync مانند Stutter و لگ نیز با خود به‌همراه ندارد. G-Sync یک فناوری تجاری (غیر رایگان) است و تولید‌کنندگان دستگاه‌ها برای بهره گرفتن از آن علاوه بر استفاده از یک ماژول سخت‌افزاری خاص در نمایشگر خود باید مبلغی بابت امتیاز استفاده از فناوری به انویدیا پرداخت کنند.
برخلاف VSync که سخت‌افزار دستگاه را مجبور می‌کند فریم‌ریتی متناسب با ریفرش‌ریت نمایشگر تولید کند، G-Sync نمایشگر را مجبور می‌کند ریفرش‌ریت خود را با فریمریت خروجی دستگاه هماهنگ کند. درواقع عملکرد G-Sync اندکی پیچیده‌تر از توضیح مختصر و ساده‌ی بالا است. برای مثال، چیپ G-Sync استفاده‌شده در نمایشگرهای مجهز به ۷۶۸ مگابایت رم DDR3 برای ذخیره کردن فریم‌های قدیمی است و همچنین می‌تواند با آنالیز فریمریت دریافتی، تغییرات آن در آینده را پیش‌بینی و مانیتور را برای ریفرش‌ریت متناسب با فریمریت، از پیش آماده کند.
برای استفاده از G-Sync، علاوه بر استفاده از نمایشگر سازگار با این فناوری، کاربر باید موارد زیر را نیز داشته باشد:
- کارت گرافیک جی‌فورس GTX 650 Ti به بالا
- درایور R340.52 به بالا
- سیستم‌عامل لینوکس، FreeBSD، سولاریس یا ویندوز ۷ به بالا
- درگاه دیسپلی‌پورت ۱.۲
می‌توانید از اینجا لیست مانیتورها و کارت‌های گرافیکی را که از G-Sync پشتیبانی می‌کنند، مشاهده کنید.
FreeSync
FreeSync نام فناوری ریفرش‌ریت متغیر AMD است که در سال ۲۰۱۵ به‌عنوان پاسخی به فناوری G-Sync انویدیا معرفی شد. Freesync (همان‌طور که از نامش پیدا است) برخلاف G-Sync کاملا رایگان است و برای بهره‌گیری از آن تنها سخت‌افزار به‌کاررفته در درگاه دیسپلی‌پورت ۱.۲ کفایت می‌کند. در ساخت نمایشگرهای FreeSync نه نیازی به استفاده از ماژول سخت‌افزاری اختصاصی وجود دارد و نه نیازی به پرداخت هزینه‌ی امتیاز به AMD.
باتوجه به اینکه معمولا تنها کارت‌های گرافیک و مانیتورها از درگاه دیسپلی پورت استفاده می‌کنند و G-Sync و FreeSync هر دو به این درگاه وابسته هستند، استفاده از فناوری‌های ریفرش‌ریت متغیر تا پیش از این تنها مختص به PC و مانیتور بود و کاربران تلویزیون خانگی، کنسول بازی و مانیتورهای فاقد درگاه دیسپلی پورت از مزایای این فناوری محروم بودند.
اما به‌تازگی با اعلام فروم HDMI مبنی بر پشتیبانی از FreeSync در طراحی نسخه‌ی جدید این درگاه با نام HDMI 2.1، می‌توان انتظار داشت در آینده‌ای نزدیک اولین تلویزیون‌ها و کنسول‌های مجهز به FreeSync وارد بازار شوند. همچنین اوایل سال جاری میلادی AMD اعلام کرد که با معرفی نسخه‌ی دوم فناوری ریفرش‌ریت متغیر خود با نام FreeSync 2 از طیف وسیع‌تر رنگ و محتوای HDR نیز پشتیبانی خواهد کرد.
می‌توانید از اینجا لیست مانیتورهایی که از FreeSync پشتیبانی می‌کنند مشاهده کنید.
آیا کامپیوتر شما توانایی پشتیبانی از این فناوری‌ها را دارد؟ تجربه‌ی خود را از کار با سخت‌افزار مجهز به G-Sync و FreeSync با ما و کاربران زومیت به اشتراک بگذارید.
نظرات