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去年5月才上线的《守望先锋》是暴雪的第一款FPS游戏，开卖一个月就获得700万的玩家埋单，而且多家国外知名游戏评测媒体都给出高分好评，还顺利地拿下The Gaming Awards 2016年度游戏称号，成为2016年一段佳话。经过我们对《守望先锋》游戏需求评测发现，即便是GTX 750 Ti也能玩，但是流畅性问题对于FPS游戏来说至关重要，毕竟《守望先锋》有别于普通的FPS游戏，游戏角色带有特色的技能，例如闪回、冲刺、旋转跳跃等等动态变化率极高的画面，如果此时你显卡性能不足，那么很可能就差那么决胜负的一瞬间，你的角色却倒在了敌人的枪下，心中肯定一定很愤怒吧。因此一张性能强大的GTX 1080显卡和一个能消除屏幕撕裂现象的高刷新率G-SYNC屏幕就是你克敌制胜的有力武器。  其实我们平时看到的游戏画面都是由一帧帧的“图片”组成，每一张图片称之为一帧画面，而我们平时常说的fps则是一秒钟内所变换的画面帧数。为什么我们看一张张的“图片”却感觉是连续的画面呢？这是因为人类的眼睛有一个视觉暂留现象，当光作用于视网膜后消失，光引起的视亮度并不瞬间消失，而是接近指数函数形式逐渐衰减。如果人眼受周期性光脉冲照射，则当重复频率不够高时，会产生明暗的闪烁感觉，一般称不引起闪烁感觉的光脉冲最低重复频率为临界闪烁频率。临界闪烁频率与很多因素相关，最主要是光脉冲的亮度，就显示器而言，屏幕亮度越高，临界闪烁频率就会越高。 一般我们认为人眼观看连续变换的画面至少需要达到24帧以上，才会感觉到画面流畅。但是这个数据仅仅是一个下限值，对于像FPS射击类游戏、画面变换剧烈的游戏来说，可能帧数需要翻几倍才会得到比较理想的视觉效果，而对于长期接触电竞游戏的职业选手来说，他们能轻易感觉到画面帧数高低带来的不同现象，会直接影响到发挥。 另一方面近些年来，AMD以及NVIDIA两家不断在架构和工艺上做文章，力求显卡性能每一年都有长足的进步。不过性能增长的同时也带来新的问题，那就是游戏帧数上去了，而显示器刷新率只有60帧，从而导致上下画面出现“撕裂”现象。虽然垂直同步技术有效地缓解了这样问题，但依然是治标不治本，因此AMD Free-SYNC、NVIDIA G-SYNC技术应运而生，专治画面撕裂，而且目前大多数搭载Free-SYNC、G-SYNC技术的显示器刷新率已经是120Hz起步，最高可达240Hz。从此我们使用高端显卡再也不会白白浪费超过60帧以后的那部分性能。 为什么长久以来显示器都是60Hz？ 至于为什么很长一段时间内我们见到的显示器刷新率都是基于60Hz，这里就不得不提到老旧的CRT阴极射线管显示器。在当时美国人开发CRT阴极射线管显示器，由于当时没有性能、准确度优异的时钟脉冲元件，只能引入美国电网的120V 60Hz交流电作为一个时钟脉冲参考值，这样的既能降低制造成本又方便，二是可以很好配合消隐回程扫描，提高屏幕画质。另一方面当时视频输出接口还是处于VGA这种模拟接口，能提供的数据带宽确实有限，几乎不可能支持60Hz以上的屏幕刷新率。并且随着CRT技术式微，LCD跃上舞台号令市场，60Hz潜移默化地成为长久以来的标准。 No-SYNC： 在没有使用任何的画面同步技术时，我们常常遇见一些画面上下撕裂没有对齐的现象，这是因为显卡在处理图像的时候并不是以流水线形式按部就班一步步渲染画面每一个部分，而是大量的CUDA单元并行处理，绘制好的每一帧图像会暂留在显存中，等待GPU通知输出画面。但是由于每一帧图像画面内容有简单也有复杂的，导致渲染时间不一样，但GPU从显存中输出画面的时间却是固定的，过长的渲染时间会造成第一帧还没显示完成，第二帧画面却被通知显示，造成该时间内出现两个不同时间的半帧，上半部分还是第一帧，下半部分却是第二帧的问题，从而形成了画面撕裂，此现象对于一些快速切换带有类似高楼大厦物体的场景尤为明显。    蝙蝠侠benchmark中旋转场景，没有开启任何同步技术就能明显看到烟囱上下撕裂 V-SYNC： 很快就有工程师意识到性能太好太差都不是什么好事，决定从软件技术上来限制帧数变动，那就是垂直同步技术（V-SYNC）。该技术可以强制GPU核心渲染画面的速率不能超过画面刷新速率，使得每一帧画面等待显示器开始进入一个新的刷新周期为止才会被释放显示。垂直同步技术可以有效降低了GPU的工作量，与显示器的工作也更加协调，并且降低了显卡功耗。 不过玩家们也很快发现垂直同步技术并不是万能的，还是老生常谈的问题，若果你的显卡足够强劲，那么垂直同步技术效果还不错，画面过渡还是很平顺。但是一旦你显卡性能不足以提供60帧以上，那么很抱歉，GPU将会复制上一帧画面并重复显示，此时画面撕裂虽然不存在，而是感觉画面一卡一顿，视觉体验更为糟糕。V-SYNC也分为垂直同步以及半垂直同步，区别在于一个限定在60帧，而半垂直同步会在显卡不足以应付60帧画面时，下降一个等级限制为30帧输出画面，但同样是一个妥协性方案，一旦显卡性能在70-30帧之间浮动，画面帧数不断在60/30帧之间来回切换，可想而知游戏体验是有多糟糕。  G-SYNC： 归根到底，同步技术都是为了想让GPU输出画面与显示器刷新时间保持一致，提供优秀的游戏视觉体验。下面我们以G-SYNC为例，讲解一种全新的同步技术。NVIDIA在2013年10月公布了能够大幅度提升游戏视觉体验的终极武器——G-SYNC，它改变了过往以软件方式匹配硬件的刷新同步，而是让显示器主动适应GPU输出帧数多少来动态调整刷新率。 G-SYNC技术在显示器中内置一枚可与NVIDIA显卡通信传递同步信号的芯片，这枚自带缓存的芯片可以协调显示器与GPU之间的数据同步。通过G-SYNC芯片控制，显示器的刷新延迟将与GPU的帧输出延迟保持一致，让显示器可以根据GPU当前的性能水平，自动调节刷新率，避免传统的帧数丢弃问题所导致的视觉卡顿现象。简而言之，GPU输出了50帧，显示器就显示50帧，而不再固定60帧，两者配合工作。 可能有网友跑出来反驳了，明明就是显示器的锅，我的显卡能输出100帧，显示器才刷新60帧，我换个高刷新率的显示器不行吗？是的，高刷新率显示器确实能够缓和画面撕裂问题，但是仅仅只考虑到显卡提供的帧数性能高于显示器的刷新率情况，如果在低帧数下又会复现原本V-SYNC画面卡顿问题，显示器跑得太快，显卡跟不上。 G-SYNC的出现就是为了解决这个问题，不再将显示器刷新率固定在60、75、120、144Hz这样的阶梯上，而是动态地以1Hz为单位调整刷新率，匹配显卡所输出的帧数，两者间的关系就像是“你拍一，我拍一”的神同步状态。   下面让我们使用NVIDIA官方提供的钟摆DEMO来看一下三者之间的效果对比： No-SYNC/V-SYNC/G-SYNC三种情况下《巫师3：狂猎》画面对比： 关注微信号expkf01，第一时间获知精彩活动和原创科技资讯。 |
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