آشنايي با فناوري‌هاي G-Sync و FreeSync
حتي اگر با فناوري‌هاي G-Sync و FreeSync كوچك‌ترين آشنايي هم نداشته باشيد، احتمالا لابه‌لاي اخبار فناوري تابه‌حال بارها اين دو نام به چشمتان خورده است. G-Sync و FreeSync نام‌هايي هستند كه به ترتيب انويديا و AMD روي فناوري‌هاي ريفرش‌ريت پويا يا متغير (Dynamic or Variable Refresh-Rate) خود گذاشته‌اند.
به زبان ساده، هنگامي كه نرخِ فريمِ خروجي از يك دستگاه با نرخ نوسازي نمايشگر هماهنگ نباشد، اثرات جانبي نامطلوبي مانند اثر مشهور «بريده شدن صفحه» (Screen Tearing) هنگام نمايش محتوا به وجود خواهد آمد. فناوري‌هاي G-Sync و FreeSync با هماهنگ كردن فريمريت و ريفرش‌ريت باعث حذف چنين اثراتي مي‌شوند و تجربه‌ي بسيار بهتري (مخصوصا هنگام اجراي بازي‌هاي ويدئويي) در اختيار متخصص قرار مي‌دهند.
در ادامه به مطالعه عميق‌تر اين دو فناوري و مزايا و معايب هركدام خواهيم پرداخت؛ اما پيش از آن لازم است ابتدا توضيح مختصري راجع به دو اصطلاح ريفرش‌ريت و فريمريت بدهيم.
فريمريت
فريمريت (Frame-Rate – نرخ فريم) بسته به موضوع متخصصد آن مي‌تواند معاني متفاوتي داشته باشد. براي مثال، هنگام اشاره به فايل‌هاي ويدئويي، فريمريت به‌معني تعداد فريم‌ها يا تصاويري است كه فايل ويدئويي در يك ثانيه از خود جاي داده است. بيشتر فيلم‌هاي امروزي بين ۲۴ تا ۳۰ فريم‌بر‌ثانيه (fps) هستند؛ درحالي‌كه فريم‌ريت‌هاي ۵۰ و ۶۰ معمولا مختص پخش زنده‌ي ورزشي است و در دنياي سينما كمتر استفاده مي‌شود.
تصوير متحرك فوق متشكل از ۱۵ تصوير ثابت مجزا است و ۱.۵ ثانيه طول دارد. بنابراين فريمريت آن برابر با ۱۰fps است.
اصطلاح فريمريت هنگام اشاره به بازي‌هاي ويدئويي معناي تقريبا مشابهي با فريمريت فايل‌هاي ويدئويي دارد. يكي از تفاوت‌هاي نرخ فريم بازي و ويدئو، متغير بودن فريمريت بازي‌هاي كامپيوتري است. اگرچه هم در دنياي ويدئو مي‌توان فايل‌هايي با فريمريت متغير پيدا كرد و هم در دنياي بازي‌هاي كامپيوتري مي‌توان فريمريت را ثابت نگه داشت (معمولا روي ۳۰ يا ۶۰)؛ اما در بيشتر موارد فريمريت فايل‌هاي ويدئويي ثابت و فريمريت بازي‌هاي ويدئويي متغير است. همچنين ازآنجايي كه فريمريت بازي‌هاي ويدئويي وابسته به قدرت پردازشي سيستم است، از آن به‌عنوان معياري براي بنچمارك سخت‌افزار استفاده مي‌شود.
فريمريت فايل‌هاي ويدئويي معمولا ثابت و فريمريت بازي‌هاي كامپيوتري معمولا متغير است
اما هنگام اشاره به دوربين‌هاي فيلم‌برداري و عكس‌برداري، فريمريت به‌معناي تعداد تصاوير ثبت‌شده در هر ثانيه است و لاخبار تخصصيا با سرعت پخش محتوا ارتباطي ندارد. براي مثال، اگر سرعت فيلم‌برداري يك دوربين ۱۲۰ فريم‌بر‌ثانيه باشد، مي‌توان با پخش ويدئوي ثبت‌شده در سرعت معمول (۳۰ فريم‌بر‌ثانيه)، يك ويدئوي اسلوموشن با سرعت يك‌چهارم توليد كرد. فريمريت همچنين معيار بسيار مهمي هنگام خريد دوربين‌هاي عكاسي حرفه‌اي ورزشي است. يك دوربين ورزشي DSLR يا بدون آينه با فريمريت ۱۰fps (كه فريمريت بسيار خوبي براي يك دوربين ورزشي به شمار مي‌رود!) قادر است در لحظات حساس در هر ثانيه ۱۰ تصوير با كيفيت و رزولوشن كامل از صحنه‌ي ورزشي به ثبت برساند.
ريفرش‌ريت
ريفرش‌ريت (Refresh-Rate – نرخ نوسازي) با واحد «بار بر ثانيه» يا هرتز (Hz) بيان مي‌شود و به‌معناي تعداد دفعات به‌روزرساني تصوير توسط صفحه‌ي نمايشگر در هر ثانيه است و نبايد با فريمريت اشتباه گرفته شود. براي مثال تلويزيوني را در انديشه متخصصين بگيريد كه ريفرش‌ريت آن برابر با ۶۰ هرتز است. چنين تلويزيوني قادر است در هر ثانيه ۶۰ بار تصويرِ نمايش داده‌شده روي صفحه‌ي خود را به‌روزرساني كند. حال اگر محتوايي با فريمريت ۳۰fps را روي چنين تلويزيوني پخش كنيد، نمايشگر هر فريم را ۲ بار نشان مي‌دهد تا فريم بعدي براي نمايش آماده شود. به‌صورت مشابه، اگر بازي يا ويدئوي پخش‌شده ۱۲۰ فريم‌بر‌ثانيه باشد، نمايشگر ۶۰ هرتز تنها قادر است نيمي از فريم‌هاي دريافتي را به نمايش بگذارد.
بريده شدن صفحه (Screen Tearing)
با اندكي دقت در دو سناريوي بالا (فريمريت و ريفرش‌ريت ۳۰، ۶۰ و ۱۲۰) متوجه مي‌شويد كه اعداد ذكرشده مضرب صحيحي از يكديگر هستند. حال اين سؤال پيش مي‌آيد كه اگر ريفرش‌ريت مانيتور مضرب صحيحي از فريمريت نباشد يا اصلا فريمريت محتوا متغير باشد، چه اتفاقي خواهد افتاد.
اگر محتواي پخش‌شده مربوط به فايل ويدئويي باشد، بسياري از نمايشگرها قادر هستند با استفاده از تكنيكي با نام «ميان‌يابي حركت» (Motion interpolation) فريم‌هاي جديدي در لابه‌لاي فريم‌هاي اصلي محتوا توليد كنند كه به‌نوعي ميانگين فريم قبلي و بعدي خود هستند. شركت‌هاي توليدكننده‌ي صفحه‌نمايش، هركدام نام اختصاصي خود را روي اين تكنيك مي‌گذارند. براي مثال، سامسونگ از نام Clear Motion، سوني از MotionFlow و ال‌جي از TruMotion استفاده مي‌كند. پاناسونيك هم زماني‌كه تلويزيون پلاسما هنوز در بازار مشهور بودند، با فناوري «توليد هوشمند فريم» (IFC)، فريمريت ويدئوي دريافتي را تا ۶۰۰fps افزايش مي‌داد تا با ريفرش‌ريت خارق‌العاده‌ي ۶۰۰ هرتزي تلويزيون‌هاي پلاسماي خود برابر باشد. ناگفته پيدا است كه نمي‌توان هنگام تبديل يك فيلم ۲۴ فريم‌بر‌ثانيه به ۶۰۰ فريم‌بر‌ثانيه انتظار نتايج جادويي داشت و خروجي چنين تكنيكي قطعا با محتوايي كه واقعا ۶۰۰ فريم‌بر‌ثانيه باشد قابل قياس نيست.
اما ازآنجايي‌كه ميان‌يابي فريم‌ها نياز به صرف قدرت پردازشي دارد و اين كار طبيعتا زمان‌بر است، از اين تكنيك نمي‌توان براي بازي‌هاي ويدئويي استفاده كرد. براي درك بهتر چرايي اين موضوع، حالتِ (كمي اغراق‌شده‌ي) زير را تصور كنيد:
در بازي‌هاي ويدئويي فرصتي براي دستكاري تصوير وجود ندارد و نمايشگر بايد پس از دريافت هر فريم بلافاصله آن را نشان بدهد
فرض كنيد در حال تماشاي يك فيلم سينمايي در تلويزيون خود هستيد و عمليات پس‌پردازش (Post Processing) تلويزيون شما روي محتوا به‌قدري زمان‌بر است كه حدود يك دقيقه طول مي‌كشد. در چنين شرايطي، مادامي كه صدا و تصوير فيلم با يكديگر هماهنگ باشند، اين تأخير هيچگونه تأثيري در تجربه‌ي متخصص نخواهد گذاشت و درواقع متخصص اصلا متوجه تأخير نخواهد شد. اما اگر متخصص در حال انجام بازي ويدئويي باشد، نمي‌تواند پس از فشردن هر دكمه يك دقيقه منتظر بماند تا تلويزيون يا مانيتور نتيجه‌ي فشردن آن دكمه را به نمايش بگذارد. در حقيقت تأخير در نمايش محتوا هنگام اجراي بازي‌هاي ويدئويي، حتي اگر در حد يك ثانيه هم باشد، انجام دادن بازي را عملا غير ممكن خواهد كرد.
به همين دليل هنگام انجام بازي‌هاي ويدئويي، گاهي نمايشگر منتظر دريافت كامل فريم از منبع نمي‌ماند و همان فريم نصفه و نيمه‌ي دريافتي را به‌نمايش مي‌گذارد تا فريم بعدي آماده شود. اين كار باعث به وجود آمدن اثري مشهور به «پاره يا بريده شدن صفحه» (Screen Tearing) مي‌شود.
اگرچه مي‌توان با فعال كردن قابليتي با نام VSync (همگام‌سازي عمودي، Vertical Synchronization) فريمريت خروجي از منبع را تا حد امكان با ريفرش‌ريت نمايشگر هماهنگ كرد؛ اما اين روش هم به دو دليل راه حلي ايده‌آل براي ازبين‌بردن اسكرين تيرينگ نيست. اول اينكه VSync در بيشتر مواقع باعث مي‌شود فريمريت شما به يك مقدار خاص محدود شود. براي مثال، فرض كنيد كامپيوتر شما قادر نيست همواره و به‌صورت ثابت به فريمريت ۶۰ fps در يك بازي خاص دست پيدا كند، اما در بيشتر لحظات بازي مي‌تواند فريم ريتي بين ۵۰ تا ۵۵ توليد كند. در چنين شرايطي VSync با محدود كردن فريمريت به يك عدد ثابت (معمولا ۳۰) براي ازبين‌بردن اسكرين تيرينگ باعث مي‌شود نتوانيد از حداكثر قدرت پردازشي سيستم خود استفاده كنيد.
اگرچه VSync قادر است اشكال بريده شدن صفحه را برطرف كند، اما با خود اشكالات جديدي به‌همراه مي‌آورد
اشكال ديگر اين است كه اگر فريم مورد انديشه متخصصين در موعد مقرر توسط سخت‌افزار آماده‌ي نمايش نشود، VSync كلا از آن فريم صرف‌انديشه متخصصين مي‌كند و تا آماده شدن فريم بعدي، همان فريم قديمي را دوباره (يا چندباره) روي نمايشگر نشان مي‌دهد. اين كار باعث به وجود آمدن اثري مشهور به Judder يا Stutter مي‌شود كه اگرچه به بدي بريده شدن صفحه نيست، اما همچنان نمي‌توان نام تجربه‌ي ايده‌آل روي آن گذاشت. VSync همچنين با خود اندكي «لگ» به‌همراه مي‌آورد.
بنابراين اگرچه VSync قادر است اشكال بريده شدن صفحه را رفع كند، اما با خود اشكالات جديدي به‌همراه مي‌آورد. به همين دليل است كه VSync به‌صورت پيش‌فرض روي اكثر بازي‌ها فعال نيست و توسعه‌دهندگان بازي‌هاي ويدئويي انتخاب بين بد و بدتر (بريده شدن صفحه يا Stutter و لگ) را بر عهده‌ي خود گيمر مي‌گذارند.
G-Sync
G-Sync نام فناوري اختصاصي انويديا است كه با هماهنگ كردن ريفرش‌ريت نمايشگر و فريمريت خروجي دستگاه، اثر پاره شدن صفحه را از بين مي‌برد و در عين حال معايب VSync مانند Stutter و لگ نيز با خود به‌همراه ندارد. G-Sync يك فناوري تجاري (غير رايگان) است و توليد‌كنندگان دستگاه‌ها براي بهره گرفتن از آن علاوه بر استفاده از يك ماژول سخت‌افزاري خاص در نمايشگر خود بايد مبلغي بابت امتياز استفاده از فناوري به انويديا پرداخت كنند.
برخلاف VSync كه سخت‌افزار دستگاه را مجبور مي‌كند فريم‌ريتي متناسب با ريفرش‌ريت نمايشگر توليد كند، G-Sync نمايشگر را مجبور مي‌كند ريفرش‌ريت خود را با فريمريت خروجي دستگاه هماهنگ كند. درواقع عملكرد G-Sync اندكي پيچيده‌تر از توضيح مختصر و ساده‌ي بالا است. براي مثال، چيپ G-Sync استفاده‌شده در نمايشگرهاي مجهز به ۷۶۸ مگابايت رم DDR3 براي ذخيره كردن فريم‌هاي قديمي است و همچنين مي‌تواند با آناليز فريمريت دريافتي، تغييرات آن در آينده را پيش‌بيني و مانيتور را براي ريفرش‌ريت متناسب با فريمريت، از پيش آماده كند.
براي استفاده از G-Sync، علاوه بر استفاده از نمايشگر سازگار با اين فناوري، متخصص بايد موارد زير را نيز داشته باشد:
- كارت گرافيك جي‌فورس GTX 650 Ti به بالا
- درايور R340.52 به بالا
- سيستم‌عامل لينوكس، FreeBSD، سولاريس يا ويندوز ۷ به بالا
- درگاه ديسپلي‌پورت ۱.۲
مي‌توانيد از اينجا ليست مانيتورها و كارت‌هاي گرافيكي را كه از G-Sync همراهي مي‌كنند، مشاهده كنيد.
FreeSync
FreeSync نام فناوري ريفرش‌ريت متغير AMD است كه در سال ۲۰۱۵ به‌عنوان پاسخي به فناوري G-Sync انويديا معرفي شد. Freesync (همان‌طور كه از نامش پيدا است) برخلاف G-Sync كاملا رايگان است و براي بهره‌گيري از آن تنها سخت‌افزار به‌كاررفته در درگاه ديسپلي‌پورت ۱.۲ كفايت مي‌كند. در ساخت نمايشگرهاي FreeSync نه نيازي به استفاده از ماژول سخت‌افزاري اختصاصي وجود دارد و نه نيازي به پرداخت هزينه‌ي امتياز به AMD.
باتوجه به اينكه معمولا تنها كارت‌هاي گرافيك و مانيتورها از درگاه ديسپلي پورت استفاده مي‌كنند و G-Sync و FreeSync هر دو به اين درگاه وابسته هستند، استفاده از فناوري‌هاي ريفرش‌ريت متغير تا پيش از اين تنها مختص به PC و مانيتور بود و متخصصان تلويزيون خانگي، كنسول بازي و مانيتورهاي فاقد درگاه ديسپلي پورت از مزاياي اين فناوري محروم بودند.
اما به‌تازگي با اعلام فروم HDMI مبني بر همراهي از FreeSync در طراحي نسخه‌ي جديد اين درگاه با نام HDMI 2.1، مي‌توان انتظار داشت در آينده‌اي نزديك اولين تلويزيون‌ها و كنسول‌هاي مجهز به FreeSync وارد بازار شوند. همچنين اوايل سال جاري ميلادي AMD اعلام كرد كه با معرفي نسخه‌ي دوم فناوري ريفرش‌ريت متغير خود با نام FreeSync 2 از طيف وسيع‌تر رنگ و محتواي HDR نيز همراهي خواهد كرد.
مي‌توانيد از اينجا ليست مانيتورهايي كه از FreeSync همراهي مي‌كنند مشاهده كنيد.
آيا كامپيوتر شما توانايي همراهي از اين فناوري‌ها را دارد؟ تجربه‌ي خود را از كار با سخت‌افزار مجهز به G-Sync و FreeSync با ما و متخصصان اخبار تخصصي، علمي، تكنولوژيكي، فناوري مرجع متخصصين ايران به اشتراك بگذاريد.
هم انديشي ها