Kezdőlap » G-sync , Képkockaszám , Frissítési Frekvencia

G-sync , Képkockaszám , Frissítési Frekvencia

Képkockaszám vagy képfrekvencia  – frame rate
A számítógéppel generált képek másodpercenkénti számát szokás képkockaszámnak, képfrekvenciának vagy frame rate-nek nevezni. Mértékegysége a kép/s, ennek angol megfelelője az fps (frame per second).  Játékok esetében  általános esetben a grafikus kártya pillanatról pillanatra változó hosszúságú képkockákat generál (renderel), aminek következtében maga a frame rate is változó lesz .
Képfrissítési frekvencia – refresh rate  (  180 Hz frissítés : ASUS ROG Swift PG248Q monitor )
Egy adott kijelző eszköz – legyen az monitor, projektor, televízió vagy másfajta kijelző/megjelenítő – másodpercenként hányszor tud képet kirajzolni a képernyőn, függetlenül attól, hogy milyen a bemeneti jel frame rate-je, azaz képfrekvenciája.

Ha a bemeneti frame rate nagyobb a beállítható legnagyobb frissítési frekvenciánál, akkor a kijelző vagy egyszerűen nem tudja megjeleníteni a képet, vagy pedig a fölös kockákat „eldobja”, illetve a PC játékok esetében képtörés következik be .

A frissítési frekvenciánál kisebb frame rate esetében a kijelző ugyanazt a képkockát kétszer vagy többször is megjelenítheti, ez esetben az ismételt képkockák ugyanazt a képinformációttartalmazzák, tehát az eredeti frame rate valójában nem változik meg. Mozgászavarok azonban jelentkezhetnek, ha a frissítési frekvencia nem egész számú többszöröse a frame rate-nek, de az elektronika elvégezte a “felkonvertálást” (pl. 3:2 pull-down: 24 fps-os kép megjelenítése 60 Hz-es frissítéssel).

A mozgásproblémára lehet egy – igaz, sokak által kifogásolt – megoldás, hogy az elsődleges képjel forrása és a kijelző közötti elektronika két szomszédos képkocka közé beiktat egy vagy több plusz képkockát, amelyek információtartama köztes jellegű: egy algoritmus több-kevesebb sikerrel kiszámolja, hogy milyen lett volna a plusz képkockák tartalma, ha tényleg elkészültek volna a felvétel során. Ezt nevezik képinterpolációnak .

Ekkor a kijelzőre már megváltozott képfrekvenciájú jel kerül, hiszen az interpolált képkockák új (bár mesterséges, utólag előállított) információtartalmat hordoznak, így a frame rate már nem ugyanaz lesz, mint az eredeti forrásé.

Az átlagos PC monitorok szokásos frissítési frekvenciája manapság 60 Hz (kivéve a játékra szánt monitorokét), ami az LCD monitoroknál tökéletesen elegendő a villogásmentes megjelenítéshez – feltéve, hogy a monitor nem használ drasztikus mértékű háttérvilágítási-időcsökkentő és mozgáselmosódás-javító technikát (pl. LightBoost), ami a CRT-hez hasonló villogást okoz, mert akkor a 60 Hz kevés lehet. Az LCD “sample and hold” működése miatti mozgáselmosódás egyébként pusztán a frissítési frekvencia emelésével is arányosan csökken.

Egyre több 120 Hz-es, és ennél is nagyobb (144 Hz, 165 Hz, 180 Hz, 200 Hz, sőt 240 Hz) frissítési frekvenciájú monitor jelenik meg az egyre fejlettebb és gyorsabb játékokat játszó hardcore játékosok számára. A megadott frekvenciaértékek gyakran azt jelentik, hogy a monitor natív maximális frissítését fel lehet „húzni” nagyobb értékre (overclock). A nagy frissítési frekvenciákat akkor mondjuk „valódinak”, ha a bemeneten a monitor fogadni és feldolgozni tudja a hasonló képfrekvenciájú képtartalmat. Ez természetesen csak számítógépből kiadott jel lehet, hiszen semmilyen egyéb forrásból jelenleg nem kapunk még 120 kép/s-os képet sem (kivéve a nagysebességű videokamerákat, de ez nem ide tartozik).

A PC-játékok frame rate-je és a monitor frissítése

A monitorok frissítési frekvenciája egészen pár évvel ezelőttig fix érték volt, bár ezt a fix értéket gyakran át lehet állítani egy másik fix értékre (pl. 60 Hz-ről 80 Hz-re), de természetesen “menet közben” nem lehet változtatni. A fix frissítési frekvencia ma is általános mind a szokásos irodai munkára szánt, mind a professzionális célokra szolgáló (pl. grafikai munka, nyomdai előkészítés, videoszerkesztés stb.), nem beszélve a filmnézésről vagy fényképek feldolgozásáról.

Hosszú ideig a PC-játékok (játékosok) is megelégedtek a fix, bár 60 Hz-nél lehetőleg nagyobb frissítési frekvenciával. Említettük, hogy a játékok folyton változó frame rate-tel futnak, amelynek maximuma persze függ a PC erejétől (CPU, alaplap, GPU, grafikus memória), plusz a játékok bizonyos kiinduló beállításaitól, és persze attól, hogy hogyan programozták a konkrét játékot. A fix frissítési frekvencia és a változó frame rate értelemszerűen megjelenítési anomáliákhoz vezet, amelyek feloldására a grafikus kártyák két rivális fejlesztője, az Nvidia és az AMD komoly erőfeszítéseket tett, és ennek mára már láthatjuk az eredményét.

De maradjunk még  a fix frissítési frekvenciánál. Kézenfekvő azt mondani, hogy a függőleges szinkront bekapcsolva (V-Sync ON) próbáljuk meg szinkronban tartani a frame rate-et a frissítéssel. A játék azonban hol lelassul, hol felgyorsul. Amikor a frame rate meghaladja a frissítési frekvenciát, a GPU-nak vissza kell tartania képkockákat, ami a késleltetést (lag) növeli. (A 120 Hz-es vagy ennél nagyobb frissítési frekvenciák mellett ennek csökken a jelentősége.)

Ha azonban a frame rate éppen csökken, a GPU még nem tudja küldeni a következő kockát, amikor egy adott kocka kirajzolása már befejeződött. A GPU-nak valamit küldenie kell, ezért ugyanazt az adott kockát küldi még egyszer (esetleg többször) – a monitor tehát kétszer (vagy többször) rajzolja ugyanazt a képkockát. Ez a kép akadozásához, a mozgás egyenetlenségéhez vezet (stuttering). Nagy frissítési frekvencia mellett ez a jelenség alig vagy egyáltalán nem zavaró. Kivéve, ha a gép nem képes legalább közelítőleg tartani a szinkront a frissítéssel, ami éppen a nagyobb frissítési frekvenciáknál fordulhat elő, ha nem elég erős a PC.

Ha a kötött szinkron miatt zavaró a kép akadása vagy a késleltetés, akkor marad a függőleges szinkron kikapcsolása (V-Sync OFF), ahogy azt sok játékos megteszi, azonban ennek is van nem kívánt hatása a megjelenítésre. Miután így a szinkron megszűnik, a GPU az egymás utáni képkockákat az elkészülés változó ütemében küldi ki a monitornak. Ha pl. egy adott kocka kirajzolása a monitoron még nem fejeződött be, de a következő kocka renderelése már megtörtént, a monitor ezt az információt azonnal megkapja, és a kép kirajzolása ennek megfelelően – egy másik frame tartalma alapján – folytatódik. A következmény az ún. képtörés (tearing), amit a játékosok jól ismernek.

Összefoglalva: fix frissítési frekvencia mellett a függőleges szinkront bekapcsolva vagy kikapcsolva is felléphetnek zavaró mozgáshibák.

A monitor fix frissítési frekvenciája és a változó frame rate problémájára azonban van „igazi” megoldás, éspedig az ún. adaptív szinkron, a monitor teljes frissítési ciklusának dinamikus változtatása a változó frame rate ütemében. A teljes frissítési cikluson itt azt értjük, hogy az aktív „pásztázási” időn kívül, ami a bal felső pixel frissítésétől a jobb alsó pixel frissítéséig eltelik (és amit nem lehet változtatni), van egy kioltási periódus is (vertical blanking interval), amely a teljes frissítési időbe beleszámít. Normál esetben (fix frissítési frekvencia) a kioltási idő kb. 0,5 és 1 ms közötti, a felbontástól függően. Egészen a közelmúltig ezt a VESA szabványok határozták meg.

Ennek a függőleges kioltási intervallumnak a kellően széles határok közötti változtatásával a monitor „rávehető”, hogy alkalmazkodjon a pillanatnyi frame rate-hez, tehát végső soron ne legyen meghatározott, fix frissítési frekvenciája, miközben egy kép tényleges megjelenítési időtartama nem változik a frissítés alatt. Az elgondolás nagyon  kézenfekvő, így inkább azon kell csodálkoznunk, hogy nem korábban születtek meg a konkrét megoldások.

A fenti elvet alkalmazza az Nvidia 2014-ben kihozott G-Sync technikája, és az AMD nem egészen egy évvel később bejelentett FreeSync megoldása is, mely utóbbi a VESA korábbi Adaptive-Sync szabványán alapul, annak egyfajta bővítése. Természetesen mindkét módszernek vannak korlátai, a G-Sync 30 Hz és 144 Hz között működik, a FreeSync-nél pedig négy frekvenciaszegmensben tudja változtatni a frissítést (9 és 60 Hz, 17 és 120 Hz, 21 és 140 Hz, és 36 és 240 Hz között).

A G-Sync és a FreeSync között – a hasonló alapelv mellett – van néhány fontos különbség. A G-Sync-hez a monitorba épített külön célhardver szükséges ( lásd fenti kép  ), a FreeSync szoftveresen old meg mindent.

By | 2018-09-20T19:14:25+00:00 2018/09/17 |