G-Sync及Free Sync深入分析

NVIDIA G-sync：另辟蹊径的急先锋

NVIDIA是较早关注显示器和显卡频率动态匹配的厂商。在去年10月，NVIDIA就公布了G-Sync，并作为NVIDIA Kepler架构的一种特色技术进行宣传。但直到前不久，G-Sync技术才被NVIDIA推向前台，开始进入实际应用阶段，这是为何？

实际上，这跟显示器匹配能力有关。NVIDIA之前推广3D VISION技术时，市场上就出现了很多刷新率达到120Hz甚至144Hz的显示器产品，刷新频率上已经满足需求。不过受制于当时主流的显示器接口规范，对V-Blank信号可控性支持力度不佳。无论是VGA、DVI还是HDMI，都无法完成对V-Blank信号的调节，这就达不到通过调节V-Blank信号，来让显示器动态刷新的目的，也就无法适应显卡的动态画面输出。为了在目前的显示器上启用G-Sync技术，NVIDIA只有另辟蹊径地使用了折中设计方案，为这些高刷新率的显示器推出了一种名为G-Sync扩展卡的设备。这个设备上有一颗芯片用于接收、同步来自GPU的帧率信息，另外还设置了768MB的存储空间用于刷新和存储画面信息。G-Sync扩展卡可以自行改装加入显示器，也可以由厂商批量采购，在产品出厂前就将其预先加装在显示器中。

支持NVIDIA显卡的G-Sync显示器已经正式上市销售。

NVIDIA的G-Sync卡，可以加装在显示器中，实现显示器的动态刷新帧率。

G-Sync升级模块全套产品。 

此前展示得多的Free Sync系统，基本都是使用AMD GCN1.1架构显卡的笔记本电脑。而今年ComputeX上，AMD倒是带来了更直观的DIY系统展示。这得益于DP 1.2a的实用化，至于普及估计还得不少时间。

在使用了G-Sync扩展卡后，一台高刷新率显示器就可以和GPU的帧率进行动态联动，实现对刷新率的动态控制。NVIDIA的G-Sync技术所规定的帧数上下限分别为30Hz到144Hz。30Hz对应的游戏帧率就是30帧/秒，NVIDIA认为每秒30帧以下的画面更新速度将会非常卡顿，从而使游戏失去可玩性，所以低及格线便是30Hz。至于144Hz的上限，却是受制于目前显示器制造工艺的极限。

在这里也许有玩家会质疑这种另辟蹊径的方式，会不会因为添加第三方硬件而导致一些别的问题？由G-Sync的技术存原理我们可以推测，由于需要额外的硬件来缓冲、同步帧率信息，不可避免地会给系统带来延迟。但NVIDIA表示这个延迟低到难以察觉，对游戏实时性几乎没有影响，实际使用中玩家们基本上不需要担心这个问题。相对于此，中间件暂时不能处理音频信号的特殊性显得更值得玩家们关注。由于G-Sync扩展模块对DisplayPort信号的截流，原本DisplayPort接口中可能存在的音频信号无法处理，将被直接丢弃。对于这个问题，NVIDIA给出的回应是“影响不大”，因为目前的显示器自带的音箱音质都难以满足游戏玩家的需求。当然，NVIDIA也考虑改进G-Sync扩展模块。不出意外的话，下一代的G-Sync扩展模块中将重新具备分离音频信号的能力。

AMD Free Sync：真有免费的午餐？

在NVIDIA推出了G-Sync后，AMD也推出了Free Sync技术。从其命名就能看出一些定位或者说策略上的不同，Free Sync自然打的是免费牌。NVIDIA的G-Sync需要额外的组件，或者更换支持G-Sync的显示器，这会显著增加成本。而Free Sync在AMD的宣称中则是完全免费的。这瞬间引起了众多玩家的关注，Free Sync是如何做到的，这套系统真的免费吗？

从技术原理上来说，Free Sync和G-sync其实基本上一样，都是通过显卡主动出击，以实时帧率为基础，控制V-Blank实现对显示器刷新频率的动态调控。相对NVIDIA的G-Sync来说，Free Sync的大改变则是集成化和标准化。这源自AMD的开放态度，AMD并没为Free Sync设置认证和授权门槛，有心的厂商或者组织都可以将其纳为己用。这终让Free Sync成功被视频电子标准协会（Video Electronics Standards Association，VESA）垂青，将其纳入到DisplayPort 1.2a接口的标准规范中。

虽说现在DisplayPort 1.2a接口还没有普及到显示器中，但随着产品发展，这是必然趋势。根据AMD宣称，只要GCN1.1之后架构的AMD显卡都能提供对Free Sync的支持，这意味着自此以后的AMD显卡，搭配任意具备DP1.2a接口的显示器都能获得Free Sync功能。相比NVIDIA当前还需要特殊模块，或者特别型号的显示器搭配来说，这怎能不让人心动？而这种理想状态下没有额外投入的组建方式，也就应该是AMD宣称Free的主因。

除此之外，AMD的Free Sync还有另一大特色极为惹人关注。相对于NVIDIA的G-Sync，Free Sync显得更加灵活。虽说G-Sync支持30～144Hz的刷新率，理论上并不排斥高刷新率只有60Hz的显示器。但实际产品却并非如此，无论是二次开发的难度还是产品定位的角度，都让当前出现的G-Sync显示器选择了144Hz的高水平。而Free Sync在规格制定之时，就已经深度优化了刷新率的匹配问题。其支持包括36Hz～240Hz、21Hz～144Hz、17Hz～120Hz及9Hz～60Hz在内的多种频段，无论厂商将其搭配在那种定位的显示器上都不会有难度。只要有DisplayPort 1.2a接口，无论是入门的60Hz产品，还是高端的144Hz型号，甚至是未来可能会大面积推广的240Hz超高端产品，都来者不拒地支持Free Sync特效。

特性虽好，但遗憾的是目前所有的桌面显示器都不能支持Free Sync，因为DisplayPort 1.2a规范普及到实际产品中还需要相当长的时间，而当前版本的DisplayPort接口不支持对V-Blank的调节。而这，也是为何AMD在演示Free Sync时基本都使用笔记本电脑的原因。因为2008年的eDP 1.0标准就可以支持对V-Blank的调节，因此一些通过eDP接口连接显示器的笔记本电脑成为当前少数能体验到Free Sync魅力的平台。

这样看来，AMD的Free Sync免费大餐并不好入口，除了准备好足够预算，等待支持DisplayPort 1.2a接口的显示器上市以外，我们还能怎么办呢？

总结：封闭与开源的战争才刚刚开始

上文我们分析了画面之所以不稳定的原因，以及根本的解决方法，AMD和NVIDIA都给出了各自的解决方案。对心急的玩家来说，NVIDIA的G-Sync是当前的唯一选择。AMD方面，Free Sync的大面积普及还需要时间。

尤其需要注意的是，虽然可变刷新率技术的原理，从理论上说上和应用的关系不大。但考虑到目前游戏设计的复杂性和游戏引擎的多样性，无论是G-Sync还是Free Sync或多或少都会遇到一些游戏兼容性问题。G-Sync和Free Sync对全屏幕游戏的支持应该非常出色，因为这个时候游戏独占系统资源，系统不需要考虑其它的应用。但游戏以窗口大化或者窗口模式运行呢？如果游戏多开呢？如果在开启游戏的时候同时在看视频呢？这些复杂的应用环境下，究竟是G-Sync还是Free Sync的兼容性更出色只能等待以后实践出真知。

就行业角度来说，画质稳定技术无疑才刚刚起步，然而一场有些类似于移动互联领域苹果与安卓之争的战斗已经悄悄打响。NVIDIA封闭的G-Sync能大程度地保障用户体验的统一、优秀。但发展过程中却也必定受到封闭的局限，产品的丰富程度和成本控制可能难以和开放的Free Sync相抗衡。Free Sync的开放特性能更容易地获得支持，加上VESA将其纳入接口的标准规范，其普及率应该会在DisplayPort 1.2a出现后迅速飙升。尤其是面对4K显示系统，4K是显示器的发展方向，在当前技术水平下，4K显示器的刷新率难以在短时内突破60Hz。G-Sync产品若不想办法兼顾更多刷新频段，那Free Sync将凭借灵活的兼容性独占鳌头。当然，开放也有代价，AMD很难保证每一套Free Sync方案都能给用户带去佳游戏体验。至于终结局，我们很难预料，就像现在的苹果、安卓之争都还依旧没有定论一样。究竟是NVIDIA的G-Sync技高一筹，还是AMD的Free Sync更加惹人喜爱，还是让我们拭目以待二者的实际市场表现吧。