معرفی و بررسی G-Sync و Free-Sync (هماهنگی کامل مانیتور و کارت گرافیک برای اجرای روان بازی ها)

برای بهره گیری از جزئیات تصویر بالا و همچنین اجرای روان بازی ها به کارت گرافیک های قدرتمند و البته گران قیمت نیاز دارید، اما در برخی موارد حتی با وجود بهره گیری از کارت گرافیک های سطح بالا، مشکلاتی در اجرای روان بازی ها وجود دارد. یکی از این مشکلات وقفه و عدم اجرای روان بازی ها در شرایطی است که کارت گرافیک و سایر قطعات سخت افزاری کامپیوتر شخصی شما توان کافی برای اجرای آن بازی دارد. در برخی موارد حتی مشکلات بیشتری مانند پرش تصویر یا دو تکه شدن تصویر به وجود می آید که به هیچ وجه قابل تحمل نخواهد بود. همگام سازی یا همزمانی مانیتور با کارت گرافیک به عنوان یک فناوری به نسبت جدید توسط دو شرکت NVidia و AMD معرفی گردیده و هم اکنون تجهیزات مورد نیاز آنها شامل کارت گرافیک و مانیتور های مخصوص نیز در بازار موجود است. در این مطلب قصد داریم به شکلی ساده و مختصر، شما را با این دو فناوری آشنا سازیم و به بررسی آنها بپردازیم.

 ابتدا بهتر است با ماهیت و هدف دو فناوری NVidia G-Sync و AMD Free-Sync آشنا شوید. این فناوری فریم ها را به صورت همزمان و همگام از کارت گرافیک به مانیتور منتقل می کند و در این روند انتقال هیچ تاخیر و تداخلی وجود ندارد. به همین دلیل بازی ها بدون کوچکترین مشکل مانند پرش یا تکه تکه شدن تصویر اجرا خواهند شد و برای اجرای روان بسیاری از بازی ها، نیازی به کارت گرافیک قدرتمندی ندارید. به طورحتم برای اجرای روان بازی ها با جزیئات گرافیکی استاندارد به حداقل 30 فریم در ثانیه نیاز دارید و در صورتی که جزئیات گرافیکی را به بالاترین سطح خود برسانید، تعداد فریم ها باید در حدود 60 فریم در ثانیه باشد. البته این مسئله و تعداد فریم ها در بازی ها متفاوت است، اما در حال حاضر بسیاری از بازی ها با محدود کننده فریم روی عدد 60 عرضه می شوند تا اجرای روان و بدون مشکل را تضمین کنند. دو فناوری نام برده می توانند زمانی مفید واقع شوند که کارت گرافیک شما قادر به ارائه بیش از 45 فریم در ثانیه نباشد و در چنین شرایطی برای بهره گیری از جزئیات تصویر بالا، نیاز به یک کار ت گرافیک قدرتمندتر خواهید داشت و در این مرحله G-Sync و Free-Sync به کمک شما خواهند آمد تا با همان کارت و تنظیمات گرافیکی، بازی محبوب خود را بدون مشکل اجرا کنید. هدف کلی این دو فناوری، به اجرای روان بازی ها با کارت گرافیک نه چندان مناسب و پس از آن ارائه کیفیت تصویر عالی با استفاده از کارت گرافیک قدرتمند است که هر دو مورد بر اساس قدرت کارت شما قابل ارائه خواهد بود. شرکت های تولید کننده مانیتور برای پشتیبانی از فناوری G-Sync باید مبلغ 100 دلار برای خرید چیپ ست اختصاصی انویدیا و همچنین خریداری امتیاز بهره گیری از فناوری پرداخت می کردند که در نتیجه سبب افزایش قیمت نهایی مانیتور می گردید. اما پس از مدتی با حضور AMD در این بخش و ارائه رایگان چیپ ست اختصاصی خود به تولید کنندگان، به سادگی مفهوم Free-Sync را تداعی کرد. در این شرایط AMD اعلام کرد که قیمت مانیتور های متداول با نمونه های مجهز به فناوری Free-Sync هیچ تفاوتی ندارد و شرکت های تولید کننده نباید هزینه اضافی بابت بهره گیری از آن دریافت کنند. مانیتور های متداول موجود در بازار به طور معمول از نرخ تازه سازی (Refresh Rate) برابر با 60 هرتز بهره می برند و این مسئله نشان می دهد که کارت گرافیک شما باید در هر ثانیه 60 فریم تولید کند تا بتوانید تصاویر با وضوح بالا و بدون وقفه مشاهده کنید. با یک حساب ساده می توان به این نکته پی برد که کارت گرافیک باید در زمان 16.7 میلی ثانیه (60/1 ثانیه) فریم جدیدی ارائه کند. در حقیقت صفحه نمایش شما باید 60 بار در هر ثانیه، فریم بافر را بخواند و اطلاعات موجود در آن را نمایش دهد. فریم بافر بخشی از حافظه گرافیکی است که در مدت زمان 16.7 میلی ثانیه باید فریم های بعدی را آماده نمایش کند و در صورتی که مشکلی از نظر کارت گرافیک یا مانیتور برای همزمانی و همگام سازی این مقدار وجود داشته باشد، تصاویر ارائه شده در بازی ها با مشکل روبرو می شود. هر چند ممکن است در شرایط عادی هیچ مشکلی از این لحاظ وجود نداشته باشد، اما با فعالسازی قابلیت V-Sync در بازی ها، کارت گرافیک و مانیتور باید در مدت زمان 16.7 میلی ثانیه، فریم بعدی را رندر کرده و آن را آماده نمایش کند که به طور حتم بسیاری از کارت گرافیک ها قادر به انجام حجم پردازشی در این سطح نخواهند بود. در صورتی که کارت شما قادر به پردازش فریم های جدید در زمان مشخص شده نباشد، فریم قبلی در بافر باقی می ماند و این مسئله نشان دهنده خواندن دوباره فریم ها می شود و در نتیجه برای نمایش یک صحنه جدید به زمان دو برابری (33.4=16.7×2 میلی ثانیه) نیاز خواهید داشت. در نتیجه باقی مانده فریم های قبلی در بافر و دو برابر شدن زمان همگام سازی، نرخ فریم در بازی ها از 60 به 30 کاهش خواهد یافت که در اجرای روان بازی ها به خصوص در جزئیات گرافیکی بالا به شدت تاثیر منفی می گذارد.

فعالسازی قابلیت V-Sync در بازی ها سبب می شود که فریم ها به صورت کامل رندر شده و در نهایت تصاویر بدون وقفه و پرش در اختیار کاربران قرار خواهد گرفت، اما در صورتی که کارت گرافیک شما قادر به ارائه نرخ فریم مورد نیاز نباشد، وقفه های آزار دهنده ای در بازی مشاهده می شود که به طور حتم برای گیمرها قابل تحمل نخواهد بود و به ناچار باید این قابلیت را غیر فعال کنند.

اگر فکر می کنید با غیر فعالسازی V-Sync همه چیز به بهترین شکل ممکن رقم خواهد خورد، سخت در اشتباه هستید، زیرا غیر فعالسازی آن سبب می شود که انتقال فریم جدید به بافر با نمایش فریم پیشین همزمان شده و تصاویر در بازی ها به صورت دو تکه نمایش داده می شود. همانطور که مشاهده کردید، فعالسازی و غیر فعالسازی V-Sync به صورت جداگانه مشکلات خاص خود را دارد و پیچیدگی در بهره گیری از آن سبب نارضایتی گیمرها گردیده است.

در صورتی که از مانیتور های 60 هرتز متداول در بازار استفاده می کنید، با دو مشکل مهم وقفه و دو تکه شدن تصویر روبرو خواهید بود و تنها در شرایطی که کارت گرافیک شما بسیار قدرتمند باشد، می توانید از این مشکلات تا حدودی رهایی یابید. اما با بهره گیری از دو فناوری G-Sync و Free-Sync دیگر نیازی نیست بین حالت وقفه و دو تکه شدن تصویر، یک حالت را انتخاب کنید و دیگر با این مشکلات روبرو نمی شوید. همچنین این دو فناوری به شما امکان می دهد که خود را به نرخ تازه سازی مانیتور محدود نکنید و ارتباط همزمان و همگام سازی شده با کارت گرافیک سبب می شود که تمامی فریم ها به صورت کامل از فریم بافر منتقل شود. درکنار این مورد، مانیتور بدون تاخیر فریم های رندر شده را نمایش می دهد و کارت گرافیک به سرعت عملیات رندر فریم های بعدی را ادامه خواهد داد. شاید با خود بپرسید که شرایط برای مانیتور های 120 و 144 هرتز به چه صورت خواهد بود؟

همانطور که در قسمت های گذشته اشاره شد، برای رندر یک فریم در مانیتور های 60 هرتز به 16.7 میلی ثانیه نیاز دارید، اما در مانیتور با نرخ تازه سازی 120 هرتز به زمان 8.33 میلی ثانیه نیاز دارید تا یک فریم جدید به نمایش درآید. این زمان برای مانیتور های 144 هرتزی به 6.94 میلی ثانیه کاهش می یابد که به خوبی نشان دهنده تفاوت با مانیتور های 60 هرتز است . افزایش نرخ تازه سازی در شرایطی که کارت گرافیک شما برای ایجاد فریم جدید با سرعت و کیفیت تصویر بالا مناسب نباشد، سبب می شود که زمان کمتری به نمایش دوباره فریم ها اختصاص پیدا می کند. در مانیتور های 60 فریم برای نمایش فریم جدید به 16.7 میلی ثانیه نیاز دارید و به طور حتم این مدت زمان بیش از 6.94 میلی ثانیه توسط کاربر قابل درک خواهد بود. همچنین با فعالسازی V-Sync زمان مورد نیاز برای رندر فریم و انتقال آن به بافر به حدود 33 میلی ثانیه افزایش می یابد، این در حالیست که با وجود دو فناوری جدید انویدیا و ای ام دی، با افزایش زمان روبرو نمی شویم و مشکلی برای اجرای روان بازی ها با کیفیت بالاتر به وجود نمی آید. اکنون به معرفی سخت افزار مورد نیاز برای بهره مندی از G-Sync و Free-Sync می رسم. ابتدا باید یک مانیتور مجهز به چیپ ست اختصاصی انویدیا یا ای ام دی خریداری کنید. این مانیتور ها به خروجی Display Port و چیپ ست اختصاصی این دو شرکت مجهز هستند و در کنار مانیتور، به کارت گرافیک یا پردازنده گرافیکی مناسب نیاز دارید. برای کارت گرافیک باید به این نکته اشاره کرد که لیست مشخص و دقیقی از محصولات انویدیا برای پشتیبانی از G-Sync وجود ندارد و به نظر نمی رسد این شرکت برنامه ای برای ارائه لیست دقیق داشته باشد. اما در سمت مقابل کمپانی AMD با ارائه یک لیست مشخص از کارت گرافیک و پردازنده های APU، تکلیف کاربران را به خوبی مشخص کرده است. برای پشتیبانی از قابلیت Free-Sync، باید از پردازنده های گرافیکی بر پایه معماری GCN 1.2 استفاده کنید، همچنین پردازنده های APU سری Kaveri شامل مدل های A10-7850K و A10-7700K از این فناوری پشتیبانی می کنند. همچنین تعداد یازده مانیتور با بهره گیری از چیپ ست اختصاصی AMD توسط این شرکت معرفی شده که همه آنها از وضوح تصویر یا از نرخ تازه سازی بالا بهره می برند و به نوعی همه آنها از صفحه نمایش های High-end بازار به شمار می روند.

برای تست دو فناوری از یک PC با مشخصات پردازنده Core i7-5960X، شانزده گیگابایت حافظه رم DDR4 و کارت گرافیک AMD R9 290X استفاده شده و همچنین درایور 15.3.1 که تا مدتی دیگر به صورت رسمی منتشر می شود برای فعالسازی و کارکرد صحیح فناوری Free-Sync روی سیستم نصب گردیده است. شاید تاثیر این فناوری در رزولوشن های پایین چندان قابل توجه نباشد، اما به طور حتم با وجود مانیتور با وضوح تصویر WQHD (رزولوشن 1440×2560 پیکسل) و تنظیمات گرافیکی Ultra به همراه فعالسازی anti-aliasing می تواند نفس کارت گرافیک را برای اجرای روان بازی ها به شماره اندازد. در چنین شرایطی فناوری G-Sync و Free-Sync کارآمد بوده و می تواند جان دوباره ای به کارت گرافیک برای اجرای روان بازی ها ببخشد که این مسئله در بازی هایی مانند فارکرای 4، بتلفیلد 4، کرایسیس 3 و واچ داگز مورد بررسی قرار گرفته است. در هر دو فناوری تفاوت قابل توجهی وجود ندارد و نمی توان یکی از آنها را برتر از دیگری دانست، اما AMD با معرفی کارت گرافیک و پردازنده های سازگار با این فناوری و همچنین در اختیار قرار دادن چیپ ست اختصاصی خود به صورت رایگان برای تولید مانیتور، توجه ویژه ای به گیمر ها برای استفاده آسان و با قیمت مناسب دارد. در شرایط فعالسازی V-Sync تعداد فریم ها به 40 تا 45 در هر ثانیه می رسد که برای اجرای بازی ها بدون دو تکه شدن تصویر مناسب نیست و به طور حتم با این مشکل مواجه می شوید. با فعالسازی Free-Sync اثری از این حالت وجود ندارد و به عنوان مثال زمانی که محیط بازی به یکباره تغییر می کند، مشکل دو تکه شدن تصویر به دلیل تغییر ناگهانی نرخ تازه سازی فریم ها مشاهده نمی شود. به عنوان مثال در بازی فارکرای 4و زمانیکه سوار خودرو می شوید با تغییر ناگهانی محیط بازی روبرو خواهید شد، اما با وجود فناوری اختصاصی AMD مشکلی از بابت اجرای روان بازی دیده نمی شود. همچنین نرخ فریم در دو بازی بتلفیلد 4 و کرایسیس 3 نیز با بهره گیری از فناوری اختصاصی AMD در بازه 40 تا 50 فریم در حال تغییر بود و بازی ها بدون مشکل وقفه و دو تکه شدن تصویر اجرا گردید. این شرایط به صورت مشابه برای فناوری اختصاصی انویدیا G-Sync نیز وجود دارد و مشکلات یاد شده به هیچ وجه مشاهده نگردید. به طور حتم با فراگیر شدن دو فناوری جدید انویدیا و AMD، باید با فناوری نسل گذشته V-Sync به طور کامل خداحافظی کنیم، زیرا با فعالسازی آن مشکلاتی برای اجرای روان بازی ها به وجود می آمد و این مسئله به هیچ وجه مطلوب گیمرها نخواهد بود.