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FreeSync: l’approccio di AMD al refresh rate variabile

Pagina 1: FreeSync: l’approccio di AMD al refresh rate variabile

Introduzione

L'evoluzione tecnologica, a volte, segue strade misteriose. Abbiamo dovuto mandare un uomo sulla Luna (1969) prima di realizzare che aggiungere delle rotelle a una valigia sarebbe stata una buona idea (brevetto di Bernard S. Sadow, 1970). Allo stesso modo, è dovuto passare più di un decennio dall'introduzione degli schermi LCD per far sì che realizzassimo che non c'era bisogno che i monitor funzionassero a una frequenza di aggiornamento (refresh rate) fissa.

Ma perché esistono gli LCD con refresh rate fisso? Prima di rispondere, vediamo come funziona oggi il segnale video. Negli anni '80 i tubi a raggi catodici (CRT) usati nelle TV avevano bisogno di una frequenza di aggiornamento fissa perché dovevano spostare fisicamente un cannone elettronico pixel per pixel, linea dopo linea e, una volta raggiunta la fine dello schermo, riposizionare il cannone all'inizio. Modificare il refresh rate "al volo" non era possibile. Tutti gli standard tecnologici che emersero negli anni '80, '90 e all'inizio del 2000 ruotavano attorno al concetto di refresh rate fisso.

Electron Gun

Lo standard più importante coinvolto nel controllo del segnale che va dalla GPU (Graphics Processing Unit) al display si chiama Coordinated Video Timings (CVT e anche i suoi cugini Reduced Blanking, CVT-R e CVT-R2), al quale, nel 2002-2003, subentrò al Generalized Timing Formula più orientato alla tecnologia analogica (era lo standard dal 1999). Da allora CVT è diventato il segnale standard, dalla vecchia interfaccia DVI alla nuova DisplayPort.

Come il predecessore Generalized Timing Formula ("GTF"), CVT opera sulla base di un pixel clock fisso. Il segnale include gli intervalli di blanking orizzontale e verticale, e la frequenza orizzontale e verticale. Lo stesso pixel clock – che insieme ad altri fattori determina il bandwidth dell'interfaccia – è negoziato una sola volta e non può essere modificato facilmente al volo. Può essere cambiato, anche se ciò solitamente fa andare fuori sincronia la GPU e il display. Pensateci quando cambiate la risoluzione del vostro monitor dal sistema operativo o se provate l'opzione "pixel clock overclocker" del software PrecisionX di EVGA.

Nel caso dell'interfaccia DisplayPort, gli attributi del flusso video – insieme all'informazione usata per rigenerare il clock tra GPU e display – sono inviati come cosiddetti attributi "main stream" a ogni VBlank durante l'intervallo tra le immagini.

Gli LCD erano realizzati attorno a questo ecosistema tecnologico e perciò ne adottavano molti degli approcci: refresh rate fisso, aggiornamento dello schermo pixel dopo pixel, linea dopo linea – rispetto a un refresh globale con una singola passata – e così via. Inoltre, per semplicità, gli LCD avevano storicamente una retroilluminazione fissa per controllare la luminosità.

Il refresh rate fisso ha conferito agli LCD altri benefici che solo più recentemente hanno iniziato a essere messi a frutto. Dato che il tempo tra ogni immagine è noto in anticipo, si possono implementare facilmente delle tecniche di "overdrive" che riducono il tempo di risposta reale dello schermo, minimizzando l'effetto ghosting (scia). Inoltre la retroilluminazione LCD può essere a impulsi anziché sempre attiva, portando a una minore persistenza dei pixel al livello di luminosità impostato. Entrambe le tecnologie sono note con termini specifici dei produttori, ma "pixel transition overdrive" e "LCD backlight strobing" si possono considerare le terminologie generiche.

Nota: Per riferimento, sappiate che le schede GTX 980 di Nvidia supportano un pixel clock fino a 1045 MHz (da non confondere con le frequenze di core e memoria), permettendo una risoluzione massima teorica o un refresh per ogni connettore di 5120×3200 pixel a 60Hz. Non possiamo confermare quale sia il pixel clock massimo della Fury X di AMD, ma sospettiamo sia simile e in ambedue i casi è probabilmente superiore a quello di cui avrete bisogno negli anni a venire.

Perché gli schermi con un refresh fisso sono un problema?

Tearing Ghosting Comparison With Text

Una caratteristica intrinseca delle GPU è che renderizzano immagini a frequenze variabili. Storicamente gli LCD mostrano le immagini a schermo a cadenza fissa. Perciò, fino a poco tempo fa, i giocatori PC avevano solamente due opzioni a disposizione:

  • Sincronizzare la velocità della GPU a quella dell'LCD e duplicare le immagini quando necessario – ossia attivare il V-Sync, mossa che porta ad avere stuttering e lag.
  • Non sincronizzare la velocità di GPU a quella dell'LCD, e inviare aggiornamenti d'immagini a metà del ciclo di aggiornamento – disabilitare il V-Sync, cosa che porta a soffrire di screen tearing.

Senza le tecnologie G-Sync o FreeSync non c'è soluzione ai compromessi illustrati qui sopra e i giocatori sono costretti a scegliere il minore dei mali.