Adaptive-Sync

La tecnologia FreeSync di AMD si sta diffondendo sul mercato, seguendo le orme di Nvidia G-Sync. Perché è così importante? Abbiamo fatto le nostre prove, collaborato con Acer e parlato con AMD per scoprirlo.

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a cura di Tom's Hardware

Le basi

Grazie a Bill Lempesis, direttore esecutivo di VESA, abbiamo potuto recensire la specifica DisplayPort 1.3 e avere un'anteprima di una bozza del futuro aggiornamento di Adaptive-Sync, che ci si attende sarà integrato come specifica opzionale al precedente standard. Nel maggio 2014 un'aggiunta simile fu fatta allo standard DisplayPort 1.2a – la prima volta in cui si è parlato di Adaptive-Sync come di uno standard industriale.

In generale, l'aspetto principale di Adaptive-Sync è che è opzionale. A nessun membro VESA è richiesto d'implementare o supportare Adaptive-Sync. La routine di certificazione è separata da quella della DisplayPort stessa. A oggi l'Adaptive-Sync non ha nemmeno il proprio logo! Avere un monitor o una GPU con una connessione DisplayPort non è di per sé garanzia che supporterà Adaptive-Sync. Come tutti gli standard opzionali, i consumatori rischiano di rimanere confusi se non informati adeguatamente.

L'Adaptive-Sync funziona facendo leva su una caratteristica opzionale dello standard DisplayPort. Dicendo al display di ignorare gli attributi "main stream" può usare efficacemente i periodi Vblank variabili, creando un refresh rate variabile.

Adaptive-Sync e lo standard FreeSync basato su di esso richiedono che venga indicato un determinato intervallo nel quale uno schermo può operare con aggiornamento variabile, ad esempio da 30 a 144 Hz. Questo intervallo è determinato dalle capacità del pannello LCD e dallo scaler, non dalla GPU. La GPU è richiesta per produrre frame rate che restino all'interno di quell'intervallo di refresh. Come avrete avuto modo di vedere, questo intervallo potrebbe non essere, e tipicamente non è, pari all'estensione del refresh rate dello schermo stesso. Ad esempio un display capace di operare a un refresh rate fisso tra 24 Hz e 144 Hz potrebbe offrire un intervallo variabile da 35 a 90 Hz.

Lo standard Adaptive-Sync non dice come il sistema dovrebbe comportarsi quando il frame rate finisce al di fuori dell'intervallo supportato (sotto i 30 FPS o sopra i 144 FPS nel caso di un intervallo da 30 a 144 Hz), salvo per l'implicita affermazione che la frequenza di aggiornamento non dovrebbe andare sopra o sotto quell'intervallo. Determinarlo è compito dell'accoppia GPU - driver.

In definitiva lo standard Adaptive-Sync è eccezionalmente "leggero". Dopotutto, l'intera aggiunta alle specifiche copre "solo" due pagine. Soprattutto perché è opzionale, è improbabile che si verifichi una rapida transizione verso la standardizzazione del refresh rate variabile, come vorrebbero molti videogiocatori.

Ecco dove sta il trucco

Due tra le caratteristiche più interessanti che troviamo negli LCD moderni sono il "pixel transition overdrive" e, in alcuni dei pannelli più recenti, "l'illuminazione stroboscopica".

Entrambe le tecnologie migliorano nettamente il tempo di risposta degli schermi LCD e riducono la persistenza dell'immagine, contenendo l'effetto ghosting che affliggeva i vecchi schermi LCD. Se siete abbastanza fortunati da essere più giovani di noi e non avete mai giocato a uno sparatutto su uno schermo CRT, vorrete provare uno di questi nuovi schermi con retroilluminazione stroboscopica. Si avvicinano a quell'esperienza - e pesano 20 chili in meno!

L'immagine di seguito è la migliore che abbiamo trovato per caratterizzare il motion blur a differenti impostazioni. I diritti dell'immagine sono di testufo.com.

motion blur from persistence

I refresh rate variabili rappresentano un'eccezionale sfida per le due summenzionate tecnologie. Il problema è che storicamente funzionavano sull'assunto che il tempo di rendering delle immagini era noto. In uno scenario con refresh rate fisso, diciamo pari a 60 Hz, ogni frame dura 1/60 = 16,7 millisecondi. In questo modo le tensioni possono essere superate e la retroilluminazione può essere attivata mantenendo colori e un livello di luminosità globale coerenti.

Con FreeSync e G-Sync il display non sa quando arriverà l'immagine successiva o per quanto il frame attuale sarà visualizzato. Di conseguenza, non può facilmente operare sulle tensioni dei pixel senza ottenere risultati strani. Non può dare un impulso luminoso a comando in quanto la luminosità dello schermo varierebbe in modo imprevedibile con il refresh rate che muta dinamicamente. Affinché queste tecnologie funzionino, lo scaler del display dovrebbe indovinare quando arriverà la prossima immagine e operare di conseguenza.

I produttori di schermi hanno iniziato solo di recente a implementare il cosiddetto overdrive del refresh rate variabile per cercare di risolvere questo problema. Abbiamo parlato dell'implementazione di Nvidia in "Nvidia G-Sync funziona in modalità finestra e sbarca sui notebook". Asus e i suoi partner OEM hanno aggiunto qualcosa di simile nello schermo MG279Q FreeSync. L'Acer XG270HU dice di supportare l'overdrive con il FreeSync, ma richiede un aggiornamento del firmware e la versione che abbiamo provato non l'aveva, sfortunatamente.

Il principio operativo dell'overdrive del refresh rate variabile è piuttosto semplice. Lo scaler del display cerca di indovinare il tempo di arrivo del frame successivo basandosi sui tempi dei frame precedenti e varia, di conseguenza, il setpoint della tensione overdrive - più alto per frame time brevi e più basso per frame time più lunghi. La cosa peggiore che può accadere, dopotutto, è avere più ghosting di quello ideale e in qualche modo colori meno accurati durante le scene in movimento. In ogni caso funziona meglio rispetto alla completa disattivazione dell'overdrive.

L'illuminazione stroboscopica variabile è più difficile da dominare da un punto di vista ingegneristico e, nel momento in cui scriviamo, nessun OEM menziona la possibilità di avere schermi con ampiezza d'impulso stroboscopico variabile. Se una bassa persistenza dei pixel - per minimizzare il motion blur - è la vostra preoccupazione maggiore, probabilmente dovrete mettere da parte il pensiero di usare G-Sync/FreeSync per i mesi, se non gli anni, a venire.

asus mg279q

Un'altra sfida riguarda la modalità in finestra. Sul desktop di Windows generalmente non c'è bisogno di avere un refresh rate variabile. Tale soluzione è utile quando giocate a titoli 3D o usate applicazioni accelerate dalla GPU. Ai primi di solito si gioca in modalità a pieno schermo, e i driver video sono abbastanza intelligenti da riconoscere quando un'applicazione a pieno schermo prende il sopravvento sul manager delle finestre di Windows, in modo da abilitare il refresh rate variabile.

Che cosa succede se volete invece lavorare o giocare nella modalità in finestra? Il manager delle finestre è ancora chiamato a gestire la composizione del desktop, e così siete ancorati a un refresh rate fisso. Al momento G-Sync permette il funzionamento del refresh rate variabile all'interno della modalità in finestra. AMD sta lavorando su questa soluzione ma non ha fissato una tempistica per la sua implementazione.

G SyncWindowedMode

La nostra esperienza con il G-Sync in modalità finestra non è stata ottimale. Alcune applicazioni funzionano meglio di altre, ma ad esempio Kerbal Space Program fa sfarfallare l'intero desktop fino al punto che vorrete disabilitare il G-Sync. Il flickering in altre applicazioni è meno estremo.