显卡和显示器的同步技术

创作时间:

作者:

@小白创作中心

显卡和显示器的同步技术

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/qq_15792541/article/details/145652284

显卡和显示器的同步技术是提升游戏和视频体验的关键。本文将详细介绍V-Sync（垂直同步）、VRR（可变刷新率）、G-Sync（Nvidia）和FreeSync（AMD）等技术的概念、原理和应用场景，帮助读者更好地理解这些技术的工作方式及其优缺点。

学习目标

V-Sync（垂直同步）
VRR（可变刷新率）
G-Sync（Nvidia）
FreeSync（AMD）
无同步：关闭同步技术，显卡和显示器各自发挥；
应用场景对比分析

学习实践

控制开启
V-Sync：OpenGL可以通过
glfwSwapInterval(1)
控制开启 V-Sync（1 表示开启，0 表示关闭）
VRR：
OpenGL如何控制显卡帧率（无上限、有上限）

基础概念

显卡帧率：显卡每秒生成的画面帧数，一般以FPS（Frame Per Second）为单位，例如60FPS相当于1s内能绘制60帧的画面，帧率越高，显卡每秒生成的画面数量就越多，整体画面看起来就越流畅；
刷新率：显示器每秒更新屏幕内容的次数，一般以Hz（赫兹）为单位，例如60Hz相当于显示器每秒刷新屏幕60次

V-Sync（Vertical Sync, 垂直同步）

背景：显卡帧率和显示器刷新率不一致，显卡在后缓冲区绘制完成后进行前后缓冲切换，而显示器刚此时还在读取前缓冲区数据进行屏幕绘制，最终导致画面撕裂问题
思路：显卡等显示器刷新
方案：显示器在每帧刷新完成后再通知显卡进行前后缓冲切换，确保屏幕每次刷新时都只会读取同一帧的数据
适用场景：显卡帧率 > 显示器刷新率
问题：延迟和卡顿
输入延迟：简单来所就是未开启V-Sync，对于高帧率的显卡在低刷新率的显示器上，即使画面撕裂，但显示器部分画面数据还是能以显卡最近一次绘制结果为准，但开启V-Sync后只能受限于显示器刷新率；
帧率下降：如果显卡的帧率低于屏幕刷新率，那V-Sync会导致帧率下降的问题，例如显卡帧率只能达到50FPS，在刷新率为60Hz的显示器中，最终被V-Sync将帧率锁定到30FPS（显示器一帧刷新完成后显卡还未完成渲染，因此显示器又开始下一帧的刷新，即使显卡完成渲染后也只能等显示器第二帧刷新完成）

VRR（Variable Refresh Rate, 可变刷新率）

背景：解决V-Sync中帧率低于刷新率时的延迟和卡顿问题
思路：显示器等显卡刷新
方案：显示器每次刷新完成后进入等待状态，等显卡绘制完成前后缓冲区交换后，显示器再开始执行刷新
适用场景：显卡帧率 < 显示器刷新率，一般高刷新率的显示器能让VRR的生效区间更广；

应用场景对比分析

组合方式适用场景优缺点
仅开启 V-Sync 显示器不支持 VRR，且显卡帧率稳定避免屏幕撕裂可能引入输入延迟
仅开启 VRR 显示器和显卡支持 VRR 动态避免屏幕撕裂无输入延迟最佳体验
同时开启 V-Sync + VRR 不建议 VRR 功能受限可能增加输入延迟
关闭 V-Sync，关闭 VRR 追求高帧率，容忍屏幕撕裂无限制帧率可能出现屏幕撕裂