تک پدیا: فناوری VSync چیست و به چه دردی می‌خورد؟

امکان ندارد اهل بازی‌های ویدیویی باشید و تا به حال نام یا عبارت VSync به گوشتان نخورده باشد! امروز در قسمت دیگری از تک پدیا با شما هستیم تا از 0 تا 100 فناوری VSync بگوییم و شما را به صورت کامل با کارکرد و فایده آن آشنا کنیم. با لیون تک در ادامه مطلب همراه باشید.

VSync در اصل یک فناوری هماهنگ‌ساز برای پردازنده‌های گرافیکی، بازی‌های ویدیویی و نمایشگرها است. جدا از فناوری‌های جدید‌تری که امروزه برای هماهنگ‌سازی تصویر استفاده می‌شود، VSync همیشه یک گزینۀ مهم برای بسیاری از گیمرها به حساب می‌آید. اما VSync دقیقاً چیست؟ چه کاربردی برای گیمرها و به صورت کلی، کاربران دارد؟

فناوری VSync چیست؟

VSync یا Vertical Sync یک فناوری گرافیکی است و تنها کاری که انجام می‌دهد، هماهنگ‌سازی نرخ فریم یک بازی ویدیویی با نرخ بروزرسانی (تعداد دفعاتی که نمایشگر در یک ثانیه آپدیت می‌شود) نمایشگر است. این فناوری قدیمی و نام آشنا، برای اولین بار توسط تولید کنندگان کارت گرافیک توسعه پیدا کرد و از همان زمان ابداع تا به حال، راه کاربردی و هوشمندانه‌ای برای خلاص شدن از دست پدیده پارگی تصویر یا Screen Tearing در نظر گرفته می‌شود.

اما پیش از این که کار VSync را به شکل دقیق توضیح دهیم، بیایید ببینیم پدیده پارگی تصویر چیست؟‌ پدیدۀ پارگی تصویر یا Screen Tearing زمانی رخ می‌دهد که نرخ فریم بازی با نرخ بروزرسانی (Refresh Rate) نمایشگر یا تلویزیون، همخوانی و تطابق نداشته باشد. در این حالت، نمایشگر تنها قادر است بخش‌های ناقصی از فریم تولید شده به وسیله پردازنده گرافیکی را نمایش دهد و پدیده‌ای شبیه به تصویر مقابل به‌ وجود می‌آید.

از پارگی تصویر جلوگیری کنید

پدیدۀ پارگی تصویر ممکن است در هر زمانی رخ دهد اما معمولاً زمانی به خوبی دیده می‌شود که حرکات سریعی را درون تصویر مشاهده کنیم. به عنوان مثال، زمانی که بازی با نرخ فریم بالاتری نسبت به توان مانیتور برای بروزرسانی تصویر اجرا می‌شود، این پدیده به چشم می‌آید یا زمانی که نرخ فریم به‌طرز محسوسی تغییر می‌کند و نمایشگر نمی‌تواند به سرعت خود را با آن تطابق دهد، پدیدۀ مذکور مشاهده می‌شود. پارگی تصویر در بازی‌هایی که ریتم سریع دارند یا عناصر عمودی (مانند درخت، ساختمان‌ها و ورودی‌ها) در محیط آن‌ها وجود دارد، بیش از پیش حس می‌شود. زمانی که این پدیده رخ می‌دهد، خطوط عمودی و افقی همردیف نمی‌شوند، حس غوطه‌وری از تجربه گیمر حذف شده و یک بازی زیبا، زشت به نظر می‌رسد.

VSync چگونه کار می‌کند؟

حالا که دریافتیم پدیده پارگی تصویر دقیقاً چیست، می‌توانیم به سراغ اصل مطلب برویم. کار VSync در اصل، از بین بردن همین مشکل است. VSync اول از همه خروجی نرخ فریم را به لطف کارت گرافیک، به نرخ بروزرسانی نمایشگر محدود می‌کند (مثلاً 60 هرتز، مگر این که نمایشگری با نرخ بروزرسانی بیشتر داشته باشید). این کار باعث می‌شود تا با نرخ فریم‌های بالاتر از نرخ بروزرسانی نمایشگر، طرف نباشیم.

اما VSync دقیقاً چگونه این کار را انجام می‌دهد؟ فناوری VSync در واقع مانعی برای پردازنده گرافیکی (GPU) تعیین می‌کند که تا زمانی که نمایشگر، یک دوره بروزرسانی را به سرانجام نرسانده، پردازنده گرافیکی هیچ کاری فراتر از حافظه صفحه انجام ندهد. به بیان ساده‌تر، تا زمانی که نمایشگر آماده نباشد، هیچ اطلاعات اضافه‌ای برای آن فرستاده نخواهد شد. پس از ترکیب فرآیند‌های بافر دوتایی (Double Buffering) و ورق زدن صفحه (Page Flipping)، وی سینک تنها زمانی که صفحه نمایش، یک دوره و چرخه بروزرسانی را کامل کند، تصاویر فریم را هماهنگ می‌سازد؛ بنابراین، زمانی که وی سینک فعال است، به هیچ عنوان نباید پدیدۀ پارگی تصویر را Screen Tearing را مشاهده کنید.

آیا VSync تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند؟

VSync تنها برای کمک به مشکل پارگی تصویر به کار می‌آید و این کار را تنها با محدود کردن نرخ فریم در مواقع لازم انجام می‌دهد. زمانی که نمایشگر شما نتواند با نرخ فریم هر بازی ویدیویی یا عنوانی ارتباط برقرار کند، VSync می‌تواند تفاوت بزرگی ایجاد کند. با این حال، VSync نمی‌تواند رزولوشن شما را بهبود ببخشد یا رنگ و میزان نور صفحه نمایش شما را ارتقا دهد. این در واقع یک فناوری پیشگیری کننده است که طراحی شده تا یک مشکل خاص را متوقف کند و در جهت بهبود آن، کاری انجام نمی‌دهد. همچنین باید بگوییم که VSync حتی به عملکرد بازی شما نیز آسیب می‌رساند!

زمانی که فناوری VSync فریم‌های شما را مجبور به کامل رندر شدن پیش از نمایش آن‌ها روی نمایشگر می‌کند، نرخ فریم شما ممکن است با مشکلاتی مواجه شود و در بهترین حالت ممکن، نرخ فریم بازی شما به نرخ بروزرسانی مانیتور، محدود گردد. در برخی از بازی‌های رقابتی که نرخ فریم بالاتر ممکن است به افزایش لگ ورودی (Input Lag) منجر شود، ممکن است حتی عملکرد شما را در آن بازی به خصوص، تحت تاثیر قرار دهد.

برای فعال کردن فناوری VSync به چه چیزی نیاز است؟

برای استفاده از فناوری VSync، نیازی به استفاده از یک نمایشگر خاص نیست؛ این فناوری طراحی شده تا با انواع و اقسام صفحه‌های نمایش کار کند. البته شما برای استفاده از VSync به کارت گرافیکی نیاز دارید که از آن پشتیبانی کند اما تمام کارت‌ها در نسل جدید، از این فناوری پشتیبانی می‌کنند و آن را در ساختار پایه و اساس خود دارند. VSync سال‌های بسیاری است که در دنیای بازی‌های ویدیویی نقش‌آفرینی می‌کند و هر دو شرکت انویدیا (Nvidia) و AMD که امروزه غول‌های سازندۀ پردازندۀ گرافیکی محسوب می‌شوند، امکان انتخاب آن را در تمام بازی‌ها با استفاده از درایورهای خود به کاربر می‌دهند.

با این حال، اگر ترجیح می‌دهید تنها در برخی از بازی‌ها از فناوری VSync بهره بگیرید، تقریباً تمام عناوین گزینه فعال یا غیر فعال کردن آن را در منوی تنظیمات گرافیکی به کاربر می‌دهند.

آیا VSync مشکلاتی دارد؟

در همین ابتدا باید بگوییم که در دوره و زمانه امروزی، VSync به هیچ عنوان یک راه‌حل مطمئن و بی‌نقص را در اختیار شما قرار نمی‌دهد و حتی اگر مزایای مهم خود را داشته باشد، ممکن است تجربۀ نهایی شما از یک بازی ویدیویی را تحت تاثیر قرار دهد. همانطور که پیش از این توضیح دادیم، زمانی که نمایشگر و بازی مورد نظر، در هماهنگ شدن با یکدیگر مشکل داشته باشند، VSync نرخ فریم را تا جایی پایین می‌آورد تا این هماهنگی ایجاد شود. این عمل ممکن است به اینپوت لگ و Stutter (سکته‌های ناگهانی) منجر شود که در نهایت تجربه بازی را بدتر می‌سازند.

همین موضوع سبب می‌شود تا بگوییم اگر اهل بازی‌های رقابتی و با ریتم سریع (مانند عناوین شوتر و مبارزه‌ای) هستید، فعال کردن VSync شاید ارزشش را نداشته باشد. یک گزینه و تنظیمات دیگر برای VSync وجود دارد که بافر سه‌گانه (triple buffering) نامیده می‌شود. این روش با این که ممکن است برخی از مشکلات VSync دابل بافر را حل کند، اما تقاضای بسیاری برای GPU به وجود می‌آورد و اینپوت لگ را نیز افزایش می‌دهد. بنابراین هیچ ضمانت و اطمینانی برای VSync تریپل بافر وجود ندارد.

وی سینک سازگار و سریع چیست؟

در این مرحله، همه چیز پیچیده‌تر و جالب‌تر می‌شود. شرکت‌های سازندۀ پردازنده گرافیکی، به خوبی از مشکلات احتمالی و نقاط ضعف فناوری وی سینک، خبر دارند و به همین دلیل است که از همان ابتدا، نسخه‌های بهبود یافته‌ای را برای آن توسعه می‌دادند. هم‌اکنون اگر به کنترل پنل GPU خود بروید، بدون شک گزینه‌های هماهنگ‌سازی مختلفی را برای انتخاب مشاهده می‌کنید. اما اشکال پیشرفته VSync دقیقاً چه هستند؟

وی سینک سازگار (AdaptiveSync):

وی سینک سازگار در واقع پیشرفتی است که شرکت انویدیا برای فناوری VSync به ارمغان آورده است. در این حالت، نرخ بروزرسانی حداکثری نمایشگر در نظر گرفته می‌شود؛ اگر نرخ فریم بازی بیشتر یا مساوی نرخ بروزرسانی باشد، VSync فعال می‌شود. اما اگر نرخ فریم پایین‌تر از نرخ بروزرسانی نمایشگر قرار بگیرد، وی سینک غیر فعال می‌گردد. وی سینک سازگار برای بازی‌های کنسولی به دفعات استفاده شده و نتایج نه چندان خوبی را به همراه داشته است. در این حالت، زمانی که بازی شما با افت فریم مواجه می‌شود، وی سینک سازگار به صورت کلی غیر فعال شده و در این شرایط، پدیده پارگی تصویر، تجربه گیمر را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

Enhanced Sync:

وی سینک ارتقا یافته یا Enhanced Sync در واقع روش پیشرفته‌ای است که تقریباً شبیه به وی سینک سازگار کار می‌کند اما در اینجا، شرکت AMD مسئول پیاده‌سازی آن است. با Enhanced Sync زمانی که نرخ فریم یک بازی پایین‌تر از نرخ بروزرسانی یک نمایشگر قرار می‌گیرد، VSync غیرفعال می‌شود.

فست سینک (FastSync):

 فست سینک یک شکل پیشرفته‌تر از Enhanced Sync است که توسط شرکت انویدیا توسعه یافته و VSync را تنها در شرایطی روشن یا فعال می‌کند که لازم باشد! با فعال شدن وی سینک در این روش، تریپل بافر به صورت خودکار اضافه می‌شود تا همیشه بهترین دادۀ فریم ممکن انتخاب شود. برای استفاده از فست سینک، به قدرت سخت افزاری بسیاری نیاز دارید اما این روش، بسیاری از مشکلات رایج VSync را از بین می‌برد.

وقتی تاریخ مصرف فناوری VSync می‌گذرد

امروزه VSync به عنوان یک فناوری قدیمی و حتی در مواقعی تاریخ مصرف گذشته شناخته می‌شود. عرضۀ پردازنده‌های  گرافیکی جدید، نمایشگرهای جدید و تلاشی که دو شرکت انویدیا و AMD در سال‌های اخیر برای بحث هماهنگ‌سازی تصویر انجام داده‌اند، باعث شده تا شاهد روش‌های هوشمند‌تر و به شدت موثرتری نسبت به VSync باشیم. دو فناوری G-Sync و FreeSync از طرف دو غول سازنده پردازنده گرافیکی، در سال‌های اخیر سبب شده تا بسیاری از گیمرها با مشکلات هماهنگ‌سازی نرخ فریم با نرخ بروزرسانی نمایشگر خداحافظی کنند. با این حال، توضیح مفصل دربارۀ فناوری‌های جدید‌تری که به آن‌ها اشاره شد، در قسمت‌های بعدی تک پدیا ارائه می‌شود.

هماهنگ‌سازی تصویر برای تجربۀ بازی‌های ویدیویی، شاید پس از خواندن این مطلب، کاری سخت و طاقت‌فرسا تلقی شود اما واقعیت اینجا است که اگر دانش فنی خود را بالا برده، مفاهیم اساسی و کاربردی را بشناسیم و از تمام این موارد و اطلاعات ریز و درشت پیش از خرید یک مانیتور گیمینگ یا حتی تلویزیون استفاده کنیم، تمام ابهامات رفع می‌شود و می‌توانیم بهترین تجربه ممکن را با سخت افزار خود داشته باشیم.