拯救游戏画面撕裂,细数四代NVIDI
前段时间，我们PConline评测室发布了AGONAGFG显示器评测，这款显示器搭载了最新一代NVIDIAG-SYNC技术，从硬件上支持1~Hz自适应刷新率，搭载NVIDIAReflex低延迟技术，旨在为追求高帧率体验的玩家带来流畅、灵敏的游戏体验。
如今各位小伙伴在挑选电竞显示器时，常常会看到“兼容G-SYNC”、“兼容FreeSync”的相关描述，这两个名词分别代表NVIDIA和AMD推出的画面防撕裂技术，这两项技术旨在于解决玩家在游戏过程中出现的画面撕裂与延迟，是目前电竞显示器中广泛普及的标配。
说到G-SYNC，从年诞生至今，G-SYNC已走过近9年历史。借这次机会，我们来谈谈G-SYNC从诞生到如今的发展史吧。
为什么会造成画面撕裂？画面撕裂的原因，正是因为在恒定的屏幕刷新率下，显卡的渲染速度与屏幕像素逐行刷新的速度不同步造成，无论有一方速度过快还是过慢，都会造成画面撕裂。
通俗一点的说，当我们在打游戏的时候，你是通过显示器看到的游戏画面，而你的显卡在机箱里卖力的绘制下一帧的场景，绘制完的场景会暂时存进到显存中，而显示器会不停地刷新下一帧的画面。
画面撕裂
当你的显示器在刷新完当前帧的画面，显卡还没绘制完下一帧，那么显示器只能继续刷新当前帧，当显示器刷新到一半，显卡恰好绘制完成，于是显示器就会直接开始扫描新一帧，于是你的眼前就会闪过一张一半是旧场景，一半是新场景的画面，画面撕裂就产生了。反之，如果显卡性能太强，显示器刷新率跟不上显卡绘图的速度，同样会造成画面撕裂。
G-SYNC诞生的初衷，正是为了解决画面撕裂，还玩家一个流畅的游戏画面，不过在G-SYNC诞生之前，NVIDIA就曾经尝试在软件端对抗画面撕裂，效果到底如何呢？
自适应垂直同步AdaptiveV-Sync：对抗画面撕裂的第一战在当时并没有G-SYNC这样的硬件级防撕裂技术，唯一的办法就是打开游戏选项中的“垂直同步”，开启之后，当显卡绘制完新的画面，而显示器仍未刷新完当前帧时，显卡会等待显示器刷新完毕，当显示器开始刷新下一帧时，显卡才会继续绘制。显卡帧率会一直与屏幕刷新率同步，所以你会发现开启垂直同步之后，你的帧数上限值会一直保持在与屏幕刷新率相同的水平。
现在很多玩家都知道玩游戏时不要开启垂直同步会导致锁帧，但不代表垂直同步功能不管用，它的存在主要是解决了显卡绘制帧率高于刷新率时的画面撕裂，反之，当显卡绘制速度跟不上显示器时，显示器又要重新刷新一遍当前帧，即便是在此过程中显卡绘制完成下一帧，也要等显示器刷新完毕后才能输出，如果你的游戏对显卡性能要求极高，持续出现这样的情况，帧率就会出现波动，导致画面卡顿。
于是NVIDIA在年推出了AdaptiveV-Sync功能，也就是自适应垂直同步技术，它相比垂直同步多出一个改进点：当显卡帧率低于垂直同步的帧数上限值时，会自动关闭垂直同步，解锁帧率以减少卡顿。当显卡帧率大于垂直同步的帧数上限值时，垂直同步会重新开启，防止画面撕裂。
这项技术的诞生确实让画面撕裂的状况有所改善，但受限于垂直同步的原理，显卡必须等待显示器完成画面刷新才能输出下一帧，这会导致玩家在操作时，画面的响应速度变慢，产生延时，其次游戏帧数会一直被限制在显示器的最大刷新率，因此对于MOBA和FPS游戏玩家来说，开启垂直同步反而更加影响游戏体验。
初代G-SYNC：硬件级防撕裂技术横空出世随着显卡性能的不断提升，市面上已经推出高刷新率的电竞显示器，显然，通过制约显卡帧率来防止画面撕裂的垂直同步，已经是脱离时代潮流的手段。
于是在年10月，NVIDIA推出了G-SYNC，这是业界首个依靠硬件来提升画面流畅性的技术。原理是通过在显示器中内置的硬件模块，这个模块会协调显示器刷新率与显卡帧缓存的数据同步，并通过调整显示器的Vblank时间（可以理解为显示器完成逐行刷新后，回到起始点重新开始扫描的动作）来动态调整刷新率，达到避免丢帧卡顿所造成画面卡顿和撕裂的情况，初代G-SYNC单帧最长可保持33.3ms的时间，最低可调整至1Hz的刷新率。
在启用G-SYNC之后，当显示器完成帧的刷新，显卡还没完成下一帧的渲染，内置的FPGA控制器会让显示器延长当前帧显示时间，直至显卡完成下一帧的绘制。G-SYNC与垂直同步的区别在于，垂直同步有时候会限制显卡的渲染效率，是以显示器的刷新率为主导，而G-SYNC是根据显卡的渲染帧率去动态调节显示器的刷新率，主导权在显卡上，从而避免垂直同步上产生的弊端。
初代G-Sync模块
不过G-SYNC与其说是技术，它更像是一个硬件处理器，初代G-SYNC显示器上搭载了一个FPGA可编程处理模块，拥有M的内存（用于加大带宽以及存储帧等），采用SO-DIMMDDR3插槽与显示器主板进行连接。
但是NVIDIA对G-SYNC显示器做出了一些限制，例如仅支持一个DP1.2接口。在初代G-SYNC问世半年后，市面上开始出现支持G-SYNC的显示器，各大显示器厂商都将G-SYNC显示器作为自家的旗舰产品推出。
可相比同定位的电竞显示器，支持G-SYNC的显示器价格要贵上不少，尤其是在视频输出接口方面完全处于劣势，所以初代G-SYNC显示器在市面上并没有引起什么反响，销量惨淡。
第二代G-SYNC：“四大金刚”显示器的起源年，NVIDIA低调地升级了G-SYNC，第二代G-SYNC版本依旧采用了初代G-SYNC的硬件模块，不过增加了HDMI1.4的视频输出支持，以及减少IPS面板拖影的ULMB技术和面板驱动超频功能，经典的“四大金刚”显示器就搭载了第二代G-SYNC模块，可以将原生Hz的面板，刷新率超频至Hz。
同时第二代G-SYNC在软件方面增加了窗口化G-SYNC的支持，并且将最大刷新率的控制权交给用户调整。
当然，小修小补并不能解决硬件方面的硬伤，例如HDMI接口输出被限制60Hz帧率，带宽不足无法支持超高分辨率+刷新率，也无法支持HDR，模块成本也依旧不菲。
四大金刚：AGONAGQG
虽然第二代G-SYNC的升级点并不多，但是生命周期相当长，加上后期G-SYNC显示器的价格逐渐回落，对于中高端配置的电脑用户而言，兼顾高分辨率和高刷新率的“四大金刚”确实是不错的选择，这也在一定程度上加速了G-SYNC的普及。
不过受限于G-SYNC硬件模块的成本，有着硬件和价格双重门槛的G-SYNC显示器，依旧是中低端配置电脑用户“遥不可及”的土豪标配。
第三代G-SYNC：优质电竞显示器的象征年，NVIDIA推出了第三代G-SYNC，这次最大的改变是升级到第二代硬件模块，新模块不仅升级了新的FPGA，增加输出带宽，模块内存容量变成3GB，视频输出接口升级到HDMI2.0和DP1.4，并且增加了对光线传感器的支持。
第三代G-SYNC补上了上一代的硬件短板，还在HDR游戏日渐流行之时，带来了G-SYNCHDR技术。此外，得益于带宽的提升，最高刷新率可达到Hz；针对鼠标和键盘的输入延迟问题，在这一代G-SYNC上也进行了优化。
与此同时，NVIDIA联合显示器厂商，推出了第一批G-SYNCHDR显示器，堆料堪称豪华：4K分辨率+Hz刷新率IPS面板，DCI-P3广色域覆盖，以及个阵列分区背光。
不仅如此，NVIDIA还参与了G-SYNC显示器的面板选择和开发，在显示器出厂后，NVIDIA还会对显示器进行检测，确保通过质量认证。至此，G-SYNC不仅是一项防撕裂技术的认证，而是化身为优质电竞显示器的标签，只要拥有G-SYNC认证的显示器，就能收获极致的游戏视觉体验。
第四代G-SYNC：Hz，突破屏幕刷新率极限随着电竞赛事的兴起，玩家对超高帧率和画面极速响应的追求更甚以往，新一代G-SYNC显示器开始向更高的屏幕刷新率发起挑战。年，NVIDIA推出了全新的G-Sync电竞显示器，采用友达的FastIPS面板，是全球首款Hz刷新率显示器。
新款显示器搭载了升级版硬件模块，支持0-Hz全域刷新率控制，新增G-Sync电竞显示模式，在DP接口中增加了DSC协议（显示串流压缩技术）的支持，同时HDMI接口开始支持VRR（可变刷新率特性）。
Hz的帧延迟仅为20ms
这一代G-SYNC还专门对输入延迟进行专项优化，G-SYNC电竞显示器融入了NVIDIAReflex技术，在硬件模块中嵌入专有的延迟分析器，能够监测到操作之后的画面响应时间，配合RTX30系GPU和Hz显示器刷新率，有效提升画面清晰度和响应速度，帮助玩家迅速反应、灵敏操作。
Reflex在游戏中显著降低系统延迟
在G-SYNC的加持下，操作过程中响应灵敏，游戏画面顺畅，没有出现画面撕裂的情况，在超高帧率的动画下，显示器一直带给玩家相当清晰的视觉体验，没有出现高速模糊和不适的感觉。
在游戏过程中，显示器的刷新率会一直随着帧率浮动，杜绝画面撕裂。
对于操作速度和画面流畅性要求更高的FPS和MOBA游戏玩家而言，兼具平滑画面和瞬时响应的新一代G-SYNC显示器，是非常实用的外设选择。
总结：G-SYNC，玩家极致视觉体验的代名词如果以第一代G-SYNC诞生的初衷来看如今的G-SYNC，那么NVIDIA绝对是超额完成任务了，历经近9年的发展，G-SYNC显示器的目标，已不止于流畅的游戏体验，还要拥有极致的显示效果和性能，成为行业电竞显示器的认证标杆。
RTX30系显卡的推出，人类已经初步踏入“8K”游戏时代，对速度和刷新率的追求还会一直突破。展望未来，一路向前的G-SYNC还会探索出什么样的新技术，让我们拭目以待。
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