FreeSync的作用就是使得GPU和显示器帧同步,提高画面平顺性。
AMD FreeSync经过多年的发展,目前已经比较成熟。
FreeSync现在可以支持Window Mode的全屏应用程序
支持FreeSync的显示器现在已有121款AMD FreeSync是一种让显示器和G P U输出画面能够实现帧同步显示的技术。从技术原理上来说,目前我们用的显示器一般都是以固定的60H z作为一个周期刷新画面的,当G P U端输出的画面恰好以60帧/秒输出时,显示器就能够在任意一个显示周期内完整显示G P U给出的每一帧画面。当GPU端输出的数据大于60帧/秒时,则需要丢弃一部分数据,反之小于60帧/秒则需要重复显示部分数据。这样一来,丢弃或者重复显示的帧就扩大了前后帧之间的差异,使得画面显示不够流畅,甚至在两帧画面强行拼接显示时还可能出现严重的撕裂、错位等问题,影响游戏玩家的体验。
因此,F r e e S y n c的作用就是使显示器刷新率能够和G P U输出端进行联动。比如G PU以124帧/秒输出数据时,显示器就以124H z显示,这样一来,画面平滑问题和撕裂、错位等问题就能够得到很好的解决。甚至在帧数较低时,比如G P U输出端只有48帧/秒时,支持F r e e Sy n c的显示器可以降低刷新率至48H z,大幅度降低画面的顿挫感,提高画面流畅感。
F r e e Sy n c在写入D P1.2a的标准之后,目前已经得到了大量支持D P 1.2a规范显示器的支持。FreeSync目前支持最大30H z~144H z的刷新率,并且已经能够支持H D M I接口。根据AMD资料显示,FreeSync现在已经得到了20家厂商、多达121款产品的支持,能够为玩家提供从24英寸到34英寸、1080p到4K等多个不同的产品选择。
在FreeSync大获成功后,AM D又推出了Fr e eSy n c 2技术。需要说明的是,FreeSync 2技术和FreeSync技术并不是替代关系,前者更像是A M D在另一个技术方向的延展,同时A M D自己也宣称FreeSync 2技术是针对“Pixel Perfection”即更完美的画质而推出。为了达到这一点,FreeSync 2实现了对HDR 10的支持,并带来了更低的转换延迟。
H D R 10—拥有更好的色彩体验
为了解释Fre eSy n c 2的技术,我们先来看看有关HDR 10的相关知识:HDR 10是2015年8月27日美国消费电子协会公布的一项标准,它采用的10bit色深和B T.2020色彩空间,最多支持10.7亿种色彩。
目前,绝大部分显示器支持的都是8b i t色彩。所谓8b i t色彩,就是R G B每个色彩通道有2的8次方种色彩深度等级,也就是256个等级。RGB三原色每种色彩都有256个等级的话,一共就能显示16777216种色彩,这也就是我们常说的1600百万色彩。但是,在H D R 10中,每个色彩通道的色彩数量被大大加强了,每个色彩通道可以容纳2的10次方种色彩等级,也就是说,每种色彩都拥有1024个等级,R G B三种色彩混合之后一共可以形成1024的3次方种,也就是10.7亿种色彩。
更多色彩等级的优势非常明显:更多的色彩等级显然能够使色彩之间的变化更为平滑。因为自然界的色彩是无级变化的,在光谱图上,可见光的色彩随着光的频率、波长的变化而平滑变化,并没有等级之分。但是在数字信号和显示器处理中,为了方便计算和处理,人为划分了等级,比如8b i t色彩有256个等级,10bit色彩有1024个等级,更新一些的Dolby Vision拥有12bit色彩也就是4096个等级。
说完了色彩等级,再来看看色域空间。所谓色域空间,就是某种色彩表征方式能够达到的最大表达颜色的范围所构成的区域。对人来说,自然界的可见光构成了一个最大的可见色域空间,一般使用CIE 1931表示。我们一般使用的s RG B色域空间是C I E 1931的子集,只占有其大约1/ 3左右的部分,其余部分的色彩是不能显示的。对电视和电影设备来说,使用的色域空间一般采用B T.709标准,比如大家熟知的H DT V标准和大部分蓝光影片。相比之下,B T.709和s R G B的色域范围基本相当,但是由于面向影视设备,因此在亮度编码上还存在一些差异。但是在新的H D R 10中,这样的色彩范围显然是不够的,因此,国际电信联盟又推出了新的B T.2020标准,将色彩范围大幅度扩大了,已经能够覆盖C I E1931色彩空间的75.8%,从而也就能够极大地改善色彩体验。
好了,在大概了解了H D R 10之后,我们看看FreeSync 2对HDR 10又做了什么。
F04-HB2-6.TIF,不同的色域空间可以覆盖的色彩范围
FreeSync 2支持HDR 10后,色彩空间扩大了几乎一倍。
HDR 10拥有不错的色彩表现FreeSync 2—延迟更低的好色彩
其实从名称来说,FreeSync也就是“Free”和“Sync”的组合,意思就是“免费的同步技术”,人们习惯性都会联想到帧同步,但是FreeSync 2中,“同步”的可不只是帧画面了,还有最新的色彩技术。FreeSync 2加入了对HDR 10转换的支持,可以在更低的延迟下实现画面转换,带来更好的使用体验。
A M D为我们解释了系统是如何处理显示画面的。当原始画面支持HDR 10时,如果显示在普通的SDR显示器上(H D R:高动态范围;S D R:标准动态范围),画面需要经过游戏的色调映射转换成较低的动态范围,然后经过SDR的转换算法,再交由显示器显示。在这个过程中,大量的色彩值经过转换被抛弃,对比度也大幅度压缩,因此最终看到的画面相比原始的HDR画面会显得更为灰暗、色彩丢失较多。
但如果采用的是H D R显示器呢?当然原始画面还是需要游戏色调映射转换一次,然后再由H D R转换算法转换,显示色调映射处理成为显示器可以显示的信息,最终显示在屏幕上。HDR数据显示在HDR显示器上,整体画面效果是非常不错的,丢失信息较少,保留的色彩和对比度都比较多,显示效果能够令人满意。
那么,FreeSync 2的优势在哪里呢?从AMD给出的对比图可以看出,传统的H D R转换过程耗时比较长,带来了比较明显的延迟,但是A M D F r e e S y n c 2用自家技术替代了传统的H D R转换和显示色调映射两大过程,处理后直接交由显示器显示,从而大幅度提高了效率,降低了延迟时间。
除了延迟降低外,FreeSync 2还可以在多个模式中自由切换。如果原始数据是SDR的话,FreeSync 2可以在H D R设备上启用S D R的显示,不会让原始信息变得突兀,而一旦接收到HDR数据的话,FreeSync 2就开启HDR转换模式,为用户提供低延迟的HDR显示。
F r e e Sy n c 2的低延迟和自由切换两项功能对普通玩家来说可能没有太明显的作用,但是在高帧率的画面显示上就显得很有意义了。比如显示器刷新率在144H z下又要显示H D R内容的话,更低的转换延迟就非常重要,这也是FreeSync 2关注的重点。
改善用户体验,FreeSync 2值得期待
从上文的介绍可以看出,FreeSync 2的重点在于支持HDR 10级别的色彩显示,并通过自己特色的转码设计降低延迟,为用户带来更好的使用体验。FreeSync 2的更好画质配合FreeSync的平滑体验,能够带来目前理论上最出色的显示器使用体验。对大量专业游戏玩家和高端显示器用户来说,FreeSync 2显然是非常重要的。
在显卡发展到今天,单独比拼性能等已经很难再撬动市场积极性,因此无论是英伟达还是A M D都在尽量拓宽显卡应用范围,或者采用不同的软件为玩家带来更好的使用体验。从这一点来说,FreeSync 2以及未来A M D还将推出的大量技术都是值得期待的。在更好的技术加成下,我们将会收获怎样的使用快感呢?拭目以待吧!
HDR画面转换为SDR画面过程
FreeSync 2支持低延迟的HDR画面转换
FreeSync 2可以在不同模式中切换,适应HDR和SDR场景。
FreeSync和FreeSync 2一起为用户提供平滑和高品质的画面