VRR — технология синхронизации частоты обновления¶

VRR (англ. Variable Refresh Rate, «переменная частота обновления») — технология синхронизации частоты кадров монитора с частотой кадров, генерируемых графическим процессором, что устраняет разрывы изображения (tearing) и заикание (stuttering) без побочных эффектов вертикальной синхронизации (V-Sync). Технология применяется в игровых дисплеях, телевизорах и видеокартах и реализована в нескольких промышленных стандартах: AMD FreeSync, NVIDIA G-Sync и VESA Adaptive-Sync, а также в спецификации HDMI 2.1 VRR.

¶Принцип работы

При традиционном выводе изображения монитор запрашивает кадры с фиксированной частотой (например, 60 Гц), а видеокарта отдаёт кадры тогда, когда готова — этот момент не совпадает с моментом обновления экрана. В результате на экране одновременно оказываются части двух разных кадров (разрыв изображения). V-Sync устраняет разрыв, но приводит к задержке ввода и резкому падению частоты кадров, если производительности GPU недостаточно.

VRR изменяет модель: монитор не имеет собственного тайминга обновления, а вместо этого запрашивает новый кадр у видеокарты по мере готовности. Если GPU отдаёт кадр каждые 16,7 мс, дисплей обновляется с частотой 60 Гц; если кадр готов за 10 мс — обновление происходит на 100 Гц. Частота обновления дисплея плавно колеблется в пределах поддерживаемого диапазона (обычно от 48 Гц до 144 Гц и выше).

¶Основные реализации

¶AMD FreeSync

FreeSync появился в 2015 году и основан на открытой спецификации VESA Adaptive-Sync, изначально разработанной для мобильных дисплеев (DisplayPort 1.2a и новее). Для производителя монитора сертификация FreeSync не требует покупки лицензии или специального аппаратного модуля — достаточно поддержки Adaptive-Sync. AMD предлагает три уровня сертификации:

• FreeSync — базовая поддержка переменной частоты обновления.
• FreeSync Premium — добавляет поддержку частоты обновления от 120 Гц при разрешении 1080p и выше, а также технологию Low Framerate Compensation (LFC), компенсирующую падение частоты кадров ниже нижней границы диапазона VRR дублированием кадров.
• FreeSync Premium Pro — дополнительно поддерживает HDR-контент с тонкой настройкой яркости и цвета.

¶NVIDIA G-Sync

G-Sync представлен в 2013 году как аппаратное решение: в монитор устанавливался специальный модуль NVIDIA, синхронизирующий обновление экрана с GPU. Такие мониторы стоили дороже, но обеспечивали более стабильную работу в широком диапазоне частот. С 2019 года NVIDIA расширила поддержку: появился G-Sync Compatible — программная сертификация мониторов с обычным Adaptive-Sync, без модуля. Более высокие уровни — G-Sync (с модулем) и G-Sync Ultimate (с сертификацией HDR и низкой задержкой) — по-прежнему требуют аппаратного модуля.

¶HDMI 2.1 VRR

Спецификация HDMI 2.1 включает VRR как обязательную часть стандарта, что сделало переменную частоту обновления доступной на телевизорах и консолях. Xbox Series X и PlayStation 5 поддерживают VRR через HDMI 2.1; Nintendo Switch поддерживает неофициально через самодельные решения.

¶Совместимость и ограничения

Для работы VRR требуется одновременная поддержка со стороны трёх компонентов: монитора, видеокарты и соединения (DisplayPort или HDMI). AMD FreeSync работает только с видеокартами AMD (и частично с интегрированной графикой Intel через某些 драйверы), NVIDIA G-Sync Compatible — с GPU NVIDIA. Кроссплатформенная поддержка VRR через DisplayPort Adaptive-Sync работает с обеими компаниями.

Нижняя граница частоты VRR является критичным параметром: при падении частоты кадров ниже нижней границы (обычно 40–48 Гц) технология перестаёт работать, и появляются разрывы. Решение — LFC, при котором каждый кадр выводится дважды или трижды, сохраняя частоту обновления в рабочем диапазоне.

VRR не устраняет input lag полностью — задержка ввода сохраняется на уровне, характерном для работы без V-Sync, но существенно ниже, чем с включённой вертикальной синхронизацией.

¶Применение

VRR стал де-факто стандартом для игровых мониторов: подавляющее большинство моделей с частотой 144 Гц и выше поддерживают FreeSync или G-Sync Compatible. Технология также применяется в VR-гарнитурах, где нестабильная частота кадров вызывает укачивание, и в профессиональных дисплеях для монтажа видео.