VSync — технология синхронизации вертикальной развёртки¶

VSync (сокращение от англ. vertical synchronization, «синхронизация вертикальной развёртки») — технология синхронизации частоты кадров, генерируемых графическим процессором, с частотой обновления монитора. Основная задача VSync — устранить визуальные артефакты, возникающие при рассинхронизации выводимого изображения и обновления экрана, и обеспечить плавную картинку без разрывов.

¶Принцип работы

Экран с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) и большинство современных ЖК-мониторов обновляют изображение построчно: луч или электроника панели последовательно «прорисовывает» строки сверху вниз. Когда кадр полностью выведен, следует короткий период, известный как вертикальный интервал развёртки (vertical blank interval, VBI). Именно в этот интервал монитор сигнализирует о готовности принять новый кадр.

Без VSync видеокарта отправляет кадры на монитор в тот момент, когда ей удобно, не дожидаясь начала вертикального интервала. Если частота кадров не совпадает с частотой обновления экрана, часть кадров выводится в середине обновления экрана — на дисплее одновременно оказываются верхняя и нижняя половины разных кадров. Визуально это выглядит как горизонтальный разрыв (так называемый «tearing») — экран будто разделён на несколько полос, каждая из которых содержит изображение из разных моментов времени.

При включённом VSync драйвер видеокарты удерживает готовый кадр и отправляет его на монитор только в начале вертикального интервала. В результате каждый кадр выводится целиком, без разрывов.

¶Влияние на производительность и задержку

VSync ограничивает частоту кадров значением частоты обновления монитора. Если видеокарта генерирует больше кадров в секунду, чем способен отобразить монитор (например, 120 кадров при частоте экрана 60 Гц), избыточные кадры отбрасываются. Это устраняет перерисовку, которую всё равно не увидел бы пользователь, но может приводить к неравномерной подаче кадров — так называемому «micro stuttering», когда интервалы между кадрами неравномерны, хотя средняя частота остаётся высокой.

Если же производительности видеокарты не хватает для поддержания частоты экрана, VSync приводит к падению частоты кратно: при 60 Гц и 45 кадрах в секунду монитор будет показывать 30 кадров, так как каждый кадр ждёт следующего вертикального интервала. Это воспринимается как заметная «дёрганая» картинка.

Дополнительный эффект VSync — увеличение входной задержки (input lag). Кадр, вычисленный видеокартой, может ждать начала вертикального интервала до целого цикла обновления. При 60 Гц это добавляет до ~16,7 мс задержки, что критично в соревновательных компьютерных играх.

¶Развитие технологии

Для устранения недостатков классического VSync были разработаны проприетарные и открытые решения:

Ключевое отличие этих технологий от классического VSync — адаптация частоты обновления монитора к частоте кадров видеокарты, а не наоборот. Монитор с поддержкой переменной частоты обновления (Variable Refresh Rate, VRR) может динамически менять частоту в диапазоне, например, от 48 до 144 Гц, что позволяет устранить и разрывы, и задержку одновременно.

¶Настройка и применение

VSync настраивается в трёх основных местах: в панели управления драйвера видеокарты (NVIDIA Control Panel, AMD Software), в настройках графики конкретной игры и в операционной системе. В Windows 10 и Windows 11 существует глобальная настройка «Ожидание вертикальной синхронизации» (VRR), а также режимы «Вкл.», «Выкл.» и «Вкл. с ускорением».

В профессиональных и соревновательных играх VSync, как правило, отключают ради минимальной задержки, принимая на себя риск появления разрывов. В сюжетных и казуальных играх, где важна плавность картинки, VSync остаётся полезным.

¶История

Технология появилась в эпоху ЭЛТ-мониторов, где синхронизация развёртки была физически необходима: луч, отклоняемый магнитными полями, должен был точно следовать за строчной и вертикальной развёрткой. С переходом на ЖК-панели с цифровыми интерфейсами (DVI, DisplayPort, HDMI) необходимость аппаратной синхронизации отпала, однако проблема разрывов сохраняется и по сей день, поскольку кадровый буфер видеокарты и буфер монитора работают асинхронно.