FreeSync: AMDの可変リフレッシュレートへのアプローチ

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導入

人間の創意工夫は、驚くべき、しかし神秘的な方法で発揮されます。私たちは、荷物に車輪を付けるのが賢明だと気づく前に（サドウの特許、1970年）、何とか人類を月に送り込むことに成功しました（1969年）。同じように（それほど劇的ではないかもしれませんが）、PC用LCDディスプレイが登場してから、固定リフレッシュレートで動作させる理由が全くないことに人々が気づくまで、10年以上もかかりました。この最初のページでは、LCDディスプレイの固定リフレッシュレートがそもそもなぜ重要なのかを説明します。まず、現代のビデオ信号の仕組みを説明する必要があります。PCの歴史に興味がない場合は、読み飛ばしてください。

注記：

参考までに、新しいMaxwellクラスのNvidia GTX 980は最大1045MHzのピクセルクロック（コア周波数やメモリ周波数とは異なります）をサポートし、各コネクタの理論上の最大解像度（リフレッシュレート）は5120x3200（60Hz）です。AMDのFury Xの最大ピクセルクロックは確認できませんでしたが、同程度になると予想され、どちらのモデルも今後数年間は必要となる以上の性能を備えている可能性があります。

グラフィックスプロセッシングユニット (GPU) からディスプレイへの信号を制御する最も注目すべき標準は、VESA の Coordinated Video Timings (「CVT」、およびその「Reduced Blanking」の兄弟である「CVT-R」と「CVT-R2」) です。これは、1999 年以来標準であったアナログ指向の Generalized Timing Formula に取って代わり、2002 ～ 2003 年に採用されました。CVT は、古い DVI と新しい DisplayPort インターフェイスの両方において、事実上の信号標準となりました。

CVTは、その前身である一般化タイミング方式（GTF）と同様に、固定の「ピクセルクロック」に基づいて動作します。信号には、水平ブランキング期間と垂直ブランキング期間、そして水平周波数と垂直周波数が含まれます。ピクセルクロック自体（他のいくつかの要素と合わせてインターフェースの帯域幅を決定する）は一度ネゴシエートされ、その後簡単に変更することはできません。変更することは可能ですが、通常、GPUとディスプレイの同期がずれてしまいます。OSでディスプレイの解像度を変更したときや、EVGAの「ピクセルクロックオーバーロッカー」を試したことのあるときのことを思い出してください。

さて、DisplayPort の場合、ビデオストリーム属性 (GPU とディスプレイ間のクロックを再生成するために使用されるその他の情報とともに) は、VBlank ごとに、つまりフレーム間の各間隔中に、いわゆる「メインストリーム属性」として送信されます。

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LCDはこの技術エコシステムを中心に構築されたため、当然のことながら、固定リフレッシュレート、画面のピクセル単位およびライン単位のリフレッシュ（シングルパスのグローバルリフレッシュとは対照的）など、多くの関連アプローチが採用されました。また、簡素化のため、LCDは歴史的に、輝度を制御するための固定バックライトを搭載していました。

固定リフレッシュレートは、LCDに他の利点ももたらしましたが、その活用はごく最近になって始まりました。各フレーム間のタイミングが事前に分かっているため、いわゆるオーバードライブ技術を容易に実装でき、ディスプレイの実効応答時間を短縮（ゴーストを最小限に抑える）できます。さらに、LCDバックライトを常時点灯ではなくストロボ点灯にすることで、一定輝度におけるピクセルの残像を軽減できます。どちらの技術もベンダーによって様々な用語で呼ばれていますが、「ピクセル遷移オーバードライブ」と「LCDバックライトストロボ」が一般的な用語と言えるでしょう。

固定ディスプレイのリフレッシュレートが問題となるのはなぜですか?

GPUは本質的にフレームを可変レートでレンダリングします。歴史的に、LCDは固定レートでフレームをレンダリングしてきました。そのため、最近まで、不満を抱えるPCゲーマーにとって選択肢は2つしかありませんでした。

GPU レートを LCD レートに同期し、必要に応じてフレームを複製します (いわゆる「v-sync をオンにする」)。これにより、スタッターとラグが発生します。
GPU レートを LCD レートに同期せず、更新されたフレームをリフレッシュの途中で送信します (いわゆる「v-sync をオフにする」)。これにより、画面のティアリングが発生します。