V-Sync در بازی‌های ویدیویی چیست؟ | اصطلاحات گرافیکی

اگر تازه پی‌سی گیمینگ را شروع کرده باشید حجم بالای تنظیمات گرافیکی بازی‌ها کلافه‌تان می‌کند. در ویجیاتو مطالب زیادی برای توضیح کاربرد این تنظیمات منتشر کرده‌ایم که می‌توانید آن‌ها را مطالعه کنید. امروز می‌خواهیم به صورت اختصاصی سراغ گزینه‌ای برویم که در هر بازی ویدیویی با آن روبه‌رو می‌شوید. سوالی که امروز به آن پاسخ می‌دهیم این است که V-Sync چیست و چه کاربردی دارد؟

این فناوری اجرای پایدار بازی‌ها روی مانیتورهای مختلف را میسر می‌کند. در این مقاله از ویجیاتو، به بررسی دقیق‌تر مفهوم V-Sync در بازی‌های ویدیویی می‌پردازیم و تأثیر آن بر کیفیت بصری و تجربه‌ی کاربر را تحلیل می‌کنیم. با ما همراه باشید تا با این جلوه‌ی پیشرفته گرافیکی بیشتر آشنا شوید.

بیشتر بخوانید: هرآنچه که باید پیش از خرید کارت گرافیک (GPU) گیمینگ بدانید

کارت گرافیک دست دوم بخریم یا نه؟ راهنمای جامع خرید کارت گرافیک دست دوم

بیشتر بخوانید: چطور مانیتور مناسب گیم انتخاب کنیم؟

فناوری V-Sync چیست؟

V-Sync که کوتاه شده‌ی Vertical Synchronization یا «همگام‌سازی عمودی» است، یک فناوری گرافیکی است که با هدف حذف پدیده‌ی پارگی تصویر (Screen Tearing) در هنگام اجرای بازی‌های ویدیویی و نرم‌افزارهای گرافیکی طراحی شده است. مفهوم پارگی تصویر رو جلوتر واضح براتون توضیح می‌دهیم. فناوری V-Sync با هماهنگ‌سازی نرخ فریم خروجی کارت گرافیک با نرخ نوسازی نمایشگر، تلاش می‌کند تا تجربه‌ای روان و یکپارچه برای کاربر فراهم آورد.

پارگی تصویر زمانی رخ می‌دهد که نرخ فریم تولید شده توسط کارت گرافیک (FPS) از نرخ نوسازی مانیتور (Refresh Rate) بیشتر باشد. برای مثال، در شرایطی که مانیتور توانایی نمایش ۶۰ فریم بر ثانیه را دارد (۶۰Hz)، اما کارت گرافیک بازی را با نرخ ۹۰ فریم بر ثانیه اجرا می‌کند، این ناهماهنگی باعث می‌شود بخش‌هایی از فریم قبلی با فریم بعدی به‌طور همزمان روی نمایشگر ظاهر شوند.

نتیجه‌ی این وضعیت، به‌صورت خطوط افقی یا بریدگی‌هایی در تصویر نمایان می‌شود که به‌ خصوص در بازی‌های سریع یا هنگام چرخش دوربین به‌ راحتی قابل تشخیص است. فناوری V-Sync با محدود کردن نرخ فریم کارت گرافیک به نرخ نوسازی نمایشگر، این مشکل را برطرف می‌کند.

به بیان ساده‌تر، کارت گرافیک پیش از ارسال فریم جدید منتظر می‌ماند تا نمایشگر آماده دریافت آن باشد. این هماهنگی باعث می‌شود فریم‌ها به صورت کامل، منظم و بدون تداخل روی صفحه نمایش داده شوند.

لازم به ذکر است که اگرچه مانیتورهایی با نرخ نوسازی بالا نظیر ۱۲۰Hz، ۱۴۴Hz و حتی ۲۴۰Hz تا حد زیادی از بروز پارگی تصویر جلوگیری می‌کنند، اما این مسئله به‌طور کامل برطرف نمی‌شود.

در صورت عبور نرخ فریم از نرخ نوسازی مانیتور، همچنان احتمال وقوع پارگی تصویر وجود دارد. از این رو، استفاده از V-Sync یا فناوری‌های جایگزین مانند G-Sync (ویژه کارت‌های گرافیک NVIDIA) و FreeSync (ویژه کارت‌های AMD) در چنین شرایطی نیز توصیه می‌شود.

پارگی تصویر (Screen Tearing) چیست؟

برخی از پردازش‌های مربوط به برنامه‌های گرافیکی منابعی بیشتر از معمول نیاز دارند. این امر موجبات استفاده از حداکثر پتانسیل سخت افزاری سیستم را فراهم می‌کند. در چنین شرایطی ممکن است کارت گرافیک و مانیتور شما از همگام بودن خارج شوند. مسئله مطرح شده بدین معنی است که کارت گرافیکتان دقیقا بین نرخ به روز رسانی تصویر (رفرش ریت) یک فریم را برای نمایش ارسال می‌کند.

در چنین شرایطی تعداد فریم‌های تولیدی توسط کارت گرافیک شما با مانیتورتان همگام نیست و غالبا بیشتر است. مانیتور در این حالت مجبور می‌شود قسمتی از چند فریم را به طور همزمان نمایش دهد. در این حالت ما با مشکلی با عنوان پارگی تصویر (Screen Tearing)  شناخته می‌شود.

پارگی تصویر موجب می‌شود تا خطوط صاف اجسام روی تصویر با کمی انحراف به نمایش دربیایند. در نتیجه کیفیت تصویر دریافتی به شکل قابل توجهی کاهش می‌یابد. از این رو تولید کنندگان کارت گرافیک یعنی انویدیا و ای‌ام‌دی برای رفع مشکل پارگی تصویر به فکر ارائه راه حلی شدند.

بیشتر بخوانید: همه چیز درباره‌ی برند انویدیا

بیشتر بخوانید: همه چیز درباره‌ی برند AMD

V-Sync چطور کار می‌کند؟

فرآیند عملکرد فناوری V-Sync در ظاهر ساده اما از نظر فنی بسیار حیاتی است. این فناوری، با تنظیم نرخ فریم خروجی کارت گرافیک بر اساس نرخ نوسازی مانیتور، تلاش می‌کند تا از هم‌زمانی ناقص فریم‌ها و در نتیجه «پارگی تصویر» جلوگیری کند.

در عمل، هنگامی که V-Sync فعال می‌شود، کارت گرافیک تا زمان پایان یافتن چرخه‌ی نوسازی مانیتور صبر می‌کند و سپس فریم بعدی را ارسال می‌کند. این مکانیزم موجب می‌شود که تنها فریم‌های کامل روی نمایشگر ظاهر شوند و در نتیجه، پدیده‌هایی نظیر خطوط افقی، بریدگی تصویر یا نمایش هم‌زمان چند فریم به‌طور کامل حذف شوند.

محدودسازی نرخ فریم

اصلی‌ترین تأثیر فعال‌سازی V-Sync، اعمال سقف مشخصی برای نرخ فریم (FPS) خروجی است که معمولاً برابر با نرخ نوسازی نمایشگر (Refresh Rate) خواهد بود. به‌طور مثال، در صورت استفاده از مانیتوری با نرخ نوسازی ۶۰ هرتز، کارت گرافیک نیز حداکثر ۶۰ فریم در ثانیه رندر خواهد کرد. این محدودسازی موجب جلوگیری از همپوشانی فریم‌ها می‌شود و به‌طور مؤثری کیفیت بصری را بهبود می‌بخشد.

مزایا و اثرات جانبی

استفاده از V-Sync در بسیاری از موارد منجر به بهبود چشمگیر در روانی تصویر، خصوصاً در هنگام اجرای بازی‌های اکشن و پرتحرک. همچنین این فناوری می‌تواند باعث کاهش لرزش تصویر و یکپارچگی بصری بیشتر در نمایش ویدیوها یا رابط‌های گرافیکی باشد.

با این حال، باید توجه داشت که این فناوری همیشه بی‌نقص عمل نمی‌کند. محدود شدن نرخ فریم می‌تواند در برخی موارد منجر به کاهش عملکرد سیستم شود، به‌ ویژه در صحنه‌های سنگین گرافیکی یا در زمانی که کارت گرافیک نمی‌تواند به‌صورت پایدار نرخ فریم مشخص‌ شده را حفظ کند.

در چنین شرایطی، ممکن است تاخیر در ورودی (Input Lag) نیز احساس شود؛ یعنی فاصله زمانی بین فشردن یک کلید یا حرکت موس تا واکنش آن روی نمایشگر کمی بیشتر شود. این مسئله در بازی‌های رقابتی می‌تواند بر تجربه‌ی کاربر تأثیر بگذارد.

آیا V-Sync روی مقدار فریم ریت تاثیرگذار است؟

پاسخ کوتاه این پرسش «بله» است. اگر چه V-Sync با هدف بهبود کیفیت تصویر و جلوگیری از پارگی طراحی شده است، اما در برخی شرایط، محدودیت‌هایی در عملکرد گرافیکی سیستم ایجاد می‌کند که به‌خصوص در اجرای بازی‌های سنگین قابل توجه است.

زمانی که V-Sync فعال است، کارت گرافیک موظف می‌شود نرخ فریم را با نرخ نوسازی نمایشگر هماهنگ کند. در شرایطی که نمایشگر شما دارای نرخ نوسازی ۶۰ هرتز باشد، اما کارت گرافیک نتواند به‌طور پایدار ۶۰ فریم در ثانیه را تولید کند، V-Sync ممکن است نرخ فریم را تا ۳۰ فریم در ثانیه یا حتی کمتر کاهش دهد تا هماهنگی کامل حفظ شود.

این کاهش، در واقع یک راهکار فنی برای حفظ «یکپارچگی تصویری» است، اما می‌تواند تجربه بازی را در برخی موارد با کاهش روانی و پاسخ‌دهی همراه کند.

بیشتر بخوانید: چگونه فریم ریت بازی‌ها را افزایش دهیم؟

بیشتر بخوانید: ۴ راه ساده برای اندازه‌گیری نرخ فریم بازی‌ها در پی‌سی

تکنولوژی‌های دیگری برای جایگزین کردن V-Sync وجود دارند؟

خوشبختانه دو تکنولوژی دیگر وجود دارد که معایب V-Sync را ندارند. انویدیا از سیستم G-Sync بهره‌مند و AMD نیز FreeSync را استفاده می‌کند. هر دو تکنولوژی باعث می‌شوند بازی شما دچار پارگی تصویر نشود و از طرفی روی مقدار فریم ریتتان نیز تاثیر منفی نمی‌گذارند. اما تنها مشکلی که وجود دارد این است که مانیتور و کارت گرافیک شما می‌بایست از یکی از دو تکنولوژی نامبرده پشتیبانی کنند.

بیشتر بخوانید: G-Sync چیست و چه کاربردی دارد؟

بیشتر بخوانید: چگونه از G-Sync روی مانیتورهای دارای FreeSync استفاده کنیم؟

این روزها مانیتورهای زیادی را می‌تواند پیدا کرد که از FreeSync پشتیبانی می‌کنند. اما مسئله درخصوص G-Sync کمی متفاوت است. تنها مانیتورهای گران‌قیمت بازار هستند که از این تکنولوژی پشتیبانی می‌کنند.

باید از V-Sync استفاده کنیم؟

اگر مانیتوری نداریم که از G-Sync یا FreeSync پشتیبانی کند، آیا بهتر است سراغ V-Sync برویم؟ متاسفانه جواب قاطعانه‌ای برای این سوال وجود دارد. همه چیز به کارت گرافیک شما و قدرت پردازشی آن بستگی دارد.

اگر سیستم شما برای پردازش یک بازی با ۶۰ فریم و بیشتر مشکلی ندارد، پس می‌بایست از V-Sync استفاده کنید. اما اگر فریم ریت متغیری دارید که گاهی تا ۶۰ و بیشتر می‌رسد و سپس افت می‌کند، یکی از دو حالت زیر پیش می‌آید:

• ابتدا سعی کنید از گزینه Triple Buffering استفاده کنید. اگر مشکل حل نشد یا مشکلات بیشتری پیش آمد، سراغ حالت بعد بروید.
• تنظیمات گرافیکی بازی را کاهش دهید و ببینید که آیا می‌توانید بازی را با فریم ریتی ثابت اجرا کنید یا نه.

اگر هیچکدام از روش‌های بالا کارساز نبود، بهتر از با کاهش فریم ریت کنار بیایید. بهرحال ۳۰ فریم ثابت و بدون مشکل بهتر از تحمل شرایط دشواری است که نوسان فریم ریت و پارگی تصویر ایجاد می‌کند.

راهنمای جامع مفهوم V-Sync

فناوری V-Sync یکی از نخستین تلاش‌ها برای حل معضل پارگی تصویر (Screen Tearing) در تجربه‌های گرافیکی و گیمینگ به شمار می‌رود. با همگام‌سازی نرخ فریم کارت گرافیک با نرخ نوسازی مانیتور، این فناوری توانسته نقش مؤثری در افزایش کیفیت بصری بازی‌ها و فیلم‌ها ایفا کند.

با این حال، باید تأکید کرد که V-Sync یک راهکار ایده‌آل برای همه کاربران و همه سناریوها نیست. کاهش نرخ فریم، افزایش Input Lag و افت عملکرد در صحنه‌های سنگین گرافیکی، از جمله محدودیت‌هایی هستند که ممکن است تجربه‌ی کاربران را تحت تأثیر قرار دهند.

در سوی دیگر، فناوری‌های G-Sync (انویدیا) و FreeSync (ای‌ام‌دی) به‌عنوان راهکارهای مدرن‌تر و هوشمندتر، تجربه‌ای بسیار روان‌تر و منعطف‌تر ارائه می‌دهند. اما این راهکارها نیز نیازمند سازگاری سخت‌ افزاری هستند و در برخی موارد هزینه‌ی بالاتری برای کاربر به همراه دارند.