AMD FreeSync: Entenda o que é e como funciona

Com o lançamento oficial do AMD FreeSync, entram no mercado diversos monitores e atualizações para placas gráficas que prometem tornar a experiência dos jogos mais fluida. E assim entraram em discussão algumas questões. O que isso vai mudar nos games? O que é Adaptive-Sync? Qual é a diferença do FreeSync da AMD para o G-Sync da Nvidia?

Em termos simples, o FreeSync é um padrão de tecnologia aberto que sincroniza o desempenho dos monitores LCD com as placas de vídeo. O objetivo é eliminar imperfeições na experiência em jogos e filmes geradas pelas diferenças entre os dois hardwares. Não está claro? Então acompanhe:

GPUs, Monitores e suas diferenças de funcionamento

Quem quer entender como funciona tanto o FreeSync quanto o G-Sync, da Nvidia, precisa ter um conceito muito importante em mente sobre o funcionamento dos games no PC: os jogos não são renderizados em uma taxa de quadros fixa. As placas de vídeo estão sempre disparando inúmeros quadros para o monitor do modo mais rápido possível – ainda que só sejam capaz de produzir um por vez.

Tais quadros são dinâmicos e podem pular facilmente de 30 para 80 quadros por segundo (ou como é indicado em sua sigla em inglês, FPS). As variáveis que influenciam este comportamento são diversas, indo de cenário em 3D, contagem de polígonos e qualidade de textura até a interação do usuário e efeitos computadorizados, para citar alguns. E para exibir tudo isso existe o monitor, cuja taxa de atualização é fixa, já que ele se atualiza conforme sua frequência em Hz. Por exemplo, um monitor de 60 Hz atualiza e exibe 60 quadros a cada segundo.

O conflito entre quadros dinâmicos e frequência fixa

Fixos e dinâmicos são opostos que se conflitam: de um lado nós temos uma placa gráfica que renderiza uma taxa variável de quadros e do outro, por exemplo, um monitor exibe apenas 60 imagens a cada segundo. Em situações onde a taxa de quadros é menor (ou maior) do que a capacidade da tela, o usuário terá uma imagem renderizada em partes, de maneira incompleta.

Esta situação, conhecida como “screen tearing” ocorre por causa desta oscilação de processamento da placa de vídeo. Com diferenças na taxa em que a imagem é gerada pela placa de vídeo e exibida pelo monitor, o display chega na “sua hora” de atualizar o quadro bem no meio da renderização de um novo quadro pela placa de vídeo, que entrega apenas o que “conseguiu fazer a tempo” e o restante é preenchido pelo quadro anterior. O resultado é uma imagem “metade de um jeito e metade do outro”, resultando naquele efeito “partido” de alguns elementos e motivo pelo qual este tipo de problema é chamado de tearing.

Cena com muito tearing. Fonte: Tweakguides 

As medidas da indústria para solucionar este problema vieram com o V-Sync, que através de sua ativação ou desativação, compensavam o fato das placas de vídeo não renderizarem quadros em velocidades fixas. Entretanto, ativar o recurso também pode acabar causando problemas.

Por quê o V-Sync é uma solução meio-termo

O V-Sync atrasa a velocidade de funcionamento da placa de vídeo, sincronizando-a com a taxa de atualização do monitor. Por um lado, o problema da tela com um quadro renderizado de maneira incompleta está resolvido. A placa de vídeo passa a tentar travar em 60 ou 30 quadros por segundo, numa tentativa de garantir uma atualização mais constante. E assim, o problema está resolvido – em partes.

O V-Sync acaba por ter uma consequência nos jogos: reduzir o trabalho da GPU faz o desempenho oscilar – o chamado stuttering Â– todas as vezes em que os FPS da placa forem menores que a frequência da tela. Este processo também desperdiça performance da placa de vídeo, que poderia rodar em uma maior capacidade, mas está propositalmente reduzindo seu desempenho. 

Outro efeito comum em jogos é o lag do mouse. Quantas vezes você já se irritou com o mouse laggado e incorreto durante um jogo? Isso é porque o V-Sync atrasa os quadros gerados pela GPU, e a diferença de tempo entre os dois acaba sendo a responsável por este efeito colateral nos jogos. Como consequência geral, temos o atraso no input, que é a demora de resposta entre um botão ser pressionado e o resultado aparecer na tela, não porque o comando não tenha sido recebido, mas sim porque a placa está “adiando” a reprodução do quadro para garantir a constância da produção de quadros.

Adaptive-Sync: monitores e GPUs em sincronia

Para resolver os problemas de incompatibilidade monitor/GPU, em 2009 a Video Eletronics Standards Association (VESA) anunciou a adição de uma nova tecnologia ao seu padrão de interface DisplayPort 1.2a. Sua performance prometia entregar imagens mais fluídas, sem “rasgos” na imagem e reduzir o consumo de energia de vídeos com baixa quantidade de quadros e desktops estáticos. Esta tecnologia foi adotada pela AMD para solucionar os problemas que o V-Sync não conseguia resolver completamente.

“Monitores de computador normalmente atualizam suas telas em uma taxa fixa de quadros. Em jogos, a saída de quadros de um CPU ou GPU irá variar de acordo com a complexidade de renderização da imagem. Se a taxa de atualização de uma tela e a renderização do computadores estiverem fora de sincronia, artefatos visuais apresentarão tearing ou stuttering. A tecnologia DisplayPort Adaptive-Sync permite que os monitores se sincronizem dinamicamente com o desempenho das placas de vídeo, numa base frame-por-frame, produzindo uma experiência em jogos dinâmica e de baixa latência.”

Seja com FreeSync ou G-Sync, ao utilizar um recurso Adaptive-Sync o monitor vai se tornar dependente de sua placa de vídeo, já que sua frequência em Hz também se tornará dinâmica. Isso significa que a tela não irá mais funcionar com a taxa atualização padrão de fábrica, e se adaptará à velocidade da GPU.

Todas as vezes que sua placa de vídeo renderizar um frame (ou um draw), ele será alinhado com a taxa de atualização do monitor (scan). Dessa forma, a frequência se torna dinâmica e passa a ser sincronizada com a GPU. Isso elimina três problemas ao mesmo tempo: o stuttering, o screen tearing e o lag de input de comandos. Assim que estiver pronto pela placa de vídeo, o monitor exibe a nova imagem, sem dessincronia.

Sem os três principais problemas da incongruência monitor/GPU, os gamers conseguem ter uma experiência de jogo visualmente agradável mesmo em frequências menores, como 35 Hz. As taxas de atualização do FreeSync estão limitadas entre 9 e 240 Hz, porém o monitor também representa uma limitação, pois a tecnologia só conseguirá variar dentro da taxa de atualização disponível no próprio monitor, algo que pode variar entre 35 a 144 Hz de acordo com o modelo do display.

FreeSync e o suporte da tecnologia

Devido à natureza aberta da tecnologia FreeSync, qualquer tela com uma conexão DisplayPort 1.2a ou com uma DisplayPort incorporada (eDP) compatível com as AMD Radeons apresentará suporte à integração monitor/GPU. Isso significa que as placas de vídeo das séries HD 7000, HD 8000, R7 e R9 irão inevitavelmente sincronizar seu desempenho para oferecer benefícios em playback de vídeo e economia de energia. 

Adicionalmente, as GPUs AMD R9 295X2, R9 290X, R9 290, R7 260X e R7 260 apresentarão controles visuais que também terão suporte à taxas de atualização variáveis durante as sessões de jogo. As APUs AMD A10-7850K, AMD A10-7800, AMD A10-7700K, AMD A8-7600 e AMD A6-7400K também terão o hardware necessário para utilizar o FreeSync em games.

No que tange ao FreeSync para reprodução de vídeos e economia de energia, qualquer GPU com microarquitetura Graphics Core Next (GCN) poderá utilizar o recurso, desde que esteja conectada a uma tela (seja monitor para PC ou painel para notebooks) compatível. Em teoria, o FreeSync também poderia funcionar com os futuros Intel Core M, já que seus gráficos integrados da linha Broadwell suportam DisplayPort 1.2a, porém irão depender da adoção da tecnologia por parte da Intel.

Para o funcionamento, basta que qualquer um desses componente compatíveis esteja conectado a uma tela com entrada DisplayPort e suporte à Adaptive-Sync. Vale lembrar que a arquitetura de software dos jogos escolhidos pode não ser compatível com a tecnologia de taxa de atualização variável em geral. Nesses casos, os usuários poderão desativar o FreeSync no driver AMD Catalyst. 

VESA e a diferença entre FreeSync e G-Sync

A principal diferença entre o uso do Adaptive-Sync pela AMD e pela Nvidia é que o FreeSync não exige a instalação de hardware próprio ou padrões fechados para funcionar nos monitores – basta apenas uma conexão DisplayPort 1.2a. Isso significa maior facilidade de aplicação desta tecnologia pelas empresas que manufaturam telas, ao contrário da compatibilidade com G-Sync, que exige um custo de licenciamento.

Além disso, os monitores com as devidas configurações de hardware poderão receber atualização de firmware para criar compatibilidade com o recurso da AMD.

Perguntas Frequentes sobre o FreeSync

O que é o DisplayPort Adaptive-Sync?

O Adaptive-Sync é uma implementação na especificação DisplayPort 1.2a, criada à partir do padrão DisplayPort v1.0. A implementação oferece um mecanismo padrão de fábrica que permite o ajuste em tempo real da taxa de atualização do monitor conectado em uma saída DisplayPort.

O que é o FreeSync?

O projeto FreeSync é um esforço da AMD para impulsionar padrões industriais, como o Adaptive-Sync, para entregar taxas de atualização dinâmicas aos jogadores. Esta tecnologia sincroniza a frequência de um monitor compatível com a geração de quadros da placa AMD Radeon para eliminar os defeitos de imagem em jogos e vídeo – screen tearing, stuttering e lag de input.

Qual a diferença entre o DisplayPort Adaptive-Sync e o FreeSync?

O AdaptiveSync é um recurso presente no DisplayPort que permite o ajuste das taxas de frequência em monitores. Este recurso é necessário para tecnologias como o projeto FreeSync. A tecnologia da AMD é uma solução hardware/software que utiliza esses protocolos para permitir os benefícios da sincronia GPU/Monitor aos usuários de placas de vídeo da empresa com DisplayPort 1.2a.

O Adaptive-Sync é a versão padrão industrial do FreeSync?

A especificação do Adaptive-Sync partiu do padrão DisplayPort incorporado (Embedded DisplayPort) à partir de uma proposta da AMD ao grupo VESA. O Adaptive-Sync acaba sendo um recurso presente numa conexão DisplayPort e nos padrões industriais que permitem tecnologias como o FreeSync.

Quais são os requisitos para utilizar o FreeSync?

Para o FreeSync, os usuários precisarão de:

– Um monitor com compatibilidade ao DisplayPort Adaptive-Sync;
– Uma placa gráfica AMD Radeon com conexão DisplayPort;
– Um driver AMD Catalyst compatível com o recurso.

Para coincidir com a chegada do FreeSync ao mercado, a AMD lançará drivers gráficos compatíveis das placas de vídeo para reconhecimento dos novos monitores.

Onde eu posso comprar um monitor compatível com FreeSync?

Os monitores compatíveis com FreeSync já estão há venda, sendo que no Brasil já foi anunciado o LG 34UC97, e outras fabricantes como a BenQ já possuem modelos compatíveis no exterior.

Quais são as placas de vídeo da AMD compatíveis com o FreeSync?

As primeiras GPUs compatíveis são as AMD Radeon R9 295X2, 290X, R9 290, R9 285, R7 260X e R7 260. O FreeSync também é compatível com as APUs das linhas Kabini, Temash, Beema e Mullins. Todos os produtos devem ser conectados via DisplayPort em uma tela com suporte ao Adaptive-Sync.

Qual a verdadeira diferença entre o FreeSync da AMD e o G-Sync, da Nvidia?

Embora ambas as tecnologias tenham benefícios similares, o G-Sync usa um hardware específico e patenteado, exigindo mais custos de produção das empresas que manufaturam monitores. Já o FreeSync utiliza o padrão de fábrica Adaptive-Sync para ter maior adoção, menor custo de produção e um ecossistema de compatibilidade maior.

Por que os gamers deveriam adotar um sistema com Adaptive-Sync?

A capacidade de sincronizar a taxa de atualização de uma tela com a taxa de quadros de uma placa de vídeo podem eliminar incongruências visuais que afetam muitos gamers: screen tearing, stuttering e lag de input. O FreeSync deseja alcançar isso através de um ecossistema aberto que não necessita de taxas de licenciamento dos participantes, apoiando uma adoção maior pelo mercado e custos menores.

Qual o limite suportado de taxas de atualização com o FreeSync e o Adaptive-Sync?

As placas Radeon conseguem suportar uma ampla variedade de taxas de atualização com o FreeSync. Com o DisplayPort Adaptive-Sync, as placas gráficas podem detectar e estabelecer uma taxa mínima e máxima conforme a tela. Os potenciais previstos até o momento incluem 36-240Hz, 21-144Hz, 17-120Hz e 9-60Hz. 

(via Guru 3D)