【畫面撕裂】垂直同步 VSync 的原理是什麼?對螢幕畫面的影響

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2023-12-19
By LINA 莉娜
常常看到的「垂直同步(VSync)」是什麼?
這個設定一定要開啟嗎?

不管是什麼類型的遊戲,幾乎都能在遊戲設定中看到「垂直同步(VSync)」這個功能。「垂直同步(VSync)」到底是什麼,開啟或關閉的話會對遊戲畫面帶來什麼樣的影響?

今天 LINA 將會簡單介紹什麼是「垂直同步(VSync)」、它的運作原理、對遊戲畫面的作用,順便回答一些與垂直同步相關的 Q&A,像是「一定要開啟垂直同步嗎」、「垂直同步會傷顯卡嗎」等。

 

「垂直同步(VSync)」是什麼?

▉ 不能不提的「畫面撕裂」

在開始介紹「垂直同步(VSync)」之前,首先我們必須要知道什麼是「畫面撕裂」。

螢幕有一個非常重要的規格叫做「螢幕更新率(單位:Hz)」,指的是螢幕每秒更新畫面的次數;在遊戲裡同樣也有一個類似的指標叫做「幀數(單位:fps)」,指的是遊戲每秒能產生的畫面張數。而不論是螢幕更新率或遊戲幀數,數字越高就代表畫面呈現越流暢,觀看螢幕或玩遊戲時就越不容易遇到畫面卡頓的狀況。

螢幕更新率和遊戲幀數最大的差別在於,前者通常是一個固定的數值(最常見的是 60Hz),而後者則會不斷地變化,5 分鐘內從 60 fps 衝到 120 fps 再掉到 30 fps 都不是不可能。

正因為遊戲幀數是一個浮動值,當遊戲幀數突然飆升並遠遠高於螢幕更新率時,螢幕更新率無法跟上急遽提升的遊戲幀數,螢幕畫面上就會同時顯示出複數個舊影格和新影格。由於此時的螢幕畫面看起來就像是沿著水平線被撕開了,所以這種現象就被稱為「畫面撕裂」。

只要遊戲幀數高於螢幕更新率,畫面撕裂隨時都有可能出現在遊戲裡,其中又以「會快速變動的場景」的出現機率最高。

 

▼ 當畫面上一次出現多個影格時,這個現象就被稱為「畫面撕裂」

 

▉ 垂直同步(Vsync)的原理和作用

為了解決畫面撕裂的問題,「垂直同步(VSync)」這個圖形技術就誕生了。

「垂直同步(VSync)」是 vertical synchronization 的縮寫,它能夠將顯示卡輸出的遊戲幀數限制在與螢幕更新率相同的數字(例如 60fps 與 60Hz、90fps 與 90Hz),避免螢幕畫面因為遊戲幀數過高而出現畫面撕裂的現象。

相對的,由於垂直同步限制了遊戲幀數的關係,它就會影響到遊戲的效能表現,特別是那些競技類型的遊戲。對於競技類型的遊戲來說,遊戲幀數越高就能越早發現敵對玩家的蹤跡並趁機進行反擊,即便只是差個 0.5 秒,在分秒必爭的遊戲裡都有可能左右比賽的勝敗。

 

▼ 開啟(左)或關閉(右)垂直同步後在遊戲畫面、顯卡使用率、幀數、溫度和功耗的差別

https://youtu.be/AnKjr3sLuKE

 

垂直同步(VSync)的相關 Q&A

  1. 一定要開啟垂直同步嗎
  2. 如何開啟/關閉垂直同步
  3. 垂直同步傷顯卡嗎?
  4. 什麼是「自適應垂直同步」?

 

▉ a. 一定要開啟垂直同步嗎

是否要開啟垂直同步,其實要根據自己的顯卡和螢幕規格來決定

這幾年來螢幕的規格越來越好,不少螢幕都有支援到 140Hz 甚至 240Hz 的螢幕更新率。有鑑於螢幕本身就有支援夠高的螢幕更新率,即便不開啟垂直同步,也不太容易出現畫面撕裂,因為螢幕更新率是跟得上遊戲幀數的。

然而,要是螢幕最高就只支援 60Hz 甚至 30Hz 的螢幕更新率,出現畫面撕裂的機率就非常高,這種時候就還是建議開啟垂直同步,免得被畫面撕裂影響到遊戲體驗喔。

 

▉ b. 如何開啟/關閉垂直同步?

幾乎每款遊戲都有內建垂直同步的相關設定,只要到「遊戲設定 → 圖形/顯示設定」裡找一下,基本上就可以看到垂直同步,之後再手動開啟或關閉就可以囉(通常預設為「開啟」)。

 

▉ c. 垂直同步傷顯卡嗎?

有的人可能會聽過一種說法,那就是「關閉垂直同步的話 GPU 就沒限制了,這樣會傷顯卡」。

但其實,不論是開啟或關閉垂直同步,對顯卡都是沒有影響的!唯一的差異大概就只有「顯卡變得比較耗電」而已,畢竟 GPU 現在可以全力輸出了,運作時的功耗自然會比有限制時還要高一點。

 

▉ d. 什麼是「自適應垂直同步」?

「自適應垂直同步」是經由 NVIDIA 改良過後的垂直同步技術,它能夠自動偵測螢幕支援的螢幕更新率,當遊戲幀數等於或高於螢幕更新率時,就自動開啟垂直同步;當遊戲幀數低於螢幕更新率時,再自動關閉垂直同步

 

總結

雖然 LINA 在文中提到「遊戲幀數高於螢幕更新率時就建議開啟垂直同步」,但其實要不要開啟垂直同步主要還是看個人的喜好來決定。

像 LINA 自己就不是很喜歡「垂直同步會導致遊戲幀數降低」這點,所以 LINA 會習慣性先把垂直同步關掉,等到有出現非常嚴重的畫面撕裂時才會考慮重新開啟。比起遊戲幀數,有的人可能更無法接受畫面撕裂,所以預設就是開啟垂直同步,就看自己怎麼抉擇囉!

 

 

首圖來源:freepik

資料來源:Digital TrendsHow-To GeekTom’s Guide

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