不知道這618上有多少人買了新的“路由器Plash Speed5”？

國行的PlayStation5和Xbox Series X/S都確認(rèn)了“它”沒有問題，加上相對合理的價(jià)格和預(yù)訂一般可以買到的體驗(yàn)，相信很多人都計(jì)劃過或購買過這一代主機(jī)。

相比于前代，PlayStation5 和 Xbox Series X/S 有更好的畫面、更流暢的體驗(yàn)；還帶來了動(dòng)態(tài)延遲輸入（DLI）、自動(dòng)低延遲模式（ALLM）、高幀率（HFR）等能進(jìn)一步改善游戲效果的新特性。但在眾多新特性中，可變幀率（VRR）帶來的影響最為基礎(chǔ)也最為直觀。

所以當(dāng)身邊的 ta 問起新?lián)Q的「路由器」好在哪里的時(shí)候，你該怎么跟 ta 解釋呢？

游戲畫面撕裂卡頓是怎么一回事

不知道大家日常游戲過程里有沒有遇到如下圖的情況？這就是我和游戲玩家口中的畫面「撕裂」，無論是撕裂和卡頓都對游戲時(shí)的體驗(yàn)并不友好，但撕裂和卡頓造成的原因卻完全不一樣。

游戲畫面撕裂（圖源：Nivdia）

但想要理解「撕裂和卡頓是怎么發(fā)生的」還需要從最開始進(jìn)行解釋。

小時(shí)候常玩的動(dòng)畫集

我們都知道人眼有視覺暫留的特性，所以當(dāng)很多張畫面超過一定速度從人眼前滑過，我們就會就會認(rèn)為畫面中的內(nèi)容是運(yùn)動(dòng)的，而每張畫面則會被叫做幀。而顯示器也是同理，它通過每隔一段時(shí)間刷新一次畫面，讓我們認(rèn)為屏幕上的元素也都是運(yùn)動(dòng)的；日常生活中最常見的 60Hz 的顯示器一秒鐘會刷新 60 張畫面，144Hz 的顯示器一秒鐘則會刷新 144 張畫面。

顯示器是如何呈現(xiàn)畫面的

日常生活中很多人看的動(dòng)畫都是由畫家畫出，而游戲畫面則是由顯卡繪制每幀畫面，顯卡把每幀畫面交給顯示器，顯示器就會從上到下一行一行地把這一幀畫面繪制出來，這種一行一行的繪制方式我們成為「逐行掃描」。也就是說顯示器顯示畫面并不是一下就能呈現(xiàn)一個(gè)畫面的，仍需要很短的時(shí)間進(jìn)行繪制，只不過因?yàn)橐曈X暫留的特性我們無法分辨而已。

畫面在顯示器上呈現(xiàn)也需要時(shí)間（圖源：啃芝士 BV16x411e7bp）

當(dāng)顯卡繪制完成畫面以后，需要把交給顯存，顯示器再從顯存中拿到畫面才能顯示，如果顯存中的畫面發(fā)生了改變，顯示器顯示的內(nèi)容也會跟著發(fā)生改變。

正常顯示畫面的方式（圖源：啃芝士 BV16x411e7bp）

為了保證顯示器能在顯示過程中正常顯示畫面，不至于因?yàn)樾庐嬅鎸?dǎo)致撕裂，顯存會劃分為前緩沖區(qū)和后緩沖區(qū)。顯示器只接受前緩沖區(qū)的畫面，顯卡計(jì)算完成新畫面了以后寫入到后緩沖區(qū)中；當(dāng)顯示器想要顯示下一幀畫面時(shí)前后緩沖區(qū)的名稱發(fā)生對調(diào)，原來的前緩沖區(qū)成了后緩沖區(qū)，原來的后緩沖區(qū)成了前緩沖區(qū)，剛剛繪制在后緩沖區(qū)的圖像就能順利地傳給顯示器了。這時(shí)顯卡可以往新的后緩沖區(qū)中寫入新畫面，而不會影響到顯示器正在顯示的畫面。

為什么發(fā)生了卡頓和撕裂

但即使是有了緩沖器依然不能解決游戲中畫面出現(xiàn)撕裂的問題，這主要是因?yàn)轱@示器采用了固定刷新率，而游戲中顯卡渲染每一幀所需要的時(shí)間是在不斷波動(dòng)的。

造成卡頓的主要原因

比如當(dāng)遇到大面積的反射場景、光線復(fù)雜的環(huán)境或者物品爆炸等復(fù)雜的場景，顯卡總是需要花費(fèi)更多的時(shí)間才能渲染一幀，這時(shí)只能在一秒內(nèi)只能輸出 48 幀，那么你大概率就能察覺到畫面已經(jīng)發(fā)生了卡頓（注意不是撕裂）。這是因?yàn)轱@示器從前緩存讀取畫面并呈現(xiàn)出來以后，后緩沖區(qū)如果沒渲染完的話，顯示器會等待一個(gè)時(shí)間再去問前緩沖區(qū)索要畫面。這時(shí)，你往往需要多等一段時(shí)間，顯示器呈現(xiàn)的幀間隔就不均勻了，剛好人眼對不均勻的幀間隔很敏感，你就能很明顯感知到畫面發(fā)生了卡頓。

造成畫面撕裂的主要原因（圖源：啃芝士 BV16x411e7bp）

而較為簡單的場景可以在一秒內(nèi)則能輸出 90 幀，這時(shí)顯示器還在逐行呈現(xiàn)前緩存時(shí)，后緩沖區(qū)這邊顯卡已經(jīng)渲染完畢了，前后緩沖區(qū)已經(jīng)再次發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，這樣顯示器渲染到一半的畫面剩下的就會變成另一個(gè)畫面了，這時(shí)顯示器會把新的畫面給渲染出來，這就是撕裂。畫面撕裂不僅僅影響體驗(yàn)，破壞沉浸感，甚至還會導(dǎo)致眼睛疲勞和頭痛。

歸根結(jié)底還是顯示器固定的刷新時(shí)間導(dǎo)致了卡頓和撕裂。

要如何解決卡頓和撕裂

傳統(tǒng)解決方案 — 垂直同步

垂直緩存技術(shù)原理

在以前就有一項(xiàng)技術(shù)能減少卡頓和撕裂帶來不適影響，也就是「垂直同步」。在簡單環(huán)境下，如果示器還在顯示前緩沖，這時(shí)顯卡畫好了后緩沖，垂直同步會禁止顯卡進(jìn)行繪圖，直到顯示器把前緩沖的畫面顯示完整，交換前后緩沖區(qū)的名字以后，顯卡就會繼續(xù)渲染了。如果你是 60Hz 的顯示器，打開垂直同步以后畫面就會鎖在 60 幀了，144Hz 打開垂直同步以后畫面就會鎖在 144 幀。

幀率陡然降低的地方（紅色）會有明顯卡頓（圖源：Nvidia）

但垂直同步并不能解決卡頓的問題。在復(fù)雜場景下，當(dāng)幀速率降至低于該 60 幀時(shí)，垂直同步會將幀速率鎖定在最接近的水平，例如每秒 45 或 30 幀，隨著性能的提升，幀速率會回到 60，但是遇到性能瓶頸又會回落到較低的幀率，循環(huán)往復(fù)，讓卡頓的感知反而會更加。

垂直同步還會造成鼠標(biāo)延遲。如果你移動(dòng)了1cm 瞄準(zhǔn)點(diǎn)，電腦收到這個(gè)消息把移動(dòng) 1cm 瞄準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)輸出給顯卡，顯卡把對應(yīng)的畫面輸出給顯示器，所有的流程都不會推后，延遲僅有電路延遲。而開啟垂直同步以后，你移動(dòng)瞄準(zhǔn)點(diǎn)的時(shí)機(jī)剛好在顯示器還沒顯示完前緩沖的階段里，那么你移動(dòng)瞄準(zhǔn)點(diǎn)的指令會和顯卡一起等著，直到顯卡重新開始渲染；這無疑會增加延遲，表現(xiàn)在游戲中就是鼠標(biāo)出現(xiàn)了粘滯感，所以大部分的射擊游戲和 MOBA 類游戲都不是很推薦打開垂直同步。

更好的解決方案 — 可變幀率

既然垂直同步會增加鼠標(biāo)延遲，且不能根治卡頓，那么我們不妨換個(gè)思路，無論是卡頓還是撕裂實(shí)際上都是因?yàn)轱@卡輸出的幀數(shù)是波動(dòng)的，那么我們不妨讓顯示器也跟著波動(dòng)刷新不就好了？

沒錯(cuò)，Nvidia 的 G-Sync 和 AMD 的 FreeSync 解決卡頓和撕裂的思路就是利用的這個(gè)，雖然他們背后的技術(shù)實(shí)現(xiàn)并不太一樣，但是大體還是利用到了顯示器刷新率的變頻技術(shù)。而在 HDMI 2.1 版本中也正式引入了這個(gè)技術(shù)，并且命名為可變幀率（VRR），新的 PlayStation5 和 Xbox Series X/S 也都支持這一項(xiàng)技術(shù)。

可變幀率技能保證畫面不撕裂也能保證畫面不卡頓

顯卡輸出幀高于顯示器刷新率時(shí)，可變幀率會暫時(shí)不交換前后緩沖區(qū)，并用新生成的幀及時(shí)放入后緩沖區(qū)中覆蓋舊幀，保證畫面不發(fā)生撕裂地情況的同時(shí)，盡可能保證延遲和一般情況一致。

可變幀率保證畫面不撕裂

而當(dāng)顯卡輸出幀低于顯示器刷新率時(shí)，可變幀率會及時(shí)告訴顯示器下一次刷新需要等待的實(shí)際時(shí)間，以及時(shí)降低顯示器的刷新頻率，讓用戶無法察覺畫面出現(xiàn)了掉幀。

可變幀率保證畫面不卡頓

可變幀率的目前支持得怎么樣

龍爭虎斗多年的 PC 平臺上的可變幀率

在 PC 上，無論是 Nvida 的 G-Sync，AMD 的 FreeSync 都是可變幀率的一種。在過去 Nvidia 有更嚴(yán)格的驗(yàn)證標(biāo)注，顯示器需要有特殊的模塊才能得到 G-Sync 標(biāo)識，顯示器價(jià)格普遍較高；而 FreeSync 則是一個(gè)相對開放的標(biāo)準(zhǔn)，顯示器廠家只要選用支持 FreeSync 的面板就可以支持 FreeSync 了，相對而言價(jià)格較低。當(dāng)然在近兩年，Nvidia 也 兼容 了 FreeSync 這個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng) Nvidia 顯卡連接到經(jīng)過 Nvidia 認(rèn)證的 FreeSync 顯示器上時(shí)，Nvidia 會啟用 G-SYNC COMPATIBLE 模式，同樣能獲得既無撕裂也無卡頓的畫面。

部分 FreeSync 顯示器也能打開 G-SYNC COMPATIBLE 模式了

但在電視上既不需要 FreeSync 認(rèn)證也不需要 G-Sync 認(rèn)證就可以支持游戲機(jī)的可變幀率，這是 HDMI 2.1 規(guī)格的一部分，并開始出現(xiàn)在大部分帶有 HDMI 2.1 接口的電視機(jī)上。值得一提的是，有些 HDMI 2.0 的電視機(jī)也會支持可變幀率，具體還是要看商品的技術(shù)規(guī)格。

HDMI 2.1 可變幀率

玩梗歸玩梗，最后需要提醒大家的是，雖然 PS5 和 Xbox Series X/S 都已經(jīng)宣布了 HDMI 2.1 的可變幀率支持，但 PlayStation 也有「畫餅」不填坑的先例。相比之下 Xbox Series X/S 以及 Xbox One X/S 還支持 FreeSync 的可變幀率，這樣即使你沒有一臺支持 HDMI 2.1 的電視機(jī)，也依然可能可以通過 FreeSync 感受可變幀率的魅力。

Xbox One X（圖片來自官網(wǎng)）