Tìm hiểu lí do cho sự chênh lệch giá thành sản phẩm sử dụng FreeSync & G-Sync

Nếu AMD có FreeSync thì Nvidia có G-Sync hỗ trợ cho những sản phẩm của đối tác. Vậy công nghệ này là gì, tại sao chúng ta lại cần chúng và chúng hoạt động như thế nào?

FreeSync & G-Sync đều là công nghệ giúp hình ảnh hiển thị trên màn hình đẹp và mượt hơn. Tuy nhiên giá thành giữa những chiếc màn hình sử dụng  FreeSync & G-Sync có thể chênh nhau đến vài triệu đồng mặc dù thông số tương tự nhau. Vậy lí do của sự chênh lệch này là gì?

Trên thực tế, mỗi màn hình đều có một tần số quét (tần số làm tươi, refresh rate) như 60Hz hay 144Hz. Tuy nhiên, tấm panel màn hình LCD không cần đến tần số quét cố định thì mới hoạt động được. Đơn giản vì chuẩn này kế thừa từ thời những chiếc TV dùng ống đèn chân không (tube) và màn hình CRT.

Đối với người chơi, tần số quét cố định ảnh hưởng khá nhiều đến trải nghiệm người dùng. Đơn giản vì Panel cập nhật hình ảnh ở những khoảng thời gian cố định (interval), trong khi đó GPU lại cần có những khoảng thời gian tái tạo khung hình không cố định. Cụ thể tùy vào chất lượng hình ảnh, môi trường được xây dựng trong từng game sẽ cần có thời gian xử lí và dựng khung hình khác nhau.

Việc này dẫn đến sự không đồng nhất do khung hình luôn thay đổi và nếu một khung hình có tần số quét chỉ đạt ngưỡng trung bình thì sẽ xuất hiện răng cưa trên hình ảnh nặng hơn là hiện tượng xé hình. Hiện tượng thường gặp nhấ là răng cưa do việc màn hình hiển thị một phần của khung hình cũ và một phần của khung hình mới.

Đến đây thì vai trò của Vsync (vertical sync) sẽ được phát huy. Công nghệ này giải quyết vấn đề trên bằng cách đồng bộ GPU với tần số quét màn hình. Cụ thể Vsync sẽ bắt màn hình chờ tới khi chu trình làm tươi kế tiếp nhằm hiển thị khung hình đầy đủ, trọn vẹn.

Nhưng Vsync lại có nhược điểm chết người là nếu GPU cần quá nhiều thời gian để dựng 1 khung hình thì sẽ lỡ chu trình làm tươi do vậy màn hình sẽ lặp lại đúng khung hình cũ trong chu trình bị lỡ. Việc này sẽ khiến hình ảnh bị giật và trễ. Ngay cả khi GPU đủ sức dựng hình nhanh thì hình ảnh khi sử dụng Vsync vẫn sẽ bị giữ khung hình lại cho đến khi hết quá trình làm tươi. Dĩ nhiên việc này sẽ khiến cho những hình ảnh hiện thị không xuất hiện sớm nhất có thể.

​

Những màn hình sở hữu tần số quét lớn như 144Hz hay 240Hz sẽ hạn chế hiện tượng này, đơn giản là chu trình làm tươi của chúng ngắn hơn nhiều. Điều này khiến mắt người khó có thể nhận biết được răng cưa, giật hình hay trễ hình đầu vào hơn so với các màn hình có tần số quét thấp.

Thực tế thì chúng chỉ làm hạn chế sự tác động của những hiện tượng trên đến trải nghiệm người dùng chứ không giải quyết được 100% vấn đề. Đấy là chưa kể người dùng cần có một cỗ máy tính đủ mạnh để tái tạo đủ khung hình ở tần số quét cao như vậy.

Công nghệ VRR (variable refresh rate) ra đời nhằm giải quyết vấn đề này. Công nghệ này cho phép GPU trở thành nguồn xử lý đưa ra các tỉ lệ quét khác nhau để phù hợp với tỉ lệ tái tạo khung hình. FreeSync và G-Sync chính là sản phẩm áp dụng công nghệ này của AMD, Nvidia.

Vậy bản chất G-Sync là gì và nó hoạt động ra sao?

G-Sync thực chất sử dụng một module được phát triển bởi NVIDIA với chức năng chính là thay thế bộ chia tỉ lệ (scaler) của màn hình mặc dù G-Sync không thực sự có phần cứng chia tỉ lệ mà nhiệm vụ này được giao cho GPU. G-Sync đóng vai trò điều tiết khung hình, nếu GPU mất nhiều thời gian để dựng 1 khung hình hơn dự kiến thì G-Sync sẽ nới chu trình làm tươi ra đủ đến khi khung hình được dựng xong. Còn nếu khung hình được dựng nhanh hơn thì G-sync sẽ giảm thời gian làm tươi lại. Nhờ vậy vấn đề về khung hình sẽ được giải quyết triệt để.

Điều thú vị là nhờ vào việc sử dụng module DDR3 768MB để duy trì được khung hình cũ trong khi ước tính khoảng thời gian cần thiết dựng khung hình kế tiếp. Bên cạnh đó G-Sync sẽ đệm hình ảnh đã được dựng sẵn lên màn hình trong thời gian cực ngắn nên rất khó nhận biết. Nhờ vậy nếu tần số khung hình giảm xuống dưới 30 FPS thì G-Sync vẫn giữ được hiển thị màn hình mượt mà.

Hiện tượng bóng ma cũng sẽ được giải quyết nhờ việc G-Sync thay thế bộ scaler của panel bằng cách tận dụng tính năng Variable Overdrive được tích hợp sẵn trong module này.

Nhược điểm duy nhất của G-Sync là công nghệ này sử dụng module được phát triển riêng bởi NVIDIA và họ không cung cấp miễn phí module này. Các hãng sản xuất màn hình buộc phải mua để tích hợp vào sản phẩm của họ kéo theo nhiều công đoạn xử lí bổ sung trong quá trình sản xuất vì vậy giá thành sản phẩm sẽ cao hơn so với thông thường. G-Sync cũng chỉ hỗ trợ cho card đồ họa NVIDIA mà thôi.

Vậy FreeSync thì sao?

Chức năng của FreeSync cũng tương tự như G-Sync nhưng lại không sử dụng module bản quyền riêng như của NVIDIA mà lại dựa trên các chuẩn công nghiệp nguồn mở. Nhờ hợp tác với Hiệp hội chuẩn màn hình quốc tế VESA (Video Electronics Standards Association), AMD đã thành công khi thêm một công nghệ được gọi là Adaptive-Sync.

Về cơ bản Adaptive-Sync cũng hoạt động tương tự như G-Sync tuy nhiên công nghệ đến từ AMD này chưa có module tương tự như Overdrive để dự đoán khung hình cần xử lý trước nhằm tiết kiệm thời gian như của NVIDIA. Và dĩ nhiên công nghệ này cũng bị giới hạn hơn nhiều, nếu G-Sync cho kết quả tốt với những khung hình hiện thị thậm chí còn chưa đạt nổi 30FPS thì giới hạn này ở Free-Sync là khoảng trên dưới 40 FPS tùy vào công nghệ của từng loại màn hình.

Ưu điểm của Free-Sync là cực kì dễ để đưa thêm module Adaptive-Sync vào các sản phẩm màn hình của các hãng sản xuất mà không phải thiết kế lại màn hình hoặc đánh đổi các tính năng khác. Hơn nữa Free-Sync được dựa trên nguồn mở nên công nghệ này hoàn toàn miễn phí. Vậy nên các màn hình sử dụng Free-Sync sẽ có giá thành phải chăng hơn rất nhiều so với việc sử dụng G-Sync của NVIDA.