不知道這個 618 有多少人買瞭新的「路由器 Plash Speed5」？

既然國行的 PlayStation5 和 Xbox Series X/S 都已經確認「那個」沒有問題瞭，加上相對合理的價格和預約一般就能買的體驗，相信不少人在打算或購買過本世代的主機瞭。相比於前代，PlayStation5 和 Xbox Series X/S 有更好的畫面、更流暢的體驗；還帶來瞭動態延遲輸入（DLI）、自動低延遲模式（ALLM）、高幀率（HFR）等能進一步改善遊戲效果的新特性。但在眾多新特性中，可變幀率（VRR）帶來的影響最為基礎也最為直觀。

所以當身邊的 ta 問起新換的「路由器」好在哪裡的時候，你該怎麼跟 ta 解釋呢？

遊戲畫面撕裂卡頓是怎麼一回事

不知道大傢日常遊戲過程裡有沒有遇到如下圖的情況？這就是我和遊戲玩傢口中的畫面「撕裂」，無論是撕裂和卡頓都對遊戲時的體驗並不友好，但撕裂和卡頓造成的原因卻完全不一樣。

遊戲畫面撕裂（圖源：Nivdia）

但想要理解「撕裂和卡頓是怎麼發生的」還需要從最開始進行解釋。

小時候常玩的動畫集

我們都知道人眼有視覺暫留的特性，所以當很多張畫面超過一定速度從人眼前滑過，我們就會就會認為畫面中的內容是運動的，而每張畫面則會被叫做幀。而顯示器也是同理，它通過每隔一段時間刷新一次畫面，讓我們認為屏幕上的元素也都是運動的；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。

顯示器是如何呈現畫面的

日常生活中很多人看的動畫都是由畫傢畫出，而遊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並不是一下就能呈現一個畫面的，仍需要很短的時間進行繪制，隻不過因為視覺暫留的特性我們無法分辨而已。

畫面在顯示器上呈現也需要時間（圖源：啃芝士 BV16x411e7bp）

當顯卡繪制完成畫面以後，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生瞭改變，顯示器顯示的內容也會跟著發生改變。

正常顯示畫面的方式（圖源：啃芝士 BV16x411e7bp）

為瞭保證顯示器能在顯示過程中正常顯示畫面，不至於因為新畫面導致撕裂，顯存會劃分為前緩沖區和後緩沖區。顯示器隻接受前緩沖區的畫面，顯卡計算完成新畫面瞭以後寫入到後緩沖區中；當顯示器想要顯示下一幀畫面時前後緩沖區的名稱發生對調，原來的前緩沖區成瞭後緩沖區，原來的後緩沖區成瞭前緩沖區，剛剛繪制在後緩沖區的圖像就能順利地傳給顯示器瞭。這時顯卡可以往新的後緩沖區中寫入新畫面，而不會影響到顯示器正在顯示的畫面。

為什麼發生瞭卡頓和撕裂

但即使是有瞭緩沖器依然不能解決遊戲中畫面出現撕裂的問題，這主要是因為顯示器采用瞭固定刷新率，而遊戲中顯卡渲染每一幀所需要的時間是在不斷波動的。

造成卡頓的主要原因

比如當遇到大面積的反射場景、光線復雜的環境或者物品爆炸等復雜的場景，顯卡總是需要花費更多的時間才能渲染一幀，這時隻能在一秒內隻能輸出 48 幀，那麼你大概率就能察覺到畫面已經發生瞭卡頓（註意不是撕裂）。這是因為顯示器從前緩存讀取畫面並呈現出來以後，後緩沖區如果沒渲染完的話，顯示器會等待一個時間再去問前緩沖區索要畫面。這時，你往往需要多等一段時間，顯示器呈現的幀間隔就不均勻瞭，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生瞭卡頓。

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則能輸出 90 幀，這時顯示器還在逐行呈現前緩存時，後緩沖區這邊顯卡已經渲染完畢瞭，前後緩沖區已經再次發生瞭翻轉，這樣顯示器渲染到一半的畫面剩下的就會變成另一個畫面瞭，這時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，破壞沉浸感，甚至還會導致眼睛疲勞和頭痛。

歸根結底還是顯示器固定的刷新時間導致瞭卡頓和撕裂。

要如何解決卡頓和撕裂

傳統解決方案 — 垂直同步

垂直緩存技術原理

在以前就有一項技術能減少卡頓和撕裂帶來不適影響，也就是「垂直同步」。在簡單環境下，如果示器還在顯示前緩沖，這時顯卡畫好瞭後緩沖，垂直同步會禁止顯卡進行繪圖，直到顯示器把前緩沖的畫面顯示完整，交換前後緩沖區的名字以後，顯卡就會繼續渲染瞭。如果你是 60Hz 的顯示器，打開垂直同步以後畫面就會鎖在 60 幀瞭，144Hz 打開垂直同步以後畫面就會鎖在 144 幀。

幀率陡然降低的地方（紅色）會有明顯卡頓（圖源：Nvidia）

但垂直同步並不能解決卡頓的問題。在復雜場景下，當幀速率降至低於該 60 幀時，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，循環往復，讓卡頓的感知反而會更加。

垂直同步還會造成鼠標延遲。如果你移動瞭1cm 瞄準點，電腦收到這個消息把移動 1cm 瞄準點的坐標輸出給顯卡，顯卡把對應的畫面輸出給顯示器，所有的流程都不會推後，延遲僅有電路延遲。而開啟垂直同步以後，你移動瞄準點的時機剛好在顯示器還沒顯示完前緩沖的階段裡，那麼你移動瞄準點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，表現在遊戲中就是鼠標出現瞭粘滯感，所以大部分的射擊遊戲和 MOBA 類遊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延遲，且不能根治卡頓，那麼我們不妨換個思路，無論是卡頓還是撕裂實際上都是因為顯卡輸出的幀數是波動的，那麼我們不妨讓顯示器也跟著波動刷新不就好瞭？

沒錯，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，雖然他們背後的技術實現並不太一樣，但是大體還是利用到瞭顯示器刷新率的變頻技術。而在 HDMI 2.1 版本中也正式引入瞭這個技術，並且命名為可變幀率（VRR），新的 PlayStation5 和 Xbox Series X/S 也都支持這一項技術。

可變幀率技能保證畫面不撕裂也能保證畫面不卡頓

顯卡輸出幀高於顯示器刷新率時，可變幀率會暫時不交換前後緩沖區，並用新生成的幀及時放入後緩沖區中覆蓋舊幀，保證畫面不發生撕裂地情況的同時，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

而當顯卡輸出幀低於顯示器刷新率時，可變幀率會及時告訴顯示器下一次刷新需要等待的實際時間，以及時降低顯示器的刷新頻率，讓用戶無法察覺畫面出現瞭掉幀。

可變幀率保證畫面不卡頓

可變幀率的目前支持得怎麼樣

龍爭虎鬥多年的 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 有更嚴格的驗證標註，顯示器需要有特殊的模塊才能得到 G-Sync 標識，顯示器價格普遍較高；而 FreeSync 則是一個相對開放的標準，顯示器廠傢隻要選用支持 FreeSync 的面板就可以支持 FreeSync 瞭，相對而言價格較低。當然在近兩年，Nvidia 也 兼容 瞭 FreeSync 這個開放標準，當 Nvidia 顯卡連接到經過 Nvidia 認證的 FreeSync 顯示器上時，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 模式瞭

但在電視上既不需要 FreeSync 認證也不需要 G-Sync 認證就可以支持遊戲機的可變幀率，這是 HDMI 2.1 規格的一部分，並開始出現在大部分帶有 HDMI 2.1 接口的電視機上。值得一提的是，有些 HDMI 2.0 的電視機也會支持可變幀率，具體還是要看商品的技術規格。

HDMI 2.1 可變幀率

玩梗歸玩梗，最後需要提醒大傢的是，雖然 PS5 和 Xbox Series X/S 都已經宣佈瞭 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，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）