&&& 揭真相：开启垂直同步可节能降温吗？
揭真相：开启垂直同步可节能降温吗？
1垂直同步是干嘛用的？
每周一期的揭真相栏目又和大家见面了，2012年我们将继续发掘发DIY中的疑点，剖析真相，当然各位网友的支持是我们最大的动力。
很多游戏初始化设置中都是默认开启垂直同步的，所谓垂直同步就是让游戏的帧数与显示器的刷新率保持一致，以防止游戏跳帧或显示器不同步造成的画面撕裂和卡顿的现象发生发，但这仅仅是少数。即便如此大多数游戏还是会默认开启，为什么？难道开启垂直同步之后另有好处？能给我们带来什么？
今日揭真相 揭开垂直同步的作用
所有基于显卡性能方面的测试都是将垂直同步关闭，以使显卡全速工作帧数最大，因为网友们需要知道显卡的绝对性能。
以《生化危机5》的画质选项为例，垂直同步的英文一般为Vertical Sync/Vsync或类似这样的缩写，开启后帧数就和刷新率保持一致，我们常用的显示器刷新率一般都是默认的60Hz，当然有强制开启75Hz的，也有3D显示器在非3D模式下开启120Hz的，在游戏中开启垂直同步后的帧数是和显示器的刷新率保持绝对一致的。显示器和游戏本身并没有将一秒中的60个关键帧筛选出来组成一个流畅的画面的能力，是驱动控制了GPU每秒钟只处理60幅画面输入到显示器上，因此游戏就维持在了60帧，无论你的显卡性能有多强，玩的游戏对3D需求有多低。
本能达到一两百帧甚至更高运行的显卡，却被驱动限制在60帧，GPU并没有全速工作，那么功耗和温度方面是否会比不开启垂直同步时低？另外游戏场景中的负载量是高低不平的，闲置的运算单元是否能够随时准备应对突发而来的高负载场景而改善游戏的最小帧，使游戏感受更加舒适呢？
2功耗仪助力测试平台
为了验证关于功耗和温度方面的推断，只需要功率表来对开关垂直同步进行测定即可，而对于是否能够改善最小帧的猜想可以参考Benchmark折线图或者是实际游戏感受来验证。
功率测试仪
测试思路：挑选HD6990/GTX580/GTX560Ti/HD6950四款高端/中高端的显卡分别在《失落的星球2》/《孤岛危机》/《叛逆连队2》/《使命召唤8》/《街头霸王4》5款负载由高到低的游戏中，开关垂直同步进行对功率的比较，测试平台和电能测试仪相连，用相机记录下功耗，对于最小帧的验证，采用一款平均帧数在60帧左右的高负载游戏《失落的星球2》的游戏折线图来体现。
因为除了显卡之外的周边设备均相同，因此待机功耗间的差异均由显卡不同造成的，我们看下四款显卡搭配测试平台的待机功耗分别是多少：
3高负载游戏测试
《失落的星球2》和《孤岛危机》都是对显卡负载非常高的游戏，尤其是《孤岛危机》更是被称为&显卡危机&，基本上没有几款显卡可以在高画质下跑上60帧。我们看一下四款显卡在该两款游戏中的功耗表现。
我们看到A卡几乎不敏感，而N卡的GTX580则上下差了40多瓦，其实并不然，HD6950和GTX560Ti本身在，4AA/16AF的画质下运行《失落的星球2》就达不到60帧，因此无论开启不开启垂直同步显卡都是满载状态，HD6990开启与否功耗差别不大是因为A卡对《失落的星球2》支持不好，再加上A卡的ALU对指令指派器非常依赖，导致很多逻辑流处理器都无法全速工作，而GTX580的平均帧是高于60的，因此开启垂直同步比不开启要&省&资源，根据测试在同一个场景下大约可以省出40瓦。
&由于笔者手中的孤岛危机的Benchmark无法开启垂直同步，而且AMD催化剂驱动中的垂直同步开关选项也是形同虚设，导致无法测试《孤岛危机》在开启垂直同步时的功耗。从GTX580的表现上来看，开启垂直同步之后功耗大幅降低，显卡温度也随之降低，功耗相差60瓦左右。
在两款游戏，8次测试中虽说缺憾2个开启垂直同步的测试，但从结果中可以确定越高端的显卡，开启垂直同步节能越明显。还有一点说明的是：注意HD6990和GTX580开关垂直同步的能耗比。
4中高负载游戏测试
《战地：叛逆连队2》和《使命召唤8》相对来说是中高负载游戏，GTX560Ti定位的这样的显卡都可以流畅运行在100帧以上，这对于测试结果应该比较明显一些。
比较郁闷的是AMD的驱动不靠谱，《战地：叛逆连队2》游戏本身的垂直同步选项也和《孤岛危机》一样不起作用，仍然缺憾两款A卡在开启垂直同步后的功耗测试。
《战地：叛逆连队2》游戏本身优化相对不错，因此可以看到HD6990和GTX580在全速工作时功耗想非常的高，特别是HD6990整机功耗都达到了400瓦以上，GTX580开关垂直同步的功耗也相差100瓦，GTX560Ti相差30瓦。
《使命召唤》系列是家喻户晓的优化帝，只要不是老掉牙的显卡都可以流畅运行它，因此四款显卡的负载并不是太高，开启了垂直同步之后也都有一定程度的降低，注意HD6990和GTX580开关垂直同步的能耗比。
5中低负载游戏测试
中低负载的游戏比较经典的就是《街头霸王4》，它测试过程短小精悍，负载均匀，并且有固定的Benchmark程序，在结束时还能计算出平均帧数。
《街头霸王4》中，HD6990的两次功耗值竟然相差130瓦左右，而GTX580也有115瓦的差距，看来游戏要求越低，显卡性能越高，这个差距就越明显，HD6950和GTX560Ti也有较大的幅度，特别是GTX560Ti，如果全速的运行功耗能达到240W，而开启垂直同步之后直接下降60W，仅比待机时增加90W。
6垂直同步用处很大
刚才让网友注意HD6990和GTX580的功耗下降比是想说明这样一个问题：AMD显卡高度依赖指令指派器，也可以叫做线程指派器，HD6900系列中每颗芯片中仅含有2颗，这样庞大的流处理器群靠2个单元来调度，效率比较差，而且又基于AMD是4D架构，并不是每一个逻辑流处理器都在被利用，因此这也就是A卡的最小帧和最大帧差别很大，A卡玩某些游戏帧数不高的根本原因，特别是在《失落的星球2》中，HD6990的功耗几乎和GTX580持平，并不是说明HD6990功耗低，而是有相当一部分运算单元没有工作罢了。
通过测试我们发现垂直同步的确可以大幅降低功耗，同时显卡的噪音，温度都能得到明显的改善，并且这个幅度是随着显卡性能越高，游戏负载越低的趋势而变大。
继续验证我们的猜想：开启垂直同步之后按原理说会让一部分运算单元保持&待命&的状态，因为帧数只需要达到60帧即可，并不需要所有的单元都披挂上阵。那么这些&待命&的运算单元是否可以应对即时的、突发的高负载运算任务呢？
我们看这是GTX580在倍抗锯齿和16倍异性过滤的画质下进行的《失落的星球2》的帧数折线图，恰好平均帧在60帧左右。
这张图能更直观的表现出它的作用：玩游戏的网友都知道60帧是绝对流畅的一个临界点，游戏流畅与否就看帧数是否持续保持在60帧或60帧以上。不开启垂直同步的情况下虽然平均帧和最高帧都很高，但是最小帧掉的也很厉害，也就是说显卡大起大落的时候更多一点，而开启了垂直同步之后虽然平均帧永远&60帧，但是最小帧偏离60帧的时间非常少，几乎都是贴着60帧运行的，按照实际的游戏感受来说也是最舒服的。
AMD在驱动执行力以及架构效率方面不太理想，在驱动中诸如垂直同步这样的重要功能无法正常执行，而且在游戏中的表现非常依赖驱动的优化，NVIDIA的驱动执行力非常强，游戏帧数比较平衡，不容易出现大起大落的现象，尤其是一些游戏中没有提供垂直同步的选项，那么NVIDIA驱动便可以强制执行垂直同步效果，以获得节能降温提速的好处。
综合所述，笔者建议显卡性能相对过剩，游戏负载较小时，可以考虑开启垂直同步（部分游戏开启垂直同步会出现异常，此类游戏除外），这样以来既能提高游戏帧数，又能降温节能，一举三得。笔者和同事们就此事交流的时候也一致认同：很多游戏默认选项都是开启垂直同步的，但在此之前一直没有剖析过对功耗和最小帧的影响，今天用测试和非书面语言来描述了这一选项的作用，希望能给网友带来帮助。
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专业科普 显卡设置和游戏中的垂直同步与三重缓冲
发表时间： 15:24:44|
编辑：Kirara
近期很多玩家都在热议守望先锋的优化和内部设置问题，其中就不得不说的：垂直同步与三重缓冲！这是很多玩家游戏体验的一大细节，但是什么是垂直同步？什么又是三重缓冲呢？他们对游戏又有什么影响呢？想必很多玩家都很不了解吧，下面小编给大家带来详细的科普！??首先，神马叫“垂直同步”。??顾名思义，首先得有什么东西是“垂直”的，然后另外一样东西和这个垂直的什么东西同步，合起来，才叫垂直同步那么什么东西是“垂直的”呢?大家都知道，在远古时代的CRT显示器的显示原理是用电子枪扫描荧光屏来发光。参考上图，电子枪从A1开始，从左到右，从上到下，当扫描到D4位置的时候，屏幕上完整的一副图像就完成了。当电子枪扫描到D4的时候，显卡会发出一个叫Vertical synchronization的信号，告诉显示器，已经完成了一帧画面的扫描，要回到A1开始扫描下一帧了。这就是“垂直同步信号”这个垂直同步信号，是由显卡发出给显示器的，一方面，告诉显示器，要回到A1位置啦，另外一方面，也通知显卡，准备输出下一帧画面到了液晶显示器时代，没有电子枪这个东西了，但是垂直同步信号却依然需要，不然显卡就无法知道在什么时候才可以输出下一帧画面，显示器也无法知道什么时候可以开始处理一帧画面很多人都搞不清楚，液晶显示器的刷新率，和响应时间的区别，往往将两者混为一谈。实际上，刷新率是指液晶显示能够在什么频率的垂直同步信号下工作，一般是固定60HZ，但液晶电视之类的显示器，能以24HZ、25HZ、30HZ、60HZ、120HZ……等许多刷新率工作。液晶显示器也有自己的IC芯片，它接受到的数字信号，也需要一定信号处理过程才能最终显示在屏幕上，所以，即便是液晶显示器也同样需要垂直同步信号来告诉他什么时候才完整的接收到了一帧画面。说白了，刷新率对于液晶显示器来说，也是绝对必要的。而响应时间是指液晶像素发生转换时所需要的时间。比如说一个像素正显示红色，而下一帧画面要改成绿色，那么这个像素从红色变为绿色所需要的时间，就是响应时间。如果响应时间过长，就会造成颜色的不准确，在很短的一瞬间这个像素既不是红色也不是绿色，而是介于两色之间的过渡色，这就是“拖影”现象出现的原因。好啦，我们搞清楚了什么是“垂直同步信号”以及它的作用，下吗就要问，是什么东西要和这个垂直信号去同步呢???这要从显卡工作原理说起：??不要被上面复杂的图表吓唬住了，其实显卡工作流程很简单。首先，它接受CPU和内存传来的数据，然后经过BLABLA的处理，最后，生成一帧画面，然后重复之前的过程，生成下一帧画面，如此重复。一般科普，大概也就说到这里了。但实际上，一个关键性的东西，很少有人提及，就是右下角那个“帧缓冲器”。帧缓冲器本质上就是显存中一组内存数据(缓冲区)，用来存储一帧画面每个像素点的数据。显卡将缓冲区数据依次输出到显示器，当全部输出完毕之后，发出一个垂直同步信号，然后输出到显示器，再发出垂直同步信号，如此反复。实际上整个垂直同步，双重，三重缓冲概念，本质上就是“帧缓冲器数据输出规则”。缓冲区的数据，是由显卡生成的。假设我们的显卡速度很快，每秒生产的帧数肯定要超过显示器刷新率。那么在实际数据处理过程中，缓冲区的数据，在被输出之前，就被显卡不断的刷新重写。但是缓冲区并不是“先清空再写入数据”，这太没有效率，而是采用“新数据覆盖老数据”的方式！我们来假设，缓冲区已经有一副完整的帧画面(A帧)，然后显卡生成了下一帧画面(B帧)，新一帧的数据开始写入缓冲区，写到一半的时候，垂直同步信号来了，于是缓冲区的数据被输出到显示器。但问题是，这时缓冲区的数据，是由一半A帧和一半B帧数据合成的。因此最终显示器上显示出来的画面就不是一副完整的画面，这就是“画面撕裂”现象出现的原因!好啦，我们现在需要解决“画面撕裂”问题，我们怎么解决呢？有聪明的同学说了，这还不简单，让帧缓冲区里的数据始终保持一副完整的画面不就可以了嘛。没错，这就是“垂直同步”的原理！实际运作是这样的，当显卡生成了一副完整画面并写入了帧缓冲区之后，暂停！，开始等待垂直同步信号，当得到垂直同步信号后，再继续渲染下一帧写入缓冲区。这样“一个画面一个垂直同步信号，画面和信号同步起来”，就可以保证在缓冲区的数据始终是一副完整的画面，不会出现前后帧混合的问题！但是，世界上哪里有那么容易的好事开启垂直同步会带来两个问题！??第一，帧数下降。??一个显而易见的原因是，如果刷新率是60HZ，那么显卡如果需要等待垂直同步信号才生成下一帧，那么帧数就不会超过60帧/s。但是这还不是问题的全部，如果你的显卡性能并不足以保证每秒60帧是速度呢？那么就会出现在一个垂直同步信号周期内，渲染不出一帧画面的情况，那么显卡就会将上一帧画面输出，而延迟1个周期才输出下一帧画面。如果不开垂直同步你的帧数有50帧的话，开了垂直同步，可能就会只有40帧左右，甚至更少；??第二，操作延迟。??原因和帧数下降是基本一样的。你的操作决定了显卡如何生成下一帧画面，而如果这一帧画面需要2、3个垂直同步信号周期才能输出到显示器上，延迟感就会非常的明显。但是和帧数下降问题不同，即便你显卡速度很快，能够在开启垂直同步的情况下依然保持60FPS，这个操作延迟问题也依然存在。原因在于显卡在等待垂直同步过程中，不生成新帧，而你的操作却是连续的。这样连续的操作却不能生成连续的帧，操作就会出现延迟。同学们会说，卧槽，垂直同步什么烂玩意不如不开嘛！没错，所以垂直同步的替代方案，三重缓冲就登场啦！??三重缓冲是个啥东西呢？其实原理很简单。??在垂直同步方案中，我们让显卡再收到垂直同步信号之前“暂停”新帧的生成，这就是造成各种问题的原因。那么，要解决问题，就需要显卡不停的生成新帧，没有暂停。我们再回顾一下帧缓冲器的原理，一块显存中的固定区域暂存帧数据，要保持画面不撕裂，就要保证缓冲区的数据是完整的，但是保证数据完整就不能随时向缓冲区内写数据。那么我们多搞几个缓冲区不就得了嘛！所以，所谓的三重缓冲，说白了，就是我们有3个帧缓冲器！除去我们正常使用的，向显示器输出信号的缓冲区(A区)，我们另外再开辟2个缓冲区(B1、B2区)，当A区已满，等待垂直同步信号的时候，显卡生成的下一帧画面，写入到B1区；如果还需要再生成下一帧，则写入B2区；如果再再需要下一帧，则写入B1区。总之，在得到垂直同步信号之前，帧数据总是写入B1或者B2区内，当获得垂直同步信号之后，将最新的一帧写入A1区，输出到显示器。当然，这只是原理，实际上并没有固定用处的缓冲区，哪个缓冲区是最新生成的一帧，哪个就可以作为A区输出帧画面数据。这样，我们首先解决了帧数下降的问题，由于显卡不需要暂停等待信号才生成新帧，所以理论上帧率就和你不开垂直同步是一样的。帧率不会降低，操作的延迟也就不会有那么明显。虽然最终得到的还是和刷新率一样的画面帧数，但由于画面和操作都是连续的，因此也不会造成额外的操作延迟。看到这里，现在大家已经能够理解，为什么要开“垂直同步”和“三重缓冲”了吧！又有一位同学问了，难道三重缓冲就这么完美嘛？当然不是，这世界上任何东西都是有代价的。三重缓冲的问题是显存占用非常大。这很好理解，原本只需要1个的缓冲区，现在变成三个，显存占用率自然也就是三倍。如果你再开个高分辨率，抗锯齿什么的，那显存占用率那是噌噌往上涨的。所以，要获得完美的效果，大显存的高端显卡是必不可少的，换句话说，掏银子才是王道！
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