Qu’est-ce que Vsync, la synchronisation verticale et devez-vous l’utiliser?

Lorsque l'on commence à optimiser les réglages graphiques pour les jeux vidéos, on tombe sur des notions comme VSync, G-Sync, Fast-Sync, FreeSync ou encore Enhanced Sync.

Cela correspond à la synchronisation verticale de votre GPU avec votre écran.
Qu'est-ce que c'est et à quoi cela sert-il ? est-il utile d'activer Vsync ?

Cet article très complet vous dit tout autour de la synchronisation verticale (Vsync).

Qu'est-ce que Vsync, la synchronisation verticale et devez-vous l'utiliser?

Qu'est-ce que V-Sync et G-Sync

Déchirure visuelle dans les jeux vidéos

Lorsque l'on joue, il peut arriver que votre carte graphique et écran/moniteur se désynchronisent.
Notamment votre GPU fournit plus d'images que le moniteur ne peut afficher.
En effet, votre moniteur est plafonné à une certaines quantités d'images par secondes que l'on appelle le taux de rafraichissement.
Il s'exprime en Hz.
Par exemple, un moniteur à 60 Hz va afficher 60 images par secondes.

Lorsqu'une désynchronisation arrive sur une scène en mouvement, le résultat est catastrophique.
Des images partielles seront légèrement différentes les unes des autres, et ainsi la scène aura l'air d'avoir été déchirée horizontalement en deux et les parties supérieure et inférieure sembleront mal alignées.
En anglais, ce phénomène de déchirure se nomme Screen tearing.
La déchirure d'écran est un artefact visuel dans l'affichage vidéo où un dispositif d'affichage affiche des informations provenant de plusieurs images dans un seul écran.

Déchirure visuelle dans les jeux vidéos

Cela se produit lorsque le FPS est supérieure au taux de rafraichissement.
Soit donc dans le cas où la carte graphique fournit plus d'images que l'écran ne peut afficher.
Un PC équipé d'un écran avec un taux de rafraichissement élevé comme 120 Hz ou 140 Hz a donc moins de chance de rencontrer des déchirures.

Déchirure et artefacts dans les jeux vidéos

La technologie VSync

La technologie VSync pour synchronisation verticale vise à corriger ces phénomènes visuelles : latence d'entrée, déchirement d'écran et saccades pendant les jeux et la lecture vidéo.
Il synchronise de votre carte graphique avec la capacité de votre moniteur à afficher un certain nombre d'images graphiques entières par seconde à l'écran.

Le moteur de jeu est responsable de la génération des trames envoyées à DirectX puis il calcule également le temps d'animation; l'encodage à l'intérieur du cadre qui est finalement rendu.
Les appels et les informations de dessin sont communiqués vers l'avant, le pilote NVIDIA et le GPU les convertissent en rendu réel, puis crache une image rendue dans le tampon de trame du GPU.
La dernière étape consiste à numériser le cadre vers l'écran.

Pour bien comprendre tout le contenu de cet article, il est conseillé de prendre connaissance des mécanismes d'affichage dans les jeux vidéos.
A lire :

Avec V-SYNC actif, le pipeline subit une contre-pression jusqu'au moteur de jeu, et l'ensemble du pipeline ralentit jusqu'à la fréquence de rafraîchissement de l'affichage.

Le pipeline d'affichage de la carte graphique

VSync et les problèmes de bégaiements

Mais l'activation de Vsync provoque aussi des problèmes notamment :

  • Des bégaiements
  • Une augmentation de la latence d'entrée

Lorsque la fréquence d'images tombe en dessous du taux de rafraîchissement du moniteur, cette sensation de déconnexion augmente à un niveau qui dérangera un grand nombre d'utilisateurs.
Certaines images seront traitées par le GPU plus lentement que le moniteur ne peut les afficher. En d'autres termes, le moniteur est prêt à passer sur une nouvelle image avant que le GPU ne soit prêt à l'envoyer.
Ainsi, au lieu d'afficher une nouvelle image, le moniteur affiche à nouveau l'image précédente, ce qui entraîne un bégaiement. Le bégaiement peut être un problème majeur lors de l'utilisation de l'option Vsync on pour réduire les déchirures.

VSync et les problèmes de bégaiements

Les deux vidéos suivantes de Rocket League montrent des bégaiements.
Cela se traduit par des mini-freez ou pendant quelques secondes, l'affichage se bloque.

De plus le GPU doit attendre un nouveau rafraichissement pour afficher la nouvelle image.
Cela peut aussi faire chuter les FPS.

Avantages et inconvénients de VSync

Voici ce que permet VSync :

  • Toutes les déchirures sont éliminées, car le GPU ne peut envoyer qu'une seule image entière au moniteur à la fois, et le moniteur n'affiche à son tour qu'une seule image entière à chaque actualisation
  • La fréquence d'images maximale possible est plafonnée à la même valeur que la fréquence de rafraîchissement. Par exemple. sur un moniteur à 60 Hz, la fréquence d'images maximale possible avec VSync activé est de 60 FPS
  • Chaque fois que la fréquence d'images est inférieure à la fréquence de rafraîchissement, les performances globales peuvent chuter, parfois de manière significative, en raison d'une bizarrerie de synchronisation dans laquelle le GPU est sous-utilisé. Cela peut être contré avec le Triple Buffering (Triple mémoire-tampon)
  • Les fréquences d'images peuvent être moins cohérentes.
  • Il peut y avoir un décalage d'entrée notable, dû à de légers délais entre le moment où une image est rendue et son affichage.
V-SYNCACTIVEDESACTIVE
Contrôle de flux ImagesContre-PressionAucun
Latence d'entréeHauteBasse
Déchirure visuelleAucunDéchirure
V-SYNC VS NON V-SYNC

La vidéo suivante montre aussi les différences :

Comme vous pouvez le voir, l'activation de VSync seule a des effets positifs et négatifs.
La désactivation de VSync est le moyen le plus simple de supprimer la limite de fréquence d'images, d'éviter toute réduction des performances et de réduire le risque de décalage d'entrée, mais cela se fait au prix d'une déchirure et de fluctuations plus importantes des fréquences d'images (pics FPS).
La désactivation de VSync peut également augmenter inutilement la température du GPU et peut entraîner un bruit de bobine (bourdonnement aigu) émanant de votre GPU lorsque les fréquences d'images sont extrêmement élevées, par exemple lors de la visualisation des écrans d'intro et de menu du jeu.
Heureusement, il existe plusieurs variantes de VSync possibles, ainsi que d'autres options, pour aider à obtenir un meilleur résultat.

Le triple buffering peut corriger ces désavantages dans certains cas, à lire :

Vsync chez NVIDIA et AMD

G-Sync chez NVIDIA

G-Sync est la technologie propriétaire de NVIDIA de synchronisation verticale, il faut un écran qui le supporte.
Ainsi, on ne peut pas l'activer sur toutes les configurations car il faut un module G-Sync dans le moniteur.
Cela augmente donc le coût d'un PC Gamer pour bénéficier de la synchronisation verticale.

Toutefois, il existe des écrans compatibles qui permettent de bénéficier de G-Sync compatible pour éliminer les artefacts et déchirures.

Liste des moniteurs gaming compatibles G-Sync

Les écrans compatibles G-SYNC

Adaptive V-Sync sur NVidia

C'est une option que vous verrez dans le panneau de configuration de Nvidia. Il n'est pas globalement pris en charge sur les pièces AMD, bien que les jeux qui l'implémentent vous l'utilisent.

La synchronisation adaptative synchronise essentiellement vos fréquences d'images et votre taux de rafraîchissement lorsque les deux sont au-dessus de 60, et désactive la synchronisation virtuelle lorsqu'ils descendent en dessous.
Cela signifie que vous obtiendrez une déchirure de l'écran et un bégaiement lorsque la fréquence d'images diminuera, mais que vous n'encourriez pas les mêmes pénalités que si vous laissiez la synchronisation Verticale activée.

FreeSync chez AMD

AMD propose un équivalent FreeSync et repose uniquement sur la norme DisplayPort™ Adaptive-Sync sans technologie propriétaire.

Le gros avantage c'est que vous n'avez pas forcément besoin d'un monitor spécifique.
FreeSync permet à la fréquence d'images de varier sur une plage sans se déchirer, en modifiant dynamiquement la fréquence de rafraîchissement du moniteur.

NVIDIA Fast Sync et AMD Enhanced Sync

Ce sont deux termes propriétaires pour une fonctionnalité logicielle qui fait essentiellement la même chose sur les cartes AMD et Nvidia.
Fast Sync / Enhanced Sync est similaire à la triple mise en mémoire tampon en ce sens qu'il existe trois tampons d'images.
Cependant, au lieu d'être accédé séquentiellement, le tampon le plus ancien est toujours écrasé.

NVIDIA introduit à partir des cartes graphiques Nvidia GeForce GTX 1080 le Fast Sync.

Avec Fast Sync, il n'y a pas de contrôle de flux et de contre-pression. Le moteur de jeu fonctionne comme si V-SYNC était désactivé.
Mieux encore, il n'y a pas de déchirement car FAST SYNC choisit les images rendues à numériser vers l'écran.
FAST SYNC permet à l'avant du pipeline de s'exécuter aussi vite que possible, et détermine les images à numériser vers l'écran, tout en préservant simultanément des images entières pour qu'elles s'affichent sans se déchirer.

En d'autre détermine Fast Sync vise à corriger tous les inconvénients du G-sync.


V-SYNC ON

V-SYNC OFF

FAST SYNC

Contrôle de flux Images

Contre-Pression

Aucun

Aucun

Latence d'entrée

Haute

Bas

Bas

Déchirure visuelle

Aucun

Déchirure

Aucun
V-Syn activé VS Vsync désactivé VS Fast Sync

Avec FastSync, la latence d'entrée sera plus élevée qu'avec v-sync désactivé, mais plus faible qu'avec v-sync activé
Il est idéal pour les jeux comme CS: GO qui fonctionnent à une fréquence d'images très élevée.
En fin de compte, FastSync concerne principalement le décalage d'entrée et ne corrige pas la fluidité, en particulier si la fréquence d'images n'est pas beaucoup plus élevée que la fréquence de rafraîchissement.
Vous supprimez essentiellement des images et la durée entre chaque image peut varier. Parfois, cela entraîne des miro-bégaiements. En tant que tel, FastSync est le meilleur pour les cas où les fréquences d'images sont deux fois supérieures aux fréquences de rafraîchissement.

Fast Sync VS Vsync
Fast Sync VS Vsync

AMD promet aussi un gain de latence avec AMD Enhanced Sync.

AMD Enhanced Sync et gain de latence d'entrée

G-Sync VS Fast-Sync VS FreeSync : quel est le meilleur ?

On trouve des comparatifs sur le net comme celui-ci : AMD Radeon RX 5600 XT vs NVIDIA GeForce RTX 2060: Which one is Faster?

Il faut aussi tenir compte d'autres éléments.
Par exemple les pilotes AMD sont souvent de moins bonne qualité et la stabilité dans les jeux s'en ressent.

Conclusion : faut-il utiliser Vsync ?

Si vous avez un moniteur classique et que vous n'êtes pas trop préoccupé par la latence d'entrée, il est judicieux d'activer simplement Adaptive V-Sync chez Nvidia.
Enhanced Sync et Fast Sync sonnent bien en théorie. A moins que votre GPU ne rende les images au double ou au triple du taux de rafraîchissement de votre moniteur, cela peut provoquer un micro-bégaiement désagréable.

Évitez la synchronisation V à double tampon lorsque cela est possible, et désactivez également la synchronisation V dans le jeu, si vous utilisez le paramètre global.

Activez-le dans les jeux livrés avec cette fonctionnalité. Cependant, si vous utilisez RadeonPro, vous pouvez activer Dynamic V-Sync qui fait essentiellement la même chose. Si vous souhaitez acheter un nouveau moniteur, c'est une excellente idée de vous procurer un écran compatible FreeSync. G-Sync est presque toujours plus cher et, grâce au programme compatible Fresync, de nombreux moniteurs Freesync fonctionneront avec les GPU Nvidia. Comme toujours, faites d'abord vos recherches.

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