VSync uitgelegd: Hoe het werkt en wanneer je het in- of uitschakelt

Als je een fanatieke gamer bent, heb je waarschijnlijk al eens een verwarrende optie in de grafische instellingen tegengekomen. Die heet VSync, en het is niet direct duidelijk wat het precies doet en waarom deze optie beschikbaar is.

Wat is VSync?

Korte beschrijving: VSync staat voor Vertical Synchronization (verticale synchronisatie). Het dwingt de frames van de grafische processor om te synchroniseren met de ververversingsfrequentie van de monitor. Deze synchronisatie elimineert frame-rate stotteren en schermvertering (screen tearing) voor een soepele, ononderbroken game-ervaring.

Maar hoe werkt het precies? Wat zijn de voordelen? Moet je deze optie aan of uit zetten? Om die vragen te beantwoorden, moeten we dieper in op VSync. Laten we beginnen met de basis.

Waarom is VSync nodig?

Allereerst moeten we begrijpen hoe grafica op een desktop of laptop wordt verwerkt. Je computer rendert grafica naar het scherm via een geïntegreerde grafische chip (CPU) of een losse videokaart (GPU).

In beide gevallen 'schilderd' de processor de beelden op de monitor. Het artikel dat je nu leest, wordt getekend door je grafische processor. Wanneer je een game speelt of een film kijkt, krijgt de grafische processor de opdracht om 3D-beelden (volledige frames) zo snel mogelijk te renderen. Hierbij ontstaat een aantal frames per seconde (FPS).

Deze frames worden vervolgens naar de monitor gestuurd voor verwerking. Dit resulteert in een snelle diavoorstelling van frames, wat de illusie van animatie creëert, vergelijkbaar met een flipbook. Hoe hoger de FPS die je grafische processor kan produceren, des te soepeler je game-ervaring.

Zelfs als je geen games speelt of video's kijkt, moet het scherm zich nog steeds ververen zodat je kunt zien wat je typt, waar de muiscursor beweegt, enzovoort.

De monitor probeert altijd bij te benen met de frames die je grafische processor per seconde uitgeeft. Het maximum aantal frames dat een monitor per seconde kan weergeven, heet de ververversingsfrequentie, gemeten in Hertz (Hz). Een 60 Hz monitor kan bijvoorbeeld maximaal 60 FPS weergeven.

Het conflict

Nu je begrijpt hoe beelden op het scherm worden gerenderd, komt het echte probleem. Het probleem ontstaat wanneer de grafische processor meer frames produceert dan de monitor kan verwerken; bijvoorbeeld 90 FPS op een 60 Hz monitor.

In dat geval kan de monitor niet bijbenen, wat leidt tot een synchronisatiestoornis tussen twee frames. Dit veroorzaakt 'screen tearing', waarbij het beeld eruitziet alsof het in twee is gesneden.

Screen tearing in Battlefield 3 | Afbeelding: NVIDIA

Schermvertering is vooral zichtbaar wanneer de camera horizontaal beweegt. Omdat beelden verticaal worden geregistreed, zie je geen tearing van boven naar beneden. Het is echter wel erg irritant en vermindert de algehele game-ervaring.

Wat is de oplossing?

De voor de hand liggende oplossing is een monitor kopen die hogere frame rates kan weergeven, maar niet iedereen kan dat betalen.

Daar komt VSync van pas. Het lost het synchronisatieprobleem op door de frames van de grafische processor af te stemmen op de ververversingsfrequentie van de monitor. Hiervoor 'bevriest' VSync de game-engine of buffer het de frames tot het scherm klaar is voor het volgende frame.

Met andere woorden: VSync brengt je grafische processor terug op hetzelfde niveau als je monitor, zodat ze met een fijnafgestemde cohesie samenwerken. Correct geïmplementeerd elimineert het schermvertering volledig en bevordert het een vloeiender, soepelere gameplay.

Overige voordelen

VSync kan ook nuttig zijn in andere toepassingen, met name in oudere games waarbij de processor de grafische eisen ver te boven gaat. Omdat moderne CPU's/GPU's te krachtig zijn voor vintage games, renderen ze oude scènes met extrem hoge frame rates.

Dit kan ertoe leiden dat de processor oververhit, omdat hij superhard werkt om honderden frames per seconde te creëren. VSync lost dit op door de FPS te plafonneren op de ververversingsfrequentie van de monitor, waardoor de extra belasting op de grafische processor wordt afgehaakt.

Nadelen

Het inschakelen van VSync brengt ook enkele eigen problemen met zich mee:

Invoervertraging (input lag)

Wanneer de GPU stopt met het doorsturen van extra frames naar de monitor, kunnen je invoeren, zoals muisklikken en toetsaanslagen, iets vertraagd raken. Deze vertragingen zijn vaak niet merkbaar, maar als je games speelt die snelle reflexen vereisen, kan het je uit de immersie halen.

Daarnaast, wanneer je scènes bekijkt die veel grafische resources vereisen en de frame rate daalt onder de ververversingsfrequentie, forceert de grafische processor deze nog verder omlaag om te synchroniseren met de monitor. In zulke intense momenten treedt een grotere val in frames (en dus meer vertraagde respons) op.

Verschillende methoden, zoals triple buffering, zijn ontwikkeld om dit probleem te verhelpen, maar die zijn niet voor iedereen beschikbaar. Er zijn ook een paar andere technieken om dergelijke vertragingen te minimaliseren, maar je moet je bewust zijn dat het inschakelen van VSync je acties minder responsief kan maken.

Judder (beelden rukken)

VSync kan ook artefacten veroorzaken in films en video's, omdat die meestal worden opgenomen op 24-30 FPS, aanzienlijk lager dan de standaard monitor-frequenties. Wanneer dergelijke films op een 60 Hz monitor worden afgespeeld, mist de videospeler vaak de deadline van de monitor, waardoor tussengevoegde frames iets sneller worden weergegeven dan normaal. Dit resulteert in een judder-achtig effect.

Moderne vormen van VSync

VSync is een techniek van meer dan tien jaar oud. In recente jaren hebben grafische fabricanten effecterdere methoden ontwikkeld die de beperkingen van VSync aanpakken. De populairste zijn:

Smooth VSync

Smooth VSync is speciaal ontworpen door NVIDIA om stottering te minimaliseren wanneer VSync ingeschakeld is en SLI (Scalable Link Interface) actief is. SLI is een parallelle verwerkingsprogramma voor grafica, bedoeld om de verwerkingskracht te vergroten.

In tegenstelling tot conventionele VSync, die de frame rates dwingt om snel te oscilleren tussen de ververversingsfrequentie en de helft daarvan (bijv. tussen 60 Hz en 30 Hz), koppelt Smooth VSync aan de meest duurzame frame rate van je game. Het verhoogt de frame rate pas wanneer de gameprestaties de monitorfrequentie overschrijden.

Hoewel Smooth VSync de gemiddelde frame rate van je game verlaagt, verbetert en stroomlijnt het de algehele visuele ervaring.

Adaptive VSync

Ontwikkeld door NVIDIA, stelt Adaptive VSync je in staat om frames (op een slimme manier) te renderen via het NVIDIA Control Panel. Het is exclusief beschikbaar voor GPU's met een GT 600-serie NVIDIA grafische kaart of nieuwer.

Adaptive VSync gaat zowel tegen schermvertering als frame-rate stottering aan. Het schakelt VSync in wanneer de frame rate de ververversingsfrequentie van de monitor overschrijdt (om tearing te voorkomen) en schakelt het uit wanneer de FPS onder de ververversingsfrequentie daalt (om stottering te minimaliseren).

G-Sync

G-Sync is een andere proprietaire adaptieve synchronisatiemethode van NVIDIA om schermvertering te elimineren. Het laat de ververversingsfrequentie van de monitor zich aanpassen aan de frame rate van de grafische kaart (in plaats van dat de grafische processor zich aanpast aan de monitor).

Om G-Sync te gebruiken, moet de monitor uitgerust zijn met G-Sync-technologie van NVIDIA. Het bedrijf werkt met de meeste LCD-paneelfabrikanten samen om een breed scala aan snelle panelen (van 75 Hz tot 360 Hz) op de markt te brengen.

NVIDIA beweert dat apparaten met G-Sync-technologie levensechte HDR, cinematografische kleuren, verbluffende contrasten en ultra-lage latentie gameplay leveren zonder stotteren, tearing of invoervertraging.

FreeSync

In 2015 lanceerde AMD zijn eigen adaptieve synchronisatietechnologie voor LCD, FreeSync, om te concurreren met NVIDIA's G-Sync. Het is gratis te gebruiken, royaltyvrij en heeft geen prestatieboete.

Afbeelding: AMD

FreeSync werkt door de ververversingsfrequentie van de monitor dynamisch aan te passen aan variable frame rates. Concreter: de monitor blijft het momenteel ontvangen beeld tonen totdat een nieuw frame wordt geleverd aan de framebuffer van de grafische kaart. Vervolgens wordt het nieuwe beeld onmiddellijk getoond.

Deze eenvoudige techniek biedt een extrem lage monitorlatentie en een stottervrije kijkervaring. Het verbetert ook de batterijduur door de ververversingsfrequentie van het paneel te verlagen wanneer er geen nieuwe beelden worden ontvangen.

De standaard ondersteunt ververversingsfrequenties tussen 9 Hz en 240 Hz. En omdat het automatisch kan worden ingeschakeld via plug-and-play, is het transparant voor de eindgebruiker en het besturingssysteem.

Enhanced Sync

Bron: AMD

In plaats van de maximale frame rate te vergrendelen op de ververversingsfrequentie van de monitor, ontgrendelt AMD's Enhanced Sync-technologie de frame rate om de latentie te verlagen, in ruil voor een milde vorm van tearing.

Wanneer de grafische kaart geen frames kan leveren met dezelfde snelheid als de ververversingsfrequentie van de monitor, geeft deze methode prioriteit aan verminderde stottering boven het elimineren van tearing. Hoewel het de problemen van VSync niet volledig oplost, verbetert het wel de prestaties en consistentie. Bovendien werkt het met elk scherm, of het nu FreeSync ondersteunt of niet.

Moet je VSync aan of uit zetten?

Het antwoord hangt af van je voorkeur en specifieke situaties.

Als je GPU meer frames produceert dan je monitor kan verwerken, kan dit schermvertering en oververhitting veroorzaken. In dat geval moet je VSync inschakelen via je GPU-instellingen of de software van het programma.

Als je monitor echter meer frames kan weergeven dan de GPU genereert, is er weinig reden om VSync ingeschakeld te hebben.

Je moet het ook uitschakelen wanneer je game een grafisch intensief moment bereikt en de frame rate onder de ververversingsfrequentie van het scherm daalt. In dergelijke gevallen probeert VSync namelijk die plotselinge verandering te matchen, wat resulteert in prestatievertraging.

VSync in- of uitschakelen is heel simpel: open het NVIDIA Control Panel, selecteer Manage 3D Settings, en onder het tabblad Global Settings vind je een lijst met functies. Scroll naar benen naar Vertical Sync en selecteer On/Adaptive. Dat is alles.

Als je een AMD-processor gebruikt, vind je vergelijkbare opties in de Radeon-instellingen. Er is ook een optie om je voorkeuren toe te passen op individuele games.

Nu je de voor- en nadelen van VSync kent en weet hoe eenvoudig het in- of uit te schakelen is, is het de moeite waard om beide opties uit te proberen. Je moet ook controleren of je grafische processor extra functies heeft. Adaptive VSync is bijvoorbeeld ontworpen om het beste van twee werelden te bieden.

Veelgestelde vragen

Verbetert VSync de schermresolutie?

VSync beïnvloedt noch de resolutie, noch de kleur- of helderheidsniveaus van de monitor. Het is puur ontworpen om schermvertering te elimineren en een soepele kijk- en game-ervaring te bieden.

Kan VSync de FPS verhogen?

VSync kan de ververversingsfrequentie of FPS van de monitor niet verhogen. Integendeel: het plafonneert de FPS op de ververversingsfrequentie van de monitor en vermindert de belasting op de GPU.

Is VSync goed voor Fortnite?

Fortnite is een snel, actievolle game. Als je een standaard 60 Hz monitor hebt, kan het inschakelen van VSync je game-ervaring aanzienlijk verbeteren (door de monitor en grafische kaart te synchroniseren). Hetzelfde geldt voor andere populaire games zoals Minecraft, Overwatch en Quake Champions.

Hoeveel lag voegt VSync toe?

Over het algemeen resulteert het inschakelen van VSync in hogere invoerlatentie, en het uitschakelen ervan in lagere invoerlatentie. Volgens een studie (uitgevoerd op drie games: Super Meat Boy, Left 4 Dead 2 en Sleeping Dogs) levert het aanzetten van VSync in fullscreen zonder FPS-limiet een invoerlatentie van maximaal 7,5 frames op. Terwijl het uitschakelen van VSync in fullscreen zonder frame rate limiet een invoerlatentie van slechts 1,33 frames oplevert.