G-Sync Pulsar คืออะไร ? รู้จักเทคโนโลยีใหม่ในการแก้ปัญหาภาพเบลอ

G-Sync Pulsar คืออะไร ? เทคโนโลยีใหม่ในการแก้ปัญหาภาพเบลอ

ทุกปีภายในงาน CES (Consumer Electronics Show) หรือ งานจัดแสดงเทคโนโลยี หรือนวัตกรรมใหม่ๆ ระดับโลก ที่จัดขึ้นที่ เมืองลาสเวกัส, รัฐเนวาด้า, ประเทศสหรัฐอเมริกา (Las Vegas, Nevada, USA) ก็จะมีบริษัทต่าง ๆ ขนเทคโนโลยีใหม่ ๆ มาจัดแสดงภายในงาน ปีนี้ก็มีหลายอย่างที่น่าสนใจ เช่น ระบบระบายความร้อนแบบ Solid-State Cooling ที่มีขนาดบางเฉียบ และใช้พลังงานในการทำงานน้อยมาก

ส่วนในบทความนี้เราจะพาไปรู้จักกับเทคโนโลยี G-Sync Pulsar ที่บริษัท Nvidia นำมาเปิดตัวในงานนี้ ซึ่งทาง Nvidia ได้เคลมว่าเป็นการปฏิวัติการทำงานของเทคโนโลยี VRR (Variable Refresh Rate) ให้ดียิ่งขึ้นไปอีกขั้น มันดีกว่าเดิมอย่างไร ? มาทำความรู้จักเทคโนโลยีนี้กัน

เทคโนโลยี Variable Refresh Rate คืออะไร ? (What is Variable Refresh Rate Technology ?)

ก่อนอื่น คงต้องอธิบายให้เข้าใจกันก่อนว่าเทคโนโลยี Variable Refresh Rate (VRR) คืออะไร ?

เทคโนโลยี Variable Refresh Rate (VRR) ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อช่วยปรับปรุงการทำงานระหว่าง หน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) กับหน้าจอแสดงผลให้มีความสัมพันธ์กัน

อัตราการรีเฟรชภาพของหน้าจอแสดงผลแบบธรรมดา ส่วนใหญ่จะอยู่ที่ประมาณ 75Hz ถ้าเป็นจอสำหรับเล่นเกมก็มักจะอยู่ที่ 120Hz ขึ้นไป ค่านี้หมายความว่าภายในช่วงเวลา 1 วินาที หน้าจอจะมีการรีเฟรชภาพได้กี่ครั้ง เช่น 75 hz ก็ 75 ภาพต่อวินาที

หน้าจอก็จะรับสัญญาณภาพมาจาก GPU และทีนี้หากทาง GPU ได้เรนเดอร์สัญญาณภาพออกมาที่ 200 ภาพ / วินาที ทำให้มีจำนวนเฟรมภาพเกิดขึ้นสูงกว่าที่หน้าจอแสดงผลจะรีเฟรชภาพได้ทัน หากเป็นภาพนิ่งที่ไม่มีการเคลื่อนไหว หรือเคลื่อนไหวน้อย เราก็อาจจะไม่สังเกตเห็นความผิดปกติใด ๆ แต่หากภาพมีการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็ว เช่น เวลาที่เล่นเกม ก็จะทำให้ภาพบนหน้าจอเกิดอาการฉีกขาดได้ หรือที่เรียกว่า Screen Tearing

ภาพจาก https://www.reddit.com/r/NoMansSkyTheGame/comments/4we83b/does_ps4_no_mans_sky_have_screen_tearing/

ปัญหานี้ทางฝ่ายผู้ผลิตการ์ดจอได้พัฒนาเทคโนโลยีขึ้นมาแก้ไข โดยทาง ค่ายแดง AMD จะเรียกว่าเทคโนโลยี FreeSync ส่วนค่ายเขียว Nvidia เรียกว่า G-Sync นอกจากนี้ก็ยังมี AdaptiveSync ที่เป็นส่วนหนึ่งของมาตรฐาน DisplayPort

ส่วน VRR (Variable Refresh Rate) นั้น เป็นเทคโนโลยีที่ถูกใช้เป็นพื้นฐานในการทำงานของ FreeSync, G-Sync และ AdaptiveSync อยู่แล้ว โดยหน้าจอแสดงผลที่รองรับเทคโนโลยี VRR จะสามารถเปลี่ยนอัตราการรีเฟรชเรทได้ในขณะที่มันกำลังทำงานอยู่ตามขอบเขตที่มันรองรับ (VRR Range)  เช่น 30Hz - 144Hz 

หน้าจอที่มีค่าอัตรารีเฟรชเรทตายตัว (ไม่รองรับ VRR) จะแสดงผลภาพได้ตามช่วงเวลา (Intervals) ที่กำหนดเท่านั้น หากสัญญาณเฟรมภาพใหม่มาไม่ทันช่วง Interval หน้าจอก็จะแสดงผลเฟรมภาพล่าสุดค้างไว้เหมือนเดิมจนกว่าเฟรมภาพใหม่จะถูกส่งมาให้ ทำให้ภาพบนหน้าจอมีอาการสะดุด หรือมีการผสมเฟรมภาพเก่ากับภาพใหม่เข้าด้วยกัน (Screen Tearing) ในทางตรงกันข้าม หากเฟรมภาพมาถึงก่อนช่วงเวลา Interval ภาพก็จะไม่ถูกแสดงบนหน้าจอจนกว่าจะถึงช่วงเวลา Interval

ขออนุญาตอธิบายเกี่ยวกับช่วงเวลา Interval เพิ่มเติม เผื่อว่าใครอ่านแล้วยังงง ๆ 

สมมติหน้าจอแสดงผลมีอัตราการรีเฟรช จะอยู่ที่ 100 Hz นั่นหมายความว่าใน 1 วินาที หน้าจอสามารถแสดงผลได้ 100 เฟรมภาพ ดังนั้น 1 วินาที / 100 = 10 มิลลิวินาที หมายความว่า ภาพบนหน้าจอจะมีการเปลี่ยนเฟรมภาพได้ในทุก 10 มิลลิวินาที นั่นเอง

ตามอุดมคติแล้ว ถ้าหน้าจอได้รับเฟรมภาพทุก ๆ 10 มิลลิวินาที การแสดงผลก็จะออกมาสมบูรณ์แบบ เพราะหน้าจอแสดงผลได้แค่เฟรมล่าสุดที่ได้รับมาอย่างที่เราได้อธิบายไปในย่อหน้าที่แล้ว แต่ในทางปฏิบัติช่วงเวลาที่เฟรมภาพถูกสร้างขึ้นมา มันไม่ได้ตรงกับช่วงเวลา Interval ของหน้าจอ เพราะมันแยกการทำงานกัน 

VRR จึงถูกพัฒนาขึ้นมาแก้ปัญหาดังกล่าว ด้วยการปรับอัตราการรีเฟรชเรทภาพของหน้าจอแสดงผลให้ช้าลง หรือเร็วขึ้น เพื่อให้ช่วง Interval นั้นตรงกับจังหวะรับสัญญาณภาพ ทำให้ได้การแสดงผลภาพที่สมบูรณ์แบบนั่นเอง

NVIDIA G-SYNC Pulsar คืออะไร ? (What is NVIDIA G-SYNC Pulsar ?)

G-Sync Pulsar เป็นเทคโนโลยีการแสดงผลตัวใหม่ล่าสุดจาก Nvidia ที่ช่วยลดอาการเบลอของภาพเคลื่อนไหวในขณะที่เล่นเกม โดยเทคโนโลยีนี้เกิดจากการผสมผสานระหว่างเทคโนโลยี VRR (Variable Refresh Rate) กับเทคโนโลยี ULMB (Ultra Low Motion Blur) เข้าด้วยกัน หรือจะเรียกว่าเป็นการพัฒนาต่อยอด ULMB2 ให้มีประสิทธิภาพเหนือกว่าเดิม เพื่อให้ภาพเคลื่อนไหวมีความคมชัดสูงขึ้น

เทคโนโลยี ULMB ก็เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ Nvidia พัฒนาขึ้นมาเช่นกัน โดยมีเป้าหมายในการลดอาการเบลอของภาพบนหน้าจอ ซึ่งคุณสมบัติ ULMB มีให้ใช้งานได้แค่บนหน้าจอมอนิเตอร์ที่รองรับ G-Sync เพียงแค่บางรุ่นเท่านั้น หลักการทำงานของมันจะเป็นการปิดไฟ Backlight ให้อัตราการกระพริบที่เท่ากับอัตราการรีเฟรชภาพที่ปรากฏบนหน้าจอ (Backlight Strobing) ผลคือช่วยลดอาการเบลอของภาพได้อย่างชัดเจน

ข้อจำกัดของ ULMB คือสามารถใช้งานได้กับหน้าจอที่มีอัตราการรีเฟรชอยู่ที่ 85, 100, 100 หรือ 144Hz เท่านั้น (ภายหลังมี ULMB 2 ที่รองรับได้ถึง 1,000Hz) และสัญญาณภาพที่ได้รับจะต้องเท่ากัน หรือสูงกว่าอัตราการรีเฟรชด้วย มันจึงจะทำงานได้สมบูรณ์

อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ว่าทาง Nvidia จะเป็นผู้พัฒนา ULMB ละ G-Sync ก็ตาม แต่ 2 เทคโนโลยีนี้ไม่สามารถเปิดใช้งานพร้อมกันได้ แต่ข้อจำกัดที่ว่ามานี้ได้รับการแก้ไขเป็นที่เรียบร้อยแล้ว ซึ่งก็คือเทคโนโลยี G-Sync Pulsar นั่นเอง

Nvidia G-Sync Pulsar ถือเป็นเทคโนโลยีการแสดงผลที่ก้าวกระโดดไปอีกขั้น มันมอบประสบการณ์ด้านความคมชัด และการแสดงผลเกมที่ลื่นไหล ภาพทุกเฟรมที่ปรากฏบนหน้าจอจะมีความคมชัดเสมอแม้จะเป็นภาพเคลื่อนไหวด้วยความเร็วสูงก็ตาม

หัวใจหลักในการทำงานของ G-Sync Pulsar คือการผสมผสานการทำงานของ VRR และ ULMB ให้ซิงโครไนซ์ (Synchronization) กันได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ ยังมีการนำระบบอัจฉริยะในการวิเคราะห์ตำแหน่งภาพ และวัตถุในเกม เพื่อช่วยให้ภาพที่ปรากฏบนหน้าจอมีความคมชัดที่สุดปราศจากความเบลอ

ด้วย G-Sync Pulsar ทำให้ผู้ใช้จึงไม่จำเป็นต้องเลือกอีกต่อไปแล้ว ว่าจะเลือกเปิดใช้งาน G-Sync หรือ ULMB อีกต่อไป

หลักการทำงานของ NVIDIA G-SYNC Pulsar (How does Nvidia G-Sync Pulsar work ?)

เทคโนโลยี VRR แบบดั้งเดิม ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อแก้ไขปัญหาภาพฉีก ด้วยการปรับอัตราการรีเฟรชของจอภาพ ให้มีค่าตรงกับอัตราของเฟรมเรทที่ GPU ส่งมาให้ ในขณะที่ G-Sync Pulsar ยกระดับการทำงานของ VRR ไปอีกขั้น ด้วยการนำเทคนิคจัดการแสงหน้าจอที่มีความซับซ้อน เข้ามาแก้ไขปัญหาภาพเคลื่อนไหวเบลอ (Motion blur) ที่เกิดจากการทำงานของพาเนล LCD ที่ไม่สามารถเปลี่ยนค่าได้ทัน ทำให้ภาพเก่ายังคงปรากฏค้างอยู่บนหน้าจอ

Nvidia ได้พัฒนาอัลกอริทึมแบบใหม่ที่ทำให้ ค่า Variable Refresh Rate (VRR) ที่มีความเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ให้ตรงอัตราการเรนเดอร์ภาพได้แบบเรียลไทม์ ซึ่งค่านี้จำเป็นต่อการทำงานของการจัดการแสงของหน้าจอ (Strobing) 

อย่างไรก็ตาม G-Sync Pulsar จะใช้งานได้กับหน้าจอที่ได้มาตรฐาน G-Sync Ultimate เท่านั้น ไม่สามารถใช้งานกับหน้าจอที่เป็น G-Sync เวอร์ชันต่ำกว่า หรือ G-Sync G-SYNC Compatible ได้ ซึ่งอย่างที่เราน่าจะพอรู้กัน หน้าจอที่รองรับ G-Sync Ultimate จะมีราคาแพงกว่าหน้าจอปกติ เพราะมันเป็นเทคโนโลยีแบบกรรมสิทธิ์ของ Nvida และต้องมีฮาร์ดแวร์ติดตั้งเพิ่มเข้าไปในตัวจอด้วย ทำให้ต้นทุนการผลิตเพิ่มสูงขึ้น