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FreeSync disponible : les premiers écrans déçoivent
Cartes Graphiques
Publié le Jeudi 19 Mars 2015 par Damien Triolet

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Enfin, après un peu plus d'une année, FreeSync débarque dans le commerce. Malheureusement, les premiers résultats obtenus sur l'Acer XG270HU nous ont terriblement déçus. Explications.


FreeSync est à AMD ce que G-Sync est à Nvidia, à savoir son implémentation de la fréquence de rafraîchissement variable dont nous vous avons déjà expliqué le principe à plusieurs reprises. Rappelons brièvement que le rendu 3D temps réel souffre très souvent de défauts liés au fait que les technologies d'affichage classiques imposent un rythme de rafraîchissement régulier alors que par nature, le temps de calcul des images par l'ensemble CPU et GPU est variable.

Si le système est capable de toujours générer les images plus rapidement que la vitesse de rafraîchissement de l'écran, par exemple en moins de 16.7ms à 60 Hz, il n'y a aucun problème, mais il est alors souvent sous-exploité. Plus généralement, le système est moins rapide et un compromis important doit être fait à travers le paramètre de synchronisation verticale (V-Sync). Si elle est activée, en cas de dépassement même minime des 16.7ms, la nouvelle image devra attendre un cycle complet de plus avant de pouvoir être affichée, ce qui cause des saccades importantes et dans certains cas de très grosses chutes de performances ou une augmentation de la latence.

La parade couramment utilisée par les joueurs consiste alors à désactiver la synchronisation verticale. Avec une carte graphique performante, les performances peuvent s'envoler bien au-delà du taux de rafraîchissement de l'écran et en cas de ralentissement, la perte de performances n'est pas amplifiée comme dans l'exemple précédent. Il n'y a plus de grosse saccade, ni de perte de fluidité généralisée. Par contre, le GPU ne cherchant plus à se synchroniser avec l'écran, l'affichage d'une image sera brusquement coupé pour continuer avec l'image suivante dès qu'elle est prête. A l'écran, nous n'observons plus une image pleine mais bien 2 (ou plus) morceaux d'images qui se succèdent. Suivant la situation, mouvement important à l'écran ou pas, la frontière entre ces 2 images est plus ou moins importante et visible, ce qui donne la sensation de cassure dans l'image (tearing en anglais).

 
 

La fréquence de rafraîchissement variable (FRV) résout tous ces problèmes et ne demande plus de faire un compromis entre fluidité et tearing. Et pour cela elle repose sur un principe assez simple : donner le contrôle au GPU. Ce n'est plus ce dernier qui doit se synchroniser avec l'écran mais le contraire. Ainsi l'image sera toujours affichée correctement, au bon moment. Ou presque. Les dalles LCD imposent certaines limites, elles doivent respecter un taux de rafraîchissement maximal, mais également minimal sans quoi un clignotement deviendrait visible.

FreeSync vs G-Sync

Si ces deux techniques de pilotage des écrans ont un objectif identique, leur implémentation diffère quelque peu. Nvidia a fait en sorte de contrôler l'affichage du GPU à l'écran via une technologie propriétaire. Pour mettre au point un écran G-Sync, il faut ainsi y intégrer la carte contrôleur développée par Nvidia sur base d'un module FPGA (puce programmable), ce qui la rend très onéreuse. A l'inverse, AMD a travaillé avec le groupe VESA pour faire adopter une spécification standardisée qui permet une implémentation de la FRV dans les contrôleurs d'écrans classiques (également appelés "scalers"), des puces fabriquées en volume et donc nettement moins chères.


AMD a également prévu une implémentation plus flexible. Là où G-Sync offre une fenêtre de fonctionnement de 30 à 144 Hz pour la FRV, FreeSync support un mode plus étendu, de 9 à 240 Hz, si bien entendu la dalle en est capable.

Alors que G-Sync fonctionne toujours sur base d'une V-Sync ON en dehors de la plage de FRV, FreeSync propose le choix aux joueurs : V-Sync ON ou OFF. Une seconde option qui permet de profiter de performances maximales en cas de dépassement de la fréquence de rafraîchissement maximale, ce qui peut réduire quelque peu la latence mais en réintroduisant du tearing. Pour les joueurs professionnels, FreeSync + VSync OFF permet ainsi de profiter d'une fluidité parfaite à 140 FPS et de la latence réduite dans les passages à 300 FPS. Pour les autres, l'intérêt est de réduire quelque peu les saccades lorsque le niveau de performances passe sous la limite basse de la FRV.

Enfin, l'écran communique aux pilotes, via l'EDID, la plage de fonctionnement de la FRV, par exemple de 40 à 144 Hz. La carte graphique n'aura donc plus à vérifier constamment si elle peut ou pas envoyer une image à l'écran, elle peut le prédire sur base de ces informations. G-Sync doit faire cette vérification, ce qui impacte légèrement les performances. Alors que nous avions observé un coût de 3 à 5% lors du lancement de G-Sync, Nvidia a optimisé le tout et il est aujourd'hui limité à 1.5% selon les propres chiffres d'AMD. Mais en insistant sur ce détail, ce dernier démontre en fait à quel point cet aspect est totalement négligeable en pratique.

Au final, FreeSync a ainsi quelques petits avantages sur G-Sync. Mais il a également un désavantage de taille : son support repose sur la dernière version du moteur d'affichage des GPU AMD. La FRV standardisée via l'Adaptive-Sync n'est ainsi compatible qu'avec les GPU Hawaii (R9 290), Tonga (R9 285) et Bonaire (HD 7790, R9 260) ainsi qu'avec les APU Kaveri et Kabini, là où G-Sync est supporté sur toutes les GeForce supérieures à la GTX 650 Ti.

L'Acer XG270HU

Pour ce test, AMD nous a fourni un écran Acer XG270HU. Deux en fait, la dalle du premier ayant souffert pendant le transport, ce qui ne nous a laissé que peu de temps pour évaluer le second.


Cet écran est un 27" en 2560x1440, 144 Hz et 1 ms. Une configuration bien adaptée au jeu haut de gamme, même s'il repose sur une dalle TN. Au niveau de la connectique, il propose des entrées HDMI, DVI et DisplayPort. Exploiter cette dernière est bien entendu obligatoire pour profiter de la FRV à travers FreeSync. Cet écran commence à être disponible sur certains marchés au tarif de 500€, ce qui est sensiblement moins cher qu'un écran G-Sync similaire.

La plage de fonctionnement de la FRV est de 40 à 144 Hz pour cet écran, une spécification qui d'emblée semble par contre un peu légère au niveau de la limite basse…

Les premiers tests : des résultats mitigés

Nos premiers tests avec FreeSync ont tout d'abord confirmé que la technologie fonctionne bien comme prévu. A la première connexion d'un écran compatible, les pilotes Catalyst proposent de l'activer dans les pilotes. Le paramètre de V-Sync est ensuite contrôlé comme d'habitude dans les jeux.


Une fois FreeSync activé, la fluidité progresse, sans augmentation de latence. C'est aussi bien que G-Sync… tout du moins si le niveau de performances se situe entre 120 à 144 fps. En-dessous, cet écran d'Acer montre rapidement ses limites.

A niveau de performances plus réduit, par exemple 60 fps, un phénomène de ghosting extrêmement prononcé apparaît. Le ghosting est un phénomène naturel pour les écrans LCD, mais diverses techniques, telles que l'overdrive, font en principe en sorte de l'éliminer ou tout du moins de le réduire au maximum.

Mais pour le XG270HU, soit Acer désactive purement et simplement l'overdrive lorsque la FRV est utilisée (3 options sont proposées et ne font pas de réelle différence), soit cet overdrive a été calibré uniquement pour le fonctionnement à 144 Hz et exploite des paramètres non adaptés aux fréquences de rafraîchissement inférieures. Mais au final, ce problème fait que sur cet écran et à niveau de performances réaliste pour la plupart des joueurs, FreeSync ajoute un compromis de plus pour les joueurs : il faut choisir entre la fluidité et l'absence de ghosting.

Et malheureusement ce n'est pas le seul problème que nous avons rencontré. Dans beaucoup de jeux, lorsque nous visons +/- 60 fps, il est courant d'avoir de brefs passages sous 40 fps, soit sous la limite basse de la plage de FRV supportée par cet écran. Dans ce cas, des saccades importantes impactent la fluidité. C'est un petit peu mieux quand la V-Sync est désactivée, mais cela reste très gênant.

Nous avons pu tester plusieurs écrans G-Sync et aucun problème de ce type n'a jamais été rencontré. Nvidia exploite son module G-Sync pour appliquer un overdrive adapté à la FRV et évite ainsi plutôt bien le phénomène de ghosting.

Par ailleurs, la spécification G-Sync garantit une plage de fonctionnement qui descend jusque 30 Hz. Cela fait une grosse différence, d'autant plus que sous cette plage les saccades sont nettement moins importantes qu'avec FreeSync, même quand ce dernier est associé à la V-Sync OFF ! Nous suspectons, sous 30 Hz, que G-Sync réévalue la possibilité de mettre à jour l'image à une fréquence plus élevée, par exemple toutes les 6.9ms à 144 Hz, là où FreeSync resterait par exemple figé à 40 Hz sur l'écran Acer, soit une possibilité de mise à jour toutes les 25ms seulement. De quoi accentuer nettement ces saccades.

FreeSync : un label trop laxiste ?

Au final, nous avons l'impression qu'AMD a dû faire face à une dure réalité : le support de la FRV passe par une dalle de qualité et par un contrôleur évolué, une combinaison qui n'est pas si simple à proposer. Et qu'il est encore plus complexe de pousser auprès des fabricants d'écrans.

Face à la longue, très longue même, attente de ces moniteurs, AMD a probablement fait quelques compromis sur ce que la société considère être le niveau de qualité à atteindre pour profiter du label FreeSync. Si descendre jusque 30 Hz voire moins est idéal, c'est difficile en pratique sans entraîner un scintillement de la plupart des dalles actuelles. AMD s'est donc résolu à accepter des valeurs bien supérieures. 40 Hz pour l'écran Acer XG270HU que nous avons testé et son équivalent BenQ XL2730Z. Et même jusqu'à 48 Hz pour les LG 29UM67 et 34UM67. C'est bien trop et ça empêche de profiter d'une bonne fluidité dans la plage 40-60 fps qui est selon nous exactement là où se situe tout l'intérêt de ces techniques d'affichage.

Si la technologie FreeSync est fonctionnelle et a le potentiel de proposer de très bons résultats pour les joueurs, les écrans réellement à la hauteur de ses promesses risquent de se faire attendre encore quelques temps. Et dans ces conditions il est difficile de ne pas être déçu.



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