既要流畅 又要“睛彩”

随着图形显示技术日趋发展，英伟达和AMD分别推出了针对显示器帧同步的相关技术，希望能够解决传统显示器显示游戏画面时存在的撕裂和卡顿等不流畅现象。其中，英伟达的G-Sync需要显示器加装额外的电路，因此成本较高，推出相应产品的厂商也不够多。反倒是AMD，FreeSync技术本着免费和开放的技术特征，很快获得了大量显示器厂商的追捧，并加入了DisplayPort的国际标准，成为DP 1.2a的"钦定"选择。现在，AMD又推出了全新的FreeSync 2，相比前代标准而言，新的FreeSync 2又有哪些变化呢？

AMD FreeSync是一种让显示器和GPU输出画面能够实现帧同步显示的技术。从技术原理上来说，目前我们是用的显示器一般都是以固定的60Hz作为一个周期刷新画面的，当GPU端输出的画面恰好以60帧/秒输出时，显示器就能够在任意一个显示周期内完整显示GPU给出的每一帧画面。当GPU端输出的数据大于60帧/秒时，则需要丟弃一部分数据，反之小于60帧/秒则需要重复显示部分数据。这样一来，丟弃或者重复显示的帧就扩大了前后帧之间的差异，使得画面显示不够流畅，甚至在两帧画面强行拼接显示时还可能出现严重的撕裂、错位等问题，影响游戏玩家的体验。

因此，FreeSync的作用就是使显示器刷新率能够和GPU输出端进行联动。比如GPU以124帧/秒输出数据时，显示器就以124Hz显示，这样一来，画面平滑问题和撕裂、错位等问题就能够得到很好的解决。甚至在帧数较低时，比如GPU输出端只有48帧/秒时，支持FreeSync的显示器可以降低刷新率至48Hz，大幅度降低画面的顿挫感，提高画面流畅感。

FreeSync在写入DP1.2a的标准后，目前已经得到了大量支持DP 1.2a规范显示器的支持。FreeSync目前支持最大30Hz?144Hz的刷新率，并且能够支持HDMI接口。根据AMD资料，FreeSync现在已经得到了数十家厂商、多达数百款产品的支持，能够为玩家提供从24英寸到34英寸、1080p到4K等多个不同的产品选择。

在FreeSync大获成功后，AMD又推出了FreeSync 2技术。需要说明的是，FreeSync 2技术和FreeSync技术并不是替代尖系，前者更像是AMD在另一个技术方向的延展，同时AMD自己也宣称FreeSync 2技术是针对"Pixel Perfection"即更完美的画质而推出。为了达到这一点，FreeSync 2实现了对HDR 10的支持，并带来了更低的转换延迟。

HDR10一一更好的色彩体验

为了解释FreeSync 2的技术，我们先来看看有关HDR 10的相关知识：HDR 10是2015年8月27日美国消费电子协会公布的一项标准，它采用的10bit色深和BT.2020色彩空间，最多支持10.7亿种色彩。

目前绝大部分显示器支持的是8bit色彩。所谓8bit色彩，就是RGB每个色彩通道有2的8次方种色彩深度等级，也就是256个等级。RGB三原色每种色彩都有256个等级的话，一共就能显示16777216种色彩，这也就是我们常说的16.7百万色彩。但是，在HDR 10中，每个色彩通道的色彩数量被大大加强了，每个色彩通道可以容纳2的10次方种色彩等级，也就是每种色彩都拥有1024个等级，RGB三种色彩混合后一共可以形成1024的3次方种也就是10.7亿种色彩。

更多色彩等级的优势非常明显：更多的色彩等级显然能够使色彩之间的变化更为平滑。因为自然界的色彩是无级变化的，在光谱图上，可见光的色彩随着光的频率、波长的变化而平滑变化，并没有等级之分。但是在数字信号和显示器处理中，为了方便计算和处理，人为划分了等级，比如8bit色彩有256个等级，10bit色彩有1024个等级，更新一些的Dolby Vision拥有12bit色彩也就是4096个等级。

F03-5.TIF，F04-HB2-6.TIF，不同的色域空间可以覆盖的色彩范围

F03-7.TIF：FreeSync 2支持HDR 10后，色与空间扩大了几乎一倍。

说完了色彩等级，再来看看色域空间。所谓色域空间，就是某种色彩表征方式能够达到的最大表达颜色的范围所构成的区域。对人来说，自然界的可见光构成了一个最大的可见色域空间，一般使用CIE 1931表示。我们一般使用的sRGB色域空间是CIE1931的子集，只占有其大约1/3左右的部分，其余部分的色彩是不能显示的。对电视和电影设备来说，使用的色域空间一般采用BT.709标准，比如大家熟知的HDTV标准和大部分蓝光影片。相比之下3T.709和sRGB的色域范围基本相当，但是由于面向影视设备，因此在亮度编码上存在一些差异。但是在新的HDR 10中，这样的色彩范围显然是不够的，因此国际电信联盟又推出了BT.2020標准，色彩范围大幅度扩大，已经能够覆盖CIE1931色彩空间的75.8%，能够极大的改善色彩体验了。

好了，在大概了解了HDR 10之后，我们看看FreeSync 2对HDR10又做了什么。

FreeSync 2一一延迟更低的好色彩

其实从名称来说，FreeSync也就是"Free"和"Sync"的组合，意思就是"免费的同步技术"，人们习惯性都会联想到帧同步，但是FreeSync 2中，"同步"的可不只是帧画面了，还有最新的色彩技术。FreeSync 2加入了对HDR 10转换的支持，可以在更低的延迟下实现画面转换，带来更好的使用体验。

AMD为我们解释了系统是如何处理显示画面的。当原始画面支持HDR 10时，如果显示在普通的SDR显示器上（HDR：高动态范围;SDR：标准动态范围），画面需要经过游戏的色调映射转换成较低的动态范围，然后经过SDR的转换算法，再交由显示器显示。在这个过程中，大量的色彩值经过转换被抛弃，对比度也大幅度压缩，因此最终看到的画面相比原始的HDR画面会显得更为灰暗、色彩丟失较多。

但如果采用的是HDR显示器呢？当然原始画面还是需要游戏色调映射转换一次，然后再由HDR转换算法转换，显示色调映射处理成为显示器可以显示的信息，最终显示在屏幕上。HDR数据显示在HDR显示器上，整体画面效果是非常不错的，丢失信息较少，保留的色彩和对比度都比较多，显示效果令人满意。

那么，FreeSync 2的优势在哪里呢？从AMD给出的对比图可以看出，传统的HDR转换过程耗时比较长，带来了比较明显的延迟，但是AMD FreeSync 2用自家技术替代了传统的HDR转换和显示色调映射两大过程，处理后直接交由显示器显示，大幅度提高了效率，降低了延迟时间。

除了延迟降低外，FreeSync 2还可以在多个模式中自由切换。如果原始数据是SDR的话，FreeSync 2可以在HDR设备上启用SDR的显示，不会让原始信息变得突兀，而一旦接收到HDR數据的话，FreeSync 2就开启HDR转换模式，为用户提供低延迟的HDR显示。

FreeSync 2的低延迟和自由切换两项功能对普通玩家来说可能没有太明显的作用，但是在高帧率的画面显示上就显得很有意义了。比如显示器刷新率在144Hz下又要显示HDR内容的话更低的转换延迟就非常重要，这也是FreeSync 2关注的重点。

改善用户体验，FreeSync 2值得期待

从上文的介绍可以看出，FreeSync 2的重点在于支持HDR 10级别的色彩显示，并通过自己特色的转码设计降低延迟，为用户带来更好的使用体验。FreeSync 2的更好画质配合FreeSync的平滑体验，能够带来目前理论上最出色的显示器使用体验。对大量专业游戏玩家和高端显示器用户来说，FreeSync 2显然是非常重要的。

在显卡发展到今天，单独比拼性能等已经很难再撬动市场积极性，因此无论是英伟达还是AMD都在尽量拓宽显卡应用范围，或者采用不同的软件为玩家带来更好的使用体验。从这一点来说，FreeSync 2以及未来AMD还将推出的大量技术都是值得期待的。在更好的技术加成下，我们将会收获怎样的使用快感呢？拭目以待吧！