Freesync 2 e VRR, serão exclusivos da Scorpio?

Freesync e Variable Refresh Rate (VRR) são duas caracteristicas que foram  criadas com o intuito de tornar mais suave a experiência de jogo. Mas será que serão forçosamente exclusivas da Scorpio. É isso que vamos ver neste artigo.

A Microsoft veio dar a conhecer que a Scorpio terá suporte às tecnologias Freesync 2 e Variable Refresh Rate. De notar que as tecnologias, apesar de destinadas à mesma coisa, são diferentes, sendo ainda a primeira da AMD, e a segundo pertença do grupo HDMI.

E em que consiste a diferença? Bem, o VRR na realidade é apenas um suporte semelhante ao Adaptative Sync já existente no DisplayPort desde a versão 1.2a, e que permite a passagem de comandos de variação de refrescamento e sincronização de fotogramas com o refrescamento do monitor (explicaremos isso mais abaixo). Já o Freesync, esse sim, é uma tecnologia completa que tira partido dessa característica. Atualmente o Freesync é baseado no Adaptative sync do DisplayPort, mas eventualmente o Freesync 2 já usará o VRR do HDMI ara efeitos semelhantes.

Fica para já a nota que o atual Freesync suporta atualmente HDMI, mesmo sem o VRR. Como isso funciona, abordaremos depois!

Para já queremos é passar a ideia que estas tecnologias existem para aplicar soluções que evitem o chamado “screen tearing” (se não sabes o que é lê este nosso artigo), criando maior efeito de fluidez (eliminado o stuttering), e diminuindo o lag existente entre o sistema informático e o ecrã.

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Numa breve explicação sobre o Freesync, e sem complicarmos com situações adicionais, os fotogramas nos jogos não são rendidos com uma variação perfeita de 0 ms entre fotogramas. O que é que isto quer dizer? Se imaginarem um monitor 100 Hz, em cada segundo ele irá mostrar 100 imagens diferentes derivadas de 100 refrescamentos de ecrã, com uma variação perfeita de 1/100 ou seja 10 ms. Este é o tempo que cada fotograma fica no ecrã, e o tempo exacto a cada novo fotograma será desenhado.

Ora isto funcionaria muito bem se a cada 10 ms o monitor recebesse 1 fotograma novo da placa gráfica, mas para isso esta tinha de render 100 fotogramas por segundo, acompanhando o refrescamento do monitor. Mas mais complicado do que isso, não podíamos ter apenas 100 fotogramas por segundo, tínhamos ainda de ter 1 fotograma a cada 10 ms, o que quer dizer que os fotogramas por segundo não poderiam ser uma média, mas sim calculados de forma precisa.

E isso é utopia, e não acontece. E os tempos de entrega de fotogramas da placa gráfica e do refrescamento do monitor são completamente diferentes.

Assim, quando o monitor refresca, ele irá colocar o último fotograma entregue, pelo que a se a entrega foi inferior ao seu refrescamento, ele irá apresentar um fotograma duplicado (ou seja o mesmo do refrescamento anterior).

O que estas tecnologias, quando associadas, se propõem fazer é sincronizar o refrescamento do ecrã com o render dos fotogramas, criando uma maior fluidez no jogo.

Basicamente, a tecnologia permite que quando os fotogramas reais estão superiores ao máximo refrescamento, haja um benefício semelhante ao que obtemos com o uso do Vsync, mas com a vantagem de não haver input lag. O input lag do Vsync acontece quando o fotograma é gerado depois do refrescamento do monitor. Por exemplo, se ele for gerado 2 ms depois do refrescamento de ecrã, ele só aparecerá 8 ms depois, criando uma ilusão de que a resposta não foi imediata.

Eis o efeito sem estas tecnologias, e sem elas, aqui representado com o Freesync, neste caso apoiado sobre o Adaptative Sync do Display Port, uma tecnologia em tudo semelhante ao VRR da HDMI:

E a situação do Stuttering com o Freesync desligado e ligado:

O Freesync 2 oferece mesmo uma tecnologia de compensação de baixos fotogramas que cria fotogramas por interpolação. Esta situação é complexa de ser suportada pois terá de ser feita na TV, mas mantendo a baixa latência.

As tecnologias em questão não obrigam a um suporte hardware por parte das TVs , mas apesar de tal, atualmente poucas ou nenhumas marcas de TV oferecem suporte (mesmo nos monitores a oferta é reduzida). Mas é inegável que estas tecnologias são efectivamente uma mais valia, e serão, muito certamente, adoptadas no futuro.

Vamos então ver que requisitos o sistema emissor tem de ter para o suporte destas tecnologias. Note-se que tudo o que é dito aqui, com excepção da Scorpio não é confirmado oficialmente, sendo o artigo apenas uma análise, baseada nos dados que possuímos, sobre se outras consolas poderiam ou não implementar iguais tecnologias.

Requisito comum a ambas as tecnologias

Placa gráfica devidamente preparada para esta tecnologia. E sobre isto há algo mais a dizer

Variable Refresh Rate (VRR)

O Variable Refresh Rate é um standard ainda não definido, e que será apresentado perto do final do ano, juntamente com as especificações finais do HDMI 2.1. Será à partida em tudo equivalente ao actual Adaptative Sync usado no Display Port.

Sabe-se no entanto que esta característica, desde que o sistema emissor cumpra com o requisito anterior, poderá vir a ser implementada no HDMI 2.0, uma vez que se trata apenas de emissão de dados, ou seja, software, e com um gasto de largura de banda negligenciável.

Isto é claro quando na página da HDMI se refere o seguinte:

Game Mode VRR

Q: Does this require the new HDMI cable?

A: No

Basicamente, aqui é dito de forma clara que este é uma tecnologia que não requer o uso da largura de banda adicional do HDMI 2.1, o que leva a crer que permitirá, nos sistemas preparados para isso, ser adaptado aos atuais sistemas 2.0 que sofram actualização para as características do 2.1 (sem o aumento da largura de banda), algo que, o website da HDMI deixa claramente perceber que poderá perfeitamente acontecer.

Freesync 1 e Freesync 2

A tecnologia Freesync é uma das tecnologias que usa as capacidades de refrescamento variável trazida pelo VRR ou Adaptative Sync, sendo ela a parte que inclui o hardware adicional no emissor (GPU), para implementa é igualmente software e não requer sequer grande largura de banda. A AMD refere que o HDMI 1.2 é suficiente para o suporte da tecnologia, mas no entanto apenas as suas placas com arquitectura Sea Islands, Volcanic Islands e Polaris estão dadas como suportando a mesma.

Features of ATI and AMD Radeon GPUs
v Southern Sea Volcanic Polaris Vega
t Islands Islands Islands
e
Released jan-12 Sep 2013 jun-15 jun-16 Unknown
Instruction set GCN instruction set
Microarchitecture GCN 1st gen GCN 2nd gen GCN 3rd gen GCN 4th gen GCN 5th gen
Direct3D 12.0 Unknown
Shader Model 5.1 Unknown
OpenGL 4.5
Vulkan Linux WIP 1.0
Windows 7+ full support for 1.0
OpenCL 2.0 Unknown
Power saving PowerTune & ZeroCore Power
Unified Video Decoder UVD 4 UVD 4.2 UVD 5.0 or 6.0 UVD 6.3 UVD 7[66]
Video Coding Engine VCE 1.0 VCE 2.0 VCE 3.0 or 3.1 VCE 3.4 VCE 4.0[66]
TrueAudio Dedicated DSP Run on the shaders Unknown
FreeSync Unknown
Max. displays[a]
Max. resolution 2–6x 4096×2160 @ 60 Hz 2–6x 5120×2880 @ 60 Hz Unknown

Ainda segundo a AMD, todas as placas com suporte Freesync suportarão o Freesync 2.

Há contudo que se referir algo que ficou atrás por dizer, e que se prende com o suporte hardware.

Como vemos na tabela, todas as placas gráficas desde as Sea Islands suportam a tecnologia, e a AMD especifica mesmo aqui que todas as placas acima da série 7000, inclusive, suportam a tecnologia. Mas a verdade é que o mesmo documento refere claramente que o suporte dessas placas não é total, e que apenas as R9 295X2, 290X, R9 290, R9 285, R7 260X e R7 260 possuem controladores de ecrã adicionais que permitem a variação do refrescamento em tempo real durante os jogos.

Ou seja, o suporte a placas anteriores a estas, limita-se à reprodução de filmes, e situações de poupança de energia.

Para já, e perante estas explicações já dadas, vamos então ver as condições em que estão cada uma das consolas lançadas e por lançar da Microsoft e Sony, e o seu possível suporte a estas tecnologias.

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Scorpio

O suporte para a Scorpio já foi anunciado oficialmente, e como tal, esta é única consola que garante para já o suporte às tecnologias em causa.

Apesar de a versão do seu HDMI ainda não ter sido oficializada, sabe-se que será pelo menos um 2.0, o que, de acordo com a HDMI já será suficiente para o suporte do VRR. Quanto ao Freesync 2 o VRR garantirá a sua futura implementação sobre o HDMI, não sendo preciso qualquer extra.

Dado que o GPU é Polaris, o suporte total ao Freesync no hardware está garantido.

PS4 Pro

Pelos dados que conhecemos acredita-se que a PS4 Pro poderá, caso queira implementar iguais tecnologias. A versão do HDMI desta é o 2.0, e como já foi visto, essa situação não aparenta ser minimamente impeditiva do suporte a estas tecnologias, seja ela o VRR ou qualquer versão do Freesync.

Ao ser um GPU baseado na Polaris o suporte ao Freesync 2 está também deverá estar garantido no hardware, mas tudo depende da extensão das alterações face ao hardware da PS4. No entanto, à partida, nada parece impedir a Sony de vir a suportar estas tecnologias nesta consola, caso o deseje!

Xbox One

A Xbox One é HDMI 1.4, baseando-se na tecnologia Sea Islands, mais particularmente na Bonnaire. Isto quer dizer que o GPU cumpre com os requisitos mínimos para o suporte Freesync. No entanto apenas na parte de reprodução video e poupança de energia. Mas esta versão do HDMI exclui à partida o suporte ao VRR!

A Sea Islands não possui o Hardware necessário para a mudança de refrescamentos em tempo real, e sendo esta placa baseada nas Bonnaire, com a única alteração de peso conhecida a ser realizado no processador de comandos gráfico, nada aponta para que possa haver um suporte superior. Nesse sentido esta placa não possui nenhum dos controladores gráficos adicionais necessários à mudança em tempo real da frequência de refrescamentos que a tecnologia Freesync 2 aporta.

Apesar do limite do HDMI, o suporte Freesync ou Freesync 2 nestas placas, mesmo que limitado a reprodução video e poupança de energia, poderia ser conseguido por intermédio do display port 1.2a, sendo que isso até é algo que a placa possui incorporado no seu hardware. No entanto, dada a ausência de uma porta física, esta está impedida de o usar.

Xbox One S

A Xbox One S utiliza o mesmo hardware da Xbox One, mas com algumas alterações. Uma delas, e a mais relevante é que foi equipada com um HDMI 2.0, o que lhe permitiria, por si, o suporte ao VRR e Freesync 2.

No entanto o GPU continua a ser exactamente o mesmo, o Bonnaire da família Sea Islands, não lhe sendo conhecidas alterações de maior, o que quer dizer que não poderá ter suporte a mais do que um Freesync limitado a reprodução video e poupança de energia.

PS4 Slim e PS4

Bem, estas consolas foram deixadas para o fim por um motivo que não foi casual. É que a situação destas duas consolas é muito mais complexa do que se possa pensar, e dado que a PS4 Slim e a PS4 contam com hardware idêntico, sendo que as alterações foram apenas na disposição e redução da litografia dos componentes, a resposta dada aqui aplica-se a ambas.

Para começar deixemos já clara uma coisa. De acordo com a informação que temos obtido, ambas as consolas possuem HDMI 1.4, e não HDMI 2.0! Muitas teorias sobre o assunto, e mesmo artigos de outros websites deram o HDMI 2.0 como certo quando a consola apresentou suporte HDR, pois essa característica só existe nessa versão, colocando-se então a teoria de que a PS4 possuia um HDMI 2.0 “adormecido”, o que parecia realmente algo coerente.

Mas não… o que conseguimos apurar aponta no sentido de que isso não corresponde à verdade! A PS4 possui um HDMI 1.4, e o HDR foi lá inserido, e explicaremos de seguida como isso foi possível.

E é esta explicação que torna a PS4 uma consola de resposta mais complexa sobre o tipo de suporte que poderá ter!

E vamos então responder à pergunta fulcral para esta questão:

Como é que a PS4 conseguiu acrescentar HDR num HDMI 1.4. 

Como já referido esqueçam as teorias da conspiração sobre a PS4 ter um HDMI 2.0 escondido e adormecido. Se isso fosse verdade não só o mesmo teria vindo ativado de origem ou ativado pouco depois (e não apenas em 2016), como o re-escalamento a 4K como o existente na Xbox One S existiria. Mas na realidade nada disso acontece e o que a Sony fez foi muito mais simples.

Na realidade o que se passa é que a norma HDMI permite alterações proprietárias dos fabricantes, pelo que a Sony fez aqui uma série de pequenas alterações proprietárias.

Analisando a realidade do uso da largura de banda do HDMI 1.4 e dado que este suporta uma largura de banda capaz de 4K a 30 fps (4x 1080p 30 fps), estando a consola bloqueada a 1080p 60 fps, havia uma largura de banda disponível que permitia ainda o envio do dobro da informação da imagem.

Basicamente, largura de banda mais do que suficiente para conter a informação HDR.

Assim, de acordo com o lido em alguns foruns de hacking, o que a Sony efectivamente fez foi colocar seu HDMI a identificar-se como 2.0, algo necessário para que as TVs o detectem correctamente e recebam o sinal HDR, mas isto sem o tornar realmente 2.0, ou seja, sem lhe aumentar as capacidades, e sem lhe aumentar a largura de banda face ao 1.4.

Mas sendo o hardware do HDMI 1.4, mesmo tendo a largura de banda para tal, como é que a Sony lhe inseriu o HDR? Bem, a Sony foi busca-lo a outro sítio!

De forma simplificada, o que a PS4 faz internamente para resolver esse problema, foi basicamente isto:

Não perceberam? Pois bem, é muito simples! Tal como com todos os GPUs AMD, existe suporte no Hardware para Displayport, e isto não é excepção no Liverpool (o nome de código da PS4), e nesse campo a consola veio munida de uma pequena “bridge” programável que permite a interligação entre esta porta (que não existe fisicamente na consola), e o HDMI. Algo que permite trazer para o HDMI funcionalidades do Displayport.

Como sabemos, o displayport tem estado bastante avançado face ao HDMI no que toca ao suporte, sendo que o suporte HDR existe nesta tecnologia desde já à algum tempo, e basicamente o que temos visto a cada revisão do HDMI é apenas um recuperar face às tecnologias deste último.

Ou seja, apesar de vocês estarem a usar uma ligação HDMI, o que se passa é que é o Displayport que está activo, sendo que o HDMI se limita a usar a sua largura de banda para transferir um sinal convertido na “bridge”.

Neste sentido não há qualquer alteração na porta HDMI, que na realidade na sua versão hardware 1.4 continua a não suportar HDR, . Aqui há uma conversão de sinal entre o display port e o HDMI, usando este último para passar um sinal proprietário da Sony.

Naturalmente isto continua a impedir o uso dos 4K, pois no que toca à largura de banda do HDMI 1.4, sem o respectivo hardware 2.0, não se pode fazer milagres!

Este é o real segredo do HDR na PS4. Não foi nenhum tipo de “molho secreto”, mas sim apenas engenho e o utilizar de algo que a consola já possuía de origem.

Mas e quanto ao eventual suporte do Freesync? O que esta alteração nos pode trazer?

Bem, o displayport garante que o Freesync pode ser utilizado, mas no entanto o GPU é, na sua base, tal como o da Xbox One, uma arquitectura Sea Islands, neste caso um Pitcairn! E isso aparentemente quer dizer que, independentemente de ser suportado ou não, o Freesync se limita a videos e a poupanças de energia.

Mas será?

É aqui que fica a dúvida. E porque? Porque há uma questão no ar ainda por responder com os GPUs AMD?

Como é que as placas AMD implementaram em 2016, curiosamente num timming muito próximo do usado pela PS4 para apresentar esta novidade, colocar o Freesync a funcionar no HDMI, se o HDMI não possui qualquer suporte a este tipo de tecnologias?

Recordemos quais são as placas que suportam Freesync na sua totalidade, incluindo a versão sobre HDMI:

R9 295X2, 290X, R9 290, R9 285, R7 260X e R7 260

O que estas placas possuem em comum?

O seu lançamento foi posterior ao lançamento das novas consolas!

O que possuem de ligação com a PS4?

Bem, a PS4 é certo e sabido usou tecnologias das R9-290 como o comprovam as suas 8 unidades ACE.

Dai que fica a questão: Como é que estas placas conseguem suportar refrescamentos variáveis em versões do HDMI que não a suportam?

Bem, aqui temos de especular, pois oficialmente não temos dados, mas para explicar o sucedido perante a realidade do que acontece, teriamos de dizer que a AMD acrescentou algo novo ao HDMI.

E como é que isso acontece? Bem, ou entramos pelas teorias da PS4 que referiam que existia um HDMI adormecido (neste caso um 2.1), ou então… que a bridge que a PS4 implementou, é na realidade é uma característica da AMD nas suas novas placas pós R9-290 (inclusive), e que a PS4 herdou quando foi buscar tecnologia à mesma.

Essa situação permitiria ao Freesync, anteriormente limitado ao Displayport, por ser o único que possui uma tecnologia que o pode suportar, o Adaptative Sync, ser colocado a funcionar num HDMI, desde que o outro lado reconheça o sinal (algo proprietário).

Note-se que todas as tecnologias atuais criadas com este intuito, (G-sync da Nvidia, e Fresync da AMD), usam como base o Adaptative Sync do DisplayPort para funcional, sendo que as Nvidia apenas funcionam com este tipo de ligação, e apesar de as AMD terem acrescentado em 2016 o suporte ao HDMI, os documentos oficiais ainda deixam bem claro que a tecnologia se baseia no Adaptative Sync do DisplayPort,

Basicamente isto quer dizer que a situação da PS4 não é 100% clara. E que as condições para suporte ao Freesync poderão existir nesta consola!

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Mas note-se que isto fica dependente da questão referida pela AMD e relativa aos controladores de ecrã adicionais que estas placas possuem, e que sem eles, mesmo com o que se refere em cima a confirmar-se como totalmente verdade, o acesso à tecnologia ficaria negado. Falta por isso saber se as tecnologias adaptadas da R9-290 incluem esse suporte ou não!

Daí que sobre o suporte da PS4 não conseguimos dizer nem que sim, nem que não, apenas que a análise da mesma é bem mais complexa, mas que, perante estas dados, não se exclui logo à partida um possível futuro suporte pelo facto de a consola estar a usar um sinal HDMI alterado.

Notas finais

Naturalmente todo este artigo se baseia numa mera análise ao hardware, contendo muita especulação, até porque a resposta exacta sobre se o suporte a estas tecnologias será ou não possível, é complexo de ser feito uma vez que tal depende das implementações efectuadas por cada um dos fabricantes em cada um dos modelos, sendo que a existência de opções tomadas por questões de custo, ou outras, podem levar a que o suporte fique exclusivo da Scorpio, ou não..

Mas numa primeira análise, e perante os dados que temos, o que vemos como hardware com teórica capacidade de suporte do Freesync 2 é o em cima indicado. E certezas alí só Scorpio, mas com fortes probabilidades da PS4 Pro poder fazer o mesmo, e algumas eventuais possibilidades de a PS4 também o poder fazer.

Mas insistimos, que não devem tomar nada deste artigo como verdades absolutas, porque essas não as estamos em condições de fornecer. Nada do que aqui é referido é obtido de fontes oficiais, sendo apenas um artigo baseado na informação que obtivemos, mas que poderá não ser exactamente correcta.

Diga-se aliás que este artigo esteve para não ser publicado pois não é nossa prática corrente publicar artigos sobre assuntos especulativos que não tenham confirmação oficial, mas dado que nos comentários este foi uma assunto comentado, sendo pedida a nossa opinião sobre um possível suporte, encarem-no como isso mesmo. A nossa opinião atual, baseada nos dados que actualmente temos, sobre esse assunto.

 

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Readers Comments (2)

  1. A pro será quase certo… Mas se o conseguirem fazer na PS4…

    Com este artigo não sei se foi pura sorte ou se os engenheiros da Sony já sabiam com o que contar, mas se foi o primeiro caso então a PS4 foi uma série de feliz acasos, desde a memória gddr5, ao display port.

    Agora, uma dúvida: será teoricamente possível, com a largura de banda permitir o VRR, freesync e hdr ativado?

    • Creio que sim… Primeiro porque o VRR e o Freesync usam os dois a mesma largura de banda. O VRR é a tecnologia que permite ao Freesync funcionar, daí que o Freesync é apenas algo que usa o VRR, ou seja, partilham a largura de banda.
      Depois porque a PS4 está a funcionar a 1080p 60 fps num HDMI que suporta 4K 30 fps, ou seja, a PS4 está apenas a passar metade da informação de ecrã que o cabo permite…
      Estando o display port a funcionar sob o HDMI o Active Sync está desde já disponível, e isso quer dizer que a PS4 poderia suportar Freesync desde já. A dúvida é se o GPU tem ou não as melhorias necessárias para um suporte do Freesync acima do básico (e o básico não vale de nada).
      Como refiro no artigo, há muita tecnologia da R9-290 na PS4, e como tal ela pode possuir já tudo o que precisa. Mas isso não é uma certeza! Daí que sobre a PS4 paira uma dúvida sobre o assunto!
      mas ainda sobre o que dizes, a minha dúvida é se foram os engenheiros da Sony que puseram a bridge lá, ou se ela é exactamente herdada da R9-290. Afinal a AMD tem neste momento o Freesync a funcionar sobre o HDMI e o VRR ainda não está disponível. Daí que face ao timming em que a PS4 apresentou o HDR e a AMD apresentou o Freesync nas suas placas sobre HDMI, eu questiono se a AMD não consegue isso graças a esta bridge, e como tal a alteração é da AMD e não da Sony.

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