[dx12]Flip, VSync 和 GSync

Posted 2023-02-21 安柏霖

windows平台上，vsync和flip常常是一个剪不断理还乱的东西，时不时就会有新的问题处理；
而且随着时代的发展，概念也在不停地演变，包括

• win8 开始的flip mode present（取代之前的blit mode present）
• 15年开始，后来逐步普及的variable refresh rate显示器（ps5&xbox， nvidia的gsync， amd的freesync）

这里我们就常用的windows平台上的情况做一个记录

blit mode present & flip mode present

app surface & desktop

exclusive fullscreen：

这种情况下，系统会直接把app surface显示到屏幕上，中间也不会有blit等操作，最简单

windowed mode（包括borderless widnow）

这时候dwm（desktop window manager）要做一个composition工作（和其他的app的surface），这里就有两个选择

• blt mode present : 通过一个blit复制过去，在合成
• flip mode present : 直接合成：显然这个更好高于

vsync

基本概念就是，如果画面输出在显示器刷新一半的时候，那么就会造成撕裂；
常规解决办法就是app等待显示器刷新完毕，再更新surface，这样就没有撕裂

• 优点：不撕裂
• 缺点：更多的等待时间，帧数不够高，输入延迟高

exclusive fullscreen下的vsync

这里app直接output输出，所以我们可以选择开启或者关闭vsync，关了vsync画面就会撕裂了。

windowed mode下的vsync

windowed mode下的vsync：由于整个屏幕是由dwm来全权管理的，所以vsync是强制开启的，这里是底层present可以任意present，游戏帧数也可以跑到高于屏幕刷新率，但是dwm在这里会做vsync的操作，所以开关vsync都不会有vsync带来的屏幕撕裂的问题

variable refresh rate displays

15年开始，GSync的概念开始走起，近几年的显示器普遍开始支持了，就是显示器可以根据app的输出频率来做刷新，所以显示器刷新可能是56,87这种（当然不能高于其自己刷新率极限）。
这样的话，app就不用等了，好了就输出，然后显示器随之刷新，就把传统vsync等待时间给降到最低，改进了input lag。

vsync off

这里也带来了个新能力，就是在windowed mode下可以关闭vsync（传统显示器是做不到的）。
在显示器，GPU驱动，windows版本都ok的情况下，app内部显示可以支持vsync off（dx12下叫DXGI_PRESENT_ALLOW_TEARING）。
我们在windowed mode（也包括borderless fullscreen）下就可以关闭vsync，获得一个更好的刷新率

reference

• DXGI flip model
• For best performance, use DXGI flip model
• Variable refresh rate displays
• Nvidia G SyncMonitors