Тройная буферизация - что это такое?

Категория: Что такое?

– Автор: Игорь (Администратор)

В рамках данного обзора, я расскажу вам что такое тройная буферизация, а так же про связанные с этим особенности.

Суть проблемы. При формировании изображения, оптимальным считается, что вначале вся область заменяется фоном (например, белым цветом или некой картинкой), а уже затем на нее наносятся отдельные фрагменты. Если же используется один буфер, с которого считывает и в который записываются данные, то вполне возможно возникновение таких проблем, как мерцание экрана или его отдельных элементов, появление разрывов (верхняя часть картинки из текущей, нижняя часть из старой) и прочих дефектов.

Одним из решений подобной проблемы, является двойная и тройная буферизация. Что это такое и зачем нужно, а так же как связано с вертикальной синхронизацией V-Sync, рассмотрим далее.

Тройная и двойная буферизация

Двойная буферизация

Двойная буферизация - это такой метод, который позволяет обеспечивать одновременную передачу готового результата и формирование следующего.

Как устроена двойная буферизация в компьютерной графике? Стоит отметить, что существует два варианта, оба из которых решают проблему мерцания и некоторых иных дефектов, но не решают проблему разрыва картинки. Первый, это когда изображение вначале формируется в оперативной памяти компьютера, а затем копируется в буфер монитора (из которого последний считывает и отображает картинку на экране). Второй, это когда видеокарта исходно поддерживает два буфера, которые она меняет без копирования данных, что существенно быстрее. В этом случаем, реже возникают разрывы.

Стоит знать, что под первичным буфером подразумевают тот, в котором хранится картинка, отображаемая в экране монитора. Под вторичным буфером подразумевается тот, в котором генерируется изображение (происходит рендер).

 

Тройная буферизация

Тройная буферизация - это разновидность двойной буферизации, отличающаяся тем, что используется три буфера данных.

Как устроена тройная буферизация в компьютерной графике? Сам механизм во многом похож, но только используется три буфера данных - первичный и два вторичных. При этом так же возможно использование дополнительных буферов видеокарты в качестве вторичных буферов метода, если таковые существуют.

Зачем это нужно? Дело в том, что в момент копирования данных видеокарта простаивает. Соответственно, дополнительный вторичный буфер решает эту проблему, так как в момент копирования данных, может формироваться следующее изображение. Это позволяет повысить fps.

Однако, обе этих технологии обычно связывают с V-Sync и не просто так. Далее рассмотрим почему.

Двойная и тройная буферизация с вертикальной синхронизацией

Вертикальная синхронизация V-Sync применяется совместно с двойной или тройной буферизацией и позволяет решать проблему разрывов изображений. Отличием от обычного применения является лишь то, что копирование данных синхронизировано с частотой монитора. Простыми словами, в моменты, когда монитор считывает и отображает данные, смены картинки не происходит.

Примечание: Читателям стоит знать, что V-Sync повышает Input Lag.

В чем плюсы и минусы двойной буферизации с V-Sync?

Плюсы. На экране не видны разрывы. Если видеокарта мощная и fps у нее выше частоты монитора, то снижение fps может не чувствоваться, так как каждый кадр анимации будет срендерен (сгенерирован) до момента отображения на экране монитора с учетом задержки копирования.

Минусы. Суть в том, что, кроме проблемы простоя видеокарты при копировании данных, добавляется задержка ожидания отрисовки монитором. Это означает, что может очень сильно снижаться fps, если видеокарта генерирует меньшее число кадров, чем частота монитора. Например, 40-45 fps могут снизиться до 30 реальных fps, так как часть кадров будет отображаться за 1 такт монитора, а часть кадров за 2 такта монитора. Если же fps меньше 30, то снижение может быть вплоть до 15 кадров.

Второй существенный минус, что если реальный fps видеокарты в игре скачет, то это может быть ощутимым и дополнительно вызывать излишнюю усталость глаз. Например, если в одних сценах 40-50 fps, а в других 20-30 fps, то это означает, что fps будет чередоваться в стиле "30 - 15 - 30 - 15 - 15 - 30 - 30".

В чем плюсы и минусы тройной буферизации с V-Sync?

Плюсы. Те же, что и у двойной, но с некоторым отличием. Дело в том, что тройная буферизация позволяет избавиться от проблемы простоя, так как в моменты ожидания монитора или копирования данных, видеокарта формирует следующее изображение, что особенно полезно, если видеокарта формирует изображения то быстро, то медленно (однако, возможен минус в виде периодических пропусков изображений из-за V-Sync).

Минусы. Первый минус в том, что тройная буферизация требует больше вычислительных ресурсов. Второй минус в том, что если видеокарта всегда генерирует картинки быстро с учетом всех задержек, то толк от тройной буферизации теряется. Третий. Если компьютер "слабый", то включение этого метода может снизить реальный fps. Происходит это из-за первого минуса, так как требуется больше вычислительных ресурсов. В этом случае, лучше отключить не только тройную буферизацию, но и V-Sync.

Примечание: Третий минус редко встречается, так как нынешние "слабые" компьютеры достаточно мощные для этого метода.

Теперь, вы знаете что такое тройная буферизация, зачем она нужна и некоторые ее особенности.