La technologie G-SYNC Pulsar de NVIDIA, comment que ça marche ?

Si, lors de la Gamescom 2024, nous avons pu rencontrer divers fabricants tels MSI, ASUS ou encore ASRock, certains grands géants de la tech étaient également présents, tel NVIDIA. Comme à son habitude, la firme avait tout un tas de démonstrations à nous montrer (que nous vous détaillerons ultérieurement, pas de panique !), le contenu le plus proche du hardware était sans nul doute la démonstration du G-SYNC Pulsar, une technologie de réduction du flou de mouvement dévoilée en début d’année au CES (ici pour la communication de la firme à ce sujet — en anglais), et rappelée il y a quelques jours à l’occasion de la sortie du jeu Black Myth : Wukong. Plongeons ensemble dans les détails de son implémentation !

G-SYNC, késako

Tout d’abord, revenons en arrière sur le G-SYNC. Cette technologie permet de faire dialoguer l’écran et la carte graphique de sorte que le premier affiche une image dès que le second a fini de la calculer, basée sur l’Adaptive Sync de VESA. Chez AMD, la chose se nomme FreeSync. Auparavant, trois modes étaient possibles :

• Pas de synchronisation : l’image envoyée par le GPU peut alors être mise à jour pendant l’affichage, ce qui crée des déchirures (tearing), c’est-à-dire que le bas de l’image correspond à la première frame, et le haut à la seconde.
• Synchronisation verticale (V-Sync) : la carte graphique calcule une image, puis attend un signal régulier du moniteur signalant qu’elle peut être affichée. Cela évite le tearing, au prix d’une latence plus élevée puisque l’image affichée est issue d’un calcul ancien et ainsi une sensation moindre de fluidité. En revanche, la carte graphique peut se reposer une fois l’image calculée, ce qui diminue sa charge et donc la chauffe.
• Synchronisation rapide (Fast Sync) : tout comme la V-Sync, sauf que la carte graphique ne s’arrête pas et continue de calculer ses images. Seule la dernière image complète est envoyée une fois le moniteur prêt. La latence est ainsi bien meilleure, mais la fluidité pas encore au top, en particulier si la carte graphique « manque » un créneau de rafraichissement, auquel cas l’image précédente est maintenue : c’est ce qu’on nomme des microlatences ou stuttering.

Avec la G-SYNC, l’initiative d’affichage de l’image est la responsabilité de la carte graphique (dans les limites d’une fréquence minimale et maximale de l’écran). On affiche alors une image dès que celle-ci est prête, minimisant la latence et maximisant la sensation de fluidité à taux d’image par seconde égal. Pour ce faire, l’écran doit être muni d’un module spécifique capable d’effectuer ce traitement du signal à afficher, et là, deux choix sont possibles : un FPGA — circuit générique programmable — ou un ASIC — une puce dédiée qui ne fera que ça. Dans les premiers jours du G-SYNC — et ses multiples versions, cinq selon nos sources, pour répondre aux besoins croissants en matière d’interface et de rapidité —, la première solution avait été retenue, avec initialement un modèle de chez Intel (via sa filiale Altera) : un Aria V GX, équipé de 768 Mio de DDR3. Vu le prix élevé et la jeunesse de la technologie, le choix était parfaitement sensé, le seul inconvénient par rapport à un ASIC étant la consommation du module, mesurée à une petite quinzaine de watts. À l’inverse, le concurrent AMD a fait le choix d’une implémentation directe via des scalers manufacturés par Realtek, Novatek ou MStar, supportant le standard Adaptive Sync… Une solution qui était impossible pour les verts, puisque leurs premiers travaux sur le G-Sync le précèdent largement ! Cependant, dans un but de limitation des coûts, ces scalers n’implémentaient pas tous le support total de l’Adaptive Sync, ce qui a donné lieu à divers labels tels le LFC ou le FreeSync Premium. Finalement, l’argument du coût a eu raison du G-Sync, et NVIDIA a également accepté l’utilisation de moniteurs Adaptive Sync dépourvus du module G-Sync sous le patronyme G-Sync Compatible.

Illustration du fonctionnement de l’Adaptive Sync : le travail de la carte graphique est en gris, les images affichées en couleur ; un changement de couleur correspondant à une nouvelle image

Ça pulse !

Bon, nous voilà bien avancés, mais qu’est-ce que Pulsar et le flou de mouvement ont à faire là-dedans ? Eh bien, par un mécanisme couplant le rétroéclairage à la fréquence des écrans, il est possible de diminuer le flou perçu lors de mouvements rapides d’éléments sur l’écran. Nous insistons sur le flou perçu : il n’est pas question ici d’un flou cinétique rajouté par le moteur de jeu pour l’immersion (que certains s’empressent de désactiver !), mais d’un phénomène optique lié à la persistance rétinienne se produisant lorsque l’œil suit un objet sur un écran (vous pouvez en faire l’expérience ici : plus le taux de rafraichissement est élevé, plus l’extraterrestre semble flou). Pourtant, si vous faites un arrêt sur image, les pixels sont, eux, bien nets !

Dans les faits, le mouvement sur un écran n'est qu'une succession d'images fixes (illustration ici d'un écran non-pulsar, où notre appareil a flashé trois images bien nettes).

Pulsar va régler cela en diminuant la durée pendant laquelle une image est affichée via le backlight strobbing. Sur les écrans LCD, la dalle est composée d’une partie à cristaux liquide affichant les couleurs en surimpression, et d’un système de rétroéclairage (LED, mini-LED, micro-LED, éventuellement épaulé d'un Quantum Dot…) chargé de produire la lumière nécessaire pour projeter le tout dans vos yeux. Au lieu de produire une lumière continue, le backlight strobbing va aller faire clignoter cette couche, et ce de manière synchronisée avec les images affichées. Résultat ? Les images viennent frapper la rétine pendant un laps de temps plus court (uniquement quand le rétroéclairage est actif), mais avec une luminosité plus forte, ce qui améliore la sensation de netteté. Pour avoir testé la chose en pratique, le constat est sans appel ! Si vous cherchez un cliché montrant la différence de flou, n’allez pas plus loin : il faut un moyen de synchroniser un mouvement de caméra avec un mouvement de personnage sur l’écran pour observer la chose, ce qui est impossible à reproduire pour nous — qui plus est dans le salon qu’est la Gamescom — : il faudra se fier à notre ressenti.

Illustration de l’effet par NVIDIA

Inconvénient de la chose : d’une part, le clignotement induit une perte de lumière, il faut donc un rétroéclairage plus puissant pour conserver un même niveau de luminosité. D’autre part, la vibration peut être visible à « basse » fréquence, si bien que Pulsar se désactive en dessous de 90 FPS pour des raisons de confort. Notez enfin que, sur un OLED, l’implémentation doit être encore plus simple puisque les pixels ont leur propre rétroéclairage, mais nous n’avons pas plus de détail à leur sujet.

Notre caméra a pu percer les mystères du backlight strobbing : ici, le moniteur désactive son rétroéclairage par bandes horizontales.

Pour permettre à cette technologie d’être compatible avec le G-Sync et la fréquence modulable des écrans, NVIDIA a dû envoyer à la corbeille son module G-Sync, qui est désormais remplacé par un scaler de chez MediaTek : un MT9810 pour être exact. Les premiers modèles équipés seront les AOC AGON Pro AG276QSG2, Acer Predator XB273U F5, et ASUS ROG Swift 360 Hz PG27AQNR. NVIDIA communique également sur un prix réduit en passant par ces modules (MediaTek s’étant débrouillé pour amortir le coût de production et de design, la puce devant logiquement être plus petite qu’un FPGA généraliste), bien que le montant exact de la ristourne ne soit pas connu. L’objectif à long terme étant d’étendre ces scalers sur toute la gamme, nous pouvons espérer des baisses de prix dans les mois à venir une fois les gammes de moniteurs renouvelées : chouette !