Qu’est ce que le screen tearing dans les jeux vidéos ?

par Didier

écran cassé

Le déchirement de l’écran peut être assez embêtant. Il s’agit de l’une de ces petites irritations qui, au lieu de devenir moins perceptibles avec le temps, se transforment en distractions massives. Une fois que vous avez constaté un déchirement important de l’écran, vous voulez vous en débarrasser dès que possible. Mais qu’est-ce que le déchirement d’écran et quelle en est la cause ? De plus, s’il existe de nombreux moyens de lutter contre le déchirement de l’écran, la plupart présentent des inconvénients. Nous allons donc d’abord vous expliquer ce qu’est le déchirement d’écran, puis nous verrons comment vous pouvez l’éviter. 

Qu’est-ce que le déchirement d’écran et quelles en sont les causes ?

Le déchirement d’écran est un artefact visuel résultant d’une désynchronisation entre le GPU et l’écran. Il se manifeste par une image « divisée » en deux moitiés par une ligne (généralement) horizontale. L’aspect est désordonné et le déchirement constant de l’image dès que vous bougez la caméra peut ruiner votre expérience de jeu.

Voyons maintenant pourquoi le screen tearing se produit. Étant donné qu’un écran affiche normalement les images à un taux de rafraîchissement constant (60 Hz, 100 Hz, 144 Hz, etc.), dans un monde parfait, chaque image rendue par le GPU devrait correspondre au taux de rafraîchissement de votre écran. Mais c’est plus difficile à dire qu’à faire.

Par exemple, pour s’adapter à un écran 60 Hz, un GPU devrait rendre une image toutes les 16,6 millisecondes – 1 seconde divisée par 60 images est 0,0166 d’une seconde ou 16,6 millisecondes – sans aucune incohérence. Mais c’est impossible. Certaines scènes des jeux sont plus exigeantes que d’autres. Ensuite, certains composants (RAM, CPU) peuvent induire d’autres incohérences lors du rendu. De même, le GPU peut rendre le jeu plus rapide que le taux de rafraîchissement maximal du moniteur, etc.

Ainsi, dans le monde réel, la carte graphique ne peut pas fournir des images de manière cohérente à 100 %. Cela conduit à une désynchronisation du taux de rafraîchissement du moniteur et du GPU, la carte graphique envoyant les images à l’écran dès qu’elles sont rendues. De nouvelles images sont alors insérées au milieu du cycle de rafraîchissement, alors que l’écran affiche toujours l’image précédente. Le résultat est que deux images se chevauchent, ce qui entraîne un déchirement de l’écran.

Comment V-Sync arrête le déchirement de l’écran ?

Le déchirement de l’écran étant un problème connu depuis longtemps, certaines technologies sont utilisées pour l’éviter. La plus ancienne est la V-Sync, ou synchronisation verticale, et bien qu’elle soit efficace pour éliminer le déchirement de l’écran, elle s’accompagne de certaines réserves. Avant de passer à la suite, si vous souhaitez régler les problèmes de screen tearing sans V-sync, jetez un oeil à ce site.

V-Sync est la méthode la plus ancienne pour éliminer le déchirement de l’écran. Elle consiste à adapter la fréquence d’images du jeu à la fréquence de rafraîchissement de votre écran. Cette méthode supprime complètement le déchirement de l’écran mais, d’un autre côté, V-Sync induit des bégaiements et un décalage d’entrée accru. Il empêche également le jeu de fonctionner à une fréquence d’images supérieure à celle de votre moniteur, ce qui peut augmenter le décalage d’entrée dans les titres multijoueurs compétitifs.

Étant donné que l’écran se rafraîchit toujours à sa fréquence de rafraîchissement native et que nous avons toujours des incohérences dans le rendu des images, V-Sync fonctionne en affichant l’image précédemment affichée au lieu de la nouvelle image rendue, car le GPU n’était pas prêt à fournir la suivante pendant la fenêtre de rafraîchissement de 16,6 millisecondes. Cela induit des bégaiements d’images. Cela augmente également le délai d’entrée car le moniteur vient de répéter l’image précédente au lieu de dessiner la dernière image rendue par le GPU. Plus le taux de rafraîchissement est faible, plus les bégaiements sont importants.

Aujourd’hui, la technologie V-Sync est assez ancienne et, entre-temps, nous avons reçu d’autres moyens similaires pour lutter contre le déchirement de l’écran et le décalage d’entrée. Les plus efficaces et les plus populaires sont probablement G-Sync et FreeSync. Mais, avant ces deux-là, parlons des autres moyens de lutter contre le déchirement de l’écran qui fonctionnent sur la plupart des PC.

Carte graphique Nvidia

Tout d’abord, il y a l’Adaptive VSync et l’Enhanced Sync, de Nvidia et AMD, respectivement. Ils fonctionnent tous deux en maintenant la synchronisation V-Sync si la fréquence d’images est supérieure ou égale à la fréquence de rafraîchissement du moniteur. C’est très pratique pour les jeux plus anciens joués sur des monstres modernes comme la RTX 3080 ou la 3070. Mais si vous avez un écran 144Hz 1440p ou 4K à taux de rafraîchissement élevé, il y a de fortes chances que la plupart des jeux plus récents ne puissent pas fonctionner au taux de rafraîchissement natif de votre écran ou à un taux supérieur. Si vous descendez en dessous du taux de rafraîchissement natif, V-Sync est désactivé pour réduire les bégaiements et le décalage d’entrée, mais vous vous retrouvez avec des déchirures d’écran.

Ensuite, nous avons FastSync de Nvidia. Cela peut être pratique pour les jeux qui peuvent fonctionner à des taux de rafraîchissement extrêmes ; dans un scénario parfait, environ deux fois le taux de rafraîchissement de votre écran. Il permet au GPU de rendre les images à son propre rythme, ce qui permet au taux de rafraîchissement d’être supérieur à celui de l’écran. De l’autre côté, V-Sync est désactivé mais le moniteur n’affiche que des images complètement rendues.

En d’autres termes, l’écran n’affichera pas toutes les images rendues par le GPU (par exemple, une image sur deux si le taux de rafraîchissement est de 60 Hz et que le jeu tourne à 120 images par seconde), il n’y a pas de déchirement de l’écran et le délai d’entrée est également réduit. C’est très bien en théorie. Mais en pratique, l’activation de FastSync entraîne souvent un bégaiement notable. Ce phénomène s’accentue lorsque la fréquence d’images se rapproche de la fréquence de rafraîchissement native du moniteur. Il existe quelques moyens de fortune pour éliminer le bégaiement et obtenir une expérience sans larmes, mais ils ne sont pas applicables à toutes les situations.

D’autre part, nous avons G-Sync et FreeSync. En théorie, ces deux technologies devraient éliminer les déchirures d’écran et les bégaiements en liant la fréquence de rafraîchissement du moniteur à la fréquence d’images du jeu.

Comment G-Sync et FreeSync empêchent le déchirement de l’écran ?

Tout d’abord, voici les différentes solutions matérielles et logicielles pour empecher le screen tearing : 

  • Gsync de Nvidia
  • Freesync de AMD
  • Synchronisation adaptative de VESA

G-Sync et FreeSync sont deux technologies de Nvidia et d’AMD, respectivement, utilisées pour éliminer le larmoiement de l’écran sans provoquer de bégaiement ni augmenter le délai d’entrée. Nvidia a été le premier à lancer cette technologie, en 2013. Pendant des années, G-Sync était basé sur le matériel. Pour qu’il fonctionne, un moniteur devait être équipé d’un module G-Sync. Cela augmentait le prix, faisant de la synchronisation adaptative un moyen assez coûteux de jouer avec un faible décalage d’entrée et sans déchirure d’écran. Le ticket d’entrée coûteux a été réduit lorsque VESA a introduit la synchronisation adaptative dans sa norme DisplayPort 1.2a. AMD a rapidement développé FreeSync, sa réponse à G-Sync.

FreeSync est une solution logicielle et, au départ, n’était utilisable que sur les cartes graphiques Radeon. Mais en raison du prix élevé des moniteurs G-Sync et du fait que la mise en œuvre de FreeSync était gratuite, Nvidia a activé la synchronisation adaptative VESA sur sa série GTX 10 et ses GPU plus récents, permettant aux utilisateurs de GPU Nvidia d’activer G-Sync sur chaque moniteur avec synchronisation adaptative VESA et support FreeSync.

Aujourd’hui, nous avons de multiples versions des technologies G-Sync et FreeSync, chaque itération ayant son propre ensemble de fonctionnalités. Enfin, il y a le marquage compatible G-Sync, que l’on trouve sur les moniteurs dotés d’une synchronisation adaptative VESA testée par Nvidia. Mais même si un moniteur n’est pas officiellement compatible G-Sync, G-Sync devrait fonctionner correctement sur une carte Nvidia si le même moniteur supporte une version de la synchronisation adaptative VESA.

G-Sync et FreeSync fonctionnent en liant le taux de rafraîchissement du moniteur aux temps de rendu du GPU. De cette façon, le moniteur ajuste son taux de rafraîchissement à la volée, afin de suivre le GPU. Cela fonctionne plutôt bien et élimine presque complètement le déchirement de l’écran tout en supprimant complètement le bégaiement et en réduisant considérablement le décalage d’entrée.

Quelles sont les limites de Gsync et Freesync ?

Les deux technologies ont toutefois des limites. L’utilisation de FreeSync sur une carte AMD ou de la synchronisation adaptative sur une carte Nvidia impose des limites de taux de rafraîchissement variables. Par exemple, si votre taux de rafraîchissement tombe en dessous de la limite inférieure (généralement 48 images par seconde, mais pouvant descendre à 30 images sur certains moniteurs), vous verrez apparaître des déchirures d’écran. La même chose se produit si le taux de rafraîchissement dépasse le taux de rafraîchissement maximal du moniteur.

Les moniteurs dotés de modules G-Sync physiques atténuent le premier cas en doublant le taux de rafraîchissement en doublant le nombre d’images rendues. Ainsi, le moniteur reste dans la plage G-Sync et n’induit pas de déchirement d’écran. Mais, même avec la synchronisation matérielle G-Sync, la synchronisation adaptative se désactive dès que la fréquence d’images dépasse la fréquence de rafraîchissement maximale. Et oui, cela signifie plus de déchirure d’écran.

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