4、垂直同步(VSync)：垂直同步的作用、开启与关闭的影响、撕裂与卡顿的权衡

垂直同步，英文叫 V-Sync，全称 Vertical Synchronization。这玩意儿在游戏和图形应用里几乎随处可见，但很多人对它又爱又恨。

我刚开始做图形开发那会儿，也搞不懂为什么开了垂直同步帧率就锁死，关了又画面撕裂。后来在项目里被这个问题折磨过几次，才算真正摸透了它的脾气。

说白了，垂直同步就是让 GPU 的渲染节奏和显示器的刷新节奏保持一致。你显示器一秒刷新 60 次，那 GPU 也一秒最多输出 60 帧。多出来的帧？不好意思，等下一轮。

4.1 垂直同步到底在同步什么？

要理解垂直同步，得先知道显示器是怎么工作的。现在的 LCD 显示器，虽然不像老式 CRT 那样逐行扫描，但内部依然有一个固定的刷新周期。

显示器从左上角开始，一行一行往下画，画到右下角算一帧。这个过程中，从最后一行的末尾回到第一行开头的那段空白时间，就叫「垂直消隐期」（Vertical Blanking Interval，VBI）。

垂直同步干的事很简单：让 GPU 只在垂直消隐期切换帧缓冲区。

我习惯把显示器刷新比作翻书。你正看到第 10 页的一半，突然有人把第 11 页塞进来，那画面就上下错位了。垂直同步就是等你看完第 10 页、翻页的那一瞬间，才把第 11 页放上去。

4.2 开启 VSync 的影响

开启垂直同步，最直观的感受就是画面变「干净」了。没有撕裂，没有错位，整个画面从上到下整整齐齐。

但代价也很明显：

• 帧率被锁死： 60Hz 显示器最高 60fps，144Hz 最高 144fps。GPU 再强也没用，多出来的性能全浪费了。
• 输入延迟增加： 你按一下鼠标，要等显示器完成当前帧、进入消隐期、GPU 才能提交新帧。这个延迟通常在 1-2 帧左右，对 FPS 游戏影响很大。
• 帧率波动更明显： 如果 GPU 渲染一帧的时间刚好超过 16.7ms（60Hz），那它就得等两个消隐期。帧率直接从 60 掉到 30，你会感觉明显的卡顿。

4.3 关闭 VSync 的影响

关闭垂直同步，GPU 不再等显示器。渲染完一帧就直接往缓冲区写，显示器读到哪算哪。

好处很明显：

• 帧率不受限： GPU 能跑多快跑多快，200fps、300fps 都行。
• 输入延迟最低： 操作立刻反映到画面上，竞技游戏玩家最爱。

坏处也很直接：

• 画面撕裂： 这是最烦人的。屏幕中间一条横线，上下画面错位。快速转动视角时尤其明显。
• 功耗和发热增加： GPU 满负荷跑，风扇呼呼转，电费也涨得快。

你想想看，撕裂到底有多严重？其实跟帧率有关。帧率越高，撕裂的「条带」越窄，越不明显。200fps 下的撕裂比 60fps 下要轻微得多。这也是为什么很多电竞选手宁愿关 VSync 跑高帧率，也不愿意开 VSync 忍受输入延迟。

4.4 撕裂与卡顿的权衡

这里有个经典的权衡问题：你要撕裂，还是要卡顿？

我个人的经验是，分场景处理：

场景	推荐设置	原因
竞技 FPS（CS、Valorant）	关闭 VSync	输入延迟最重要，撕裂可以接受
3A 大作单机剧情	开启 VSync	画面完整性优先，卡顿可接受
桌面办公/视频	开启 VSync	不需要高帧率，画面稳定就好
帧率远高于刷新率	关闭 VSync	高帧率下撕裂不明显，延迟更低
帧率接近刷新率	开启 VSync 或 G-Sync	避免帧率波动导致的卡顿

4.5 垂直同步的核心流程

下面这张图，把垂直同步的整个决策过程画清楚了。你可以看到，从 GPU 渲染完成到最终显示，中间经历了什么。

4.6 实际项目中的选择建议

嗯，这里我要说点实在的。你在做自己的项目时，到底该怎么选？

我一般遵循这几个原则：

1. 先判断帧率稳定性： 如果你的应用帧率能稳定在显示器刷新率以上，开 VSync 没问题。如果帧率经常波动，建议关掉或者用自适应同步技术。
2. 考虑交互类型： 鼠标点击、键盘操作多的应用，输入延迟敏感，关 VSync。视频播放、幻灯片展示，开 VSync。
3. 给用户选择权： 我做的每个图形应用，都会在设置里提供「垂直同步」开关。用户自己决定要撕裂还是要卡顿，比开发者替他们选要好。