AMD의 디스플레이 동기화 기술인 프리싱크(FreeSync)를 지원하는 디스플레이가 하나 둘씩 시장에 나오고 있습니다.

여기에선 LG의 29인치 모니터인 29UM67-P를 통해서 프리싱크의 효과와 특징을 보도록 하지요.

프리싱크란 무엇인가

지금까지 프리싱크가 무엇인지를 소개했었지만 하는김에 복습을 해 봅시다. GPU는 1초에 몇십프레임의 이미지를 표시해 3D 게임 등의 영상을 표현합니다. 이 1초에 몇프레임을 표시하는지를 프레임 레이트라 하며, 3D 그래픽은 연산 부하에 따라 프레임 레이트가 바뀝니다.

TV나 모니터같은 일반적인 디스플레이의 경우 영상을 1초에 몇번 갱신하는지를 리프레시 레이트란 숫자로 규정해 둡니다. 그래서 디스플레이의 리프레시 레이트에 맞춰 영상 표시를 한다면(Vsync 사용) 디스플레이의 영상을 업데이트할 때까지 렌더링이 끝나지 않았을 경우, 앞서 표시했던 영상이 계속해서 표시됩니다. 그래서 영상 표시의 지연이 생겨 Stutter라 불리는 현상이 눈에 띄게 되지요.

그럼 Vsync를 쓰지 않으면 되지 않냐고 할 수 있는데 사실 그것도 간단하지 않습니다. 이 경우 GPU에서 특정 프레임의 렌더링이 끝나면 바로바로 디스플레이에 보내게 됩니다. 그럼 Stutter 현상에선 벗어나겠지요.

허나 디스플레이 디바이스는 리프레시 레이트에 맞춰 화면의 왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 하나씩 선을 그려 나가기에, GPU가 리프레시 레이트를 무시하고 자신의 타이밍대로 영상을 보내면 화면에서 업데이트 되던 중에 새로운 화면 표시가 강제로 시작될 수 있습니다. 그 결과 화면 중간에 갑작스레 다른 영상을 표시하도록 바뀌면서 Tearing 현상이 생기게 됩니다.

여기서 중요한 건 리프레시 레이트라는 시스템 자체가 브라운관 시절의 흔적이란 겁니다. 현재 LCD는 표시 내용을 유지할 수 있기에 꼭 일정한 속도로 화면을 갱신해야 할 필요는 없습니다. 그럼 GPU의 프레임 레이트에 맞춰 LCD의 표시 내용도 바꾸면 되지 않을까요? 그래서 나온 것이 NVIDIA의 G-SYNC이자 AMD의 프리싱크입니다.

G-SYNC와 프리싱크가 결정적으로 다른 점은 2개입니다. G-SYNC는 G-SYNC 모듈을 디스플레이에 넣어야 하지만 프리싱크는 그런 하드웨어가 필요하지 않다는 것. 따라서 제조 원가가 저렴합니다.

다른 하나는 프리싱크는 디스플레이 기술의 표준화 단체인 VESA(Video Electronics Standards Association)에 의해 디스플레이포트 1.2a의 확장 스펙인 Adaptive-Sync로 채용됐다는 것입니다. 프리싱크와 Adaptive-Sync는 기본적으로 같은 기술이며, Adaptive-Sync를 지원하는 디스플레이의 AMD 인증이 프리싱크라고 할 수 있겠습니다.

프리싱크의 요구 사항

프리싱크를 쓰기 위해 필요한 건 3개입니다. 프리싱크를 지원하는 디스플레이, GPU와 APU, 그래픽 드라이버.

우선 디스플레이는 말할 것도 없겠지요. 디스플레이포트 1.2a 입력 단자가 있으면서 Adaptive-Sync를 지원하고 프리싱크 인증을 받은 제품이어야 합니다. 여기서 볼 29UM67-P는 당연히 프리싱크를 지원합니다. 또 디스플레이포트 1.2a 외에 다른 포트로 연결하면 프리싱크를 쓸 수 없습니다.

GPU와 APU의 경우 그렇게 많지 않습니다. GCN 아키텍처를 쓰는 모든 제품에서 다 쓸 수 있는 게 아니라, GCN 1.1 이후의 GPU 코어가 필요합니다. 여기에는 라데온 R9 295X2, R9 290X, R9 290, R9 285, R7 260X, R7 260, A10-7850< A10-7800, A10-7700K, A10-7650K, A10-7600, A6-7400K가 있습니다.

프리싱크를 지원하는 드라이버는 카탈리스트 15.3.1 베타 이후 버전입니다. 리뷰어들에게 해당 드라이버는 제공이 됐으며 조만간 공식 발표될 것으로 보입니다.

프리싱크의 설정

앞서 말한대로 이번 테스트에서 사용한 모니터는 LG의 29UM67-P입니다.

LG의 AH-IPS 패널을 사용해 시야각이 넓고 색 표현도 좋습니다. 또 넌글레어 가공. 2560x1080의 2.37:1 비율을 지녔으며 게임에 맞는 화질과 응답 속도로 설정하는 게임 모드를 지원합니다.

크기 703x418x181mm, 무게 6.2kg입니다. 베사 마운트 홀은 100/120mm.

OSD 조작은 본체 하단의 조이스틱으로.

입력 포트는 디스플레이포트 1.2a, 듀얼링크 DVI-D, HDMI 1.4a 타입 A가 있습니다. 3.5mm 사운드 입출력 포트도 지원.

각도 조절은 안되고 높이 조절은 되네요.

기본 설정값에선 프리싱크가 비활성화돼 있습니다. 드라이버를 설치한다고 해서 자동으로 켜지는 것도 아닙니다. 따라서 메뉴에서 이걸 따로 켜야 합니다.

그럼 카탈리스트가 프리싱크를 검출하네요.

설정 버튼을 누르면 카탈리스트 컨트롤 센터에서 프리싱크의 사용 여부를 다시 고를 수 있습니다. 하드웨어에서 지원하지 않거나 꺼 두면 이 항목은 설정할 수 없습니다.

프리싱크의 효과를 체크

이제 프리싱크를 쓸 수 있게 됐습니다. 효과를 확인하기 위해 우선 AMD의 공식 데모인 AMD_FreeSync_Demo_0_9_1_setup.exe를 실행해 봅시다.

이것이 스크린샷입니다. 화면 중앙에 풍차가 회전하는데 왼쪽의 옵션으로 카메라와 풍차를 조작합니다. Stationary는 카메라 고정 날개 회전, Animation 1은 카메라 이동, Animation 2는 카메라 좌우 이동입니다. 회전과 좌우 이동에서 티어링이나 스투터 등의 증상을 확인하기 쉽습니다.

프레임 레이트는 기본이 55fps 고정이며 FPS Sweep를 선택하면 가변 프레임이 됩니다. 이걸 60Hz로 설정하고 메뉴 상단에서 프리싱크와 Vsync를 바꾸면 각각의 기능이 어떤 효과를 내는지를 파악하기 쉽습니다.

NVIDIA G-SYNZ는 컨트롤 패널에서 사용을 정해두면 Vsync를 G-SYNC로 대체하게 됩니다. 그러나 프리싱크는 프리싱크와 동시에 Vsync를 사용함으로서 티어링이 해결된다고 AMD는 설명합니다.

여기선 55fps로 설정하고 Animation 2를 선택한 후 카시오의 고속 촬영 카메라인 HIGH SPEED EXILIM EX-FH100를 써서 240fps로 촬영해 프리싱크와 Vsync의 적용 시 효과를 비교했습니다.

디스플레이의 해상도 헐정은 2560x1080이고 리프레시율은 60Hz입니다. 그 결과가 아래 동영상인데 아무것도 쓰지 않을 때는 티어링 현상이 심하게 발생하고 Vsync에선 일정 간격으로 나오는 반면 프리싱크에선 그런 문제가 발생하지 않습니다.

그리고 프리싱크와 Vsync의 조합 여부는 이 동영상에서 확인하지 않겠습니다. 왜냐면 데모의 프레임인 55fps가 디스플레이의 리프레시율인 60Hz에 도달하지 못하기 때문입니다.

프리싱크의 효과는 이것만으로도 명백하게 볼 수 있으나 실제 게임을 해 보면 이야기가 그렇게 단순하지 않습니다. 테스트에 사용하는 29UM67-P는 2560x1080 해상도일 때 최대 75Hz의 리프레쉬율을 설정할 수 있지요.

여기에선 라데온 R9 285 2GB GDDR5와 코어 i7-4770T 64비트 윈도우 7의 시스템에서 그리드 오토스포츠의 벤치마크 모드를 실행했습니다. 해상도는 2560x1080, 화질을 울트라로 설정했을 때 프레임은 평균 60fps, 실제 프레임은 58~78fps 정도가 나옵니다.

이 점을 감안해서 게임 내 옵션에서 리프레시율을 75Hz로 지정하고 고속 카메라로 프리싱크/Vsync의 사용 여부에 따라 4가지 동영상을 찍었습니다. 프리싱크와 Vsync를 모두 끄면 티어링이 크며, VSync만 쓰면 프레임과 리프레시율이 동기화되지 않아 끊김이 보입니다.

여기까진 AMD의 데모와 같지만 프리싱크만 사용했을 경우엔 작은 티어링 현상의 발생이 확인됐습니다. 즉 프리싱크에선 프레임이 디스플레이의 최대 리프레시율을 넘었을 때 티어링이 발생하는 것입니다.

여기에 VSync까지 두개 다 사용하면 AMD의 설명대로 티어링은 발생하지 않게 됩니다. VSync를 사용할 때 프레임 레이트는 리프레시율인 75Hz까지 올라가기에 최대 리프레시율을 넘겨도 티어링이 발생하지 않는다는 이야기입니다.

프리싱크를 켰을 때 VSync의 사용은 매우 중요합니다. 간단하게 말해서 일반적인 상황에선 프리싱크와 VSync를 모두 쓰는 것이 좋습니다. 반면 프레임 레이트의 상한선이 최대 리프레시율을 수시로 넘지 않는다면 입력의 지연을 줄일 수 있으니 프리싱크를 켜고 VSync를 끄는 방법도 있습니다. 최대 리프레시율을 넘는 경우가 적다면 티어링의 발생이 그리 많지 않기 때문입니다. 

또 AMD는 프리싱크를 사용하면 마우스 입력 지연이 줄어든다고 어필하는데요. 그 논리는 간단합니다. VSync의 동기화를 기다릴 때 생기는 딜레이가 프리싱크 덕분에 줄어들고 입력이 렌더링에 반영되기까지의 시간도 줄어들어 그렇습니다.

다만 그 효과를 체감할 수 있느냐 하면 말하기 어렵습니다. 배틀필드 4에서 플레이 중 마우스를 좌우로 흔들어 보니 화면 반응이 빠르다는 느낌은 있었으나 이건 제대로 측정한 것이 아니니까요.

프리싱크의 딜레이에 패널티가 존재하는가

앞서 모니터의 초기 설정에 프리싱크가 꺼져 있다고 말했는데요. 이건 프리싱크의 표시 지연과 관계된 것일 수 있습니다. 것일 수 있다고 말하는 건 현 시점에서 확실하게 검증할 방법이 없기 때문입니다. 그걸 테스트하려면 프리싱크 지원 모니터가 하나 더 있어야 하고 디스플레이포트 1.2a를 지원하는 디스플레이포트 분배기도 있어야 하는데 그런 제품이 출시됐는지도 모르거든요. 따라서 프리싱크의 사용 여부를 비교할 수 없습니다.

그래서 여기에선 그래픽카드의 디스플레이포트에 29UM67-P를 연결하고 DVI 포트에 벤큐 XL2410T을 연결한 후 복제 모드로 표시해 두 모니터를 비교했습니다. 디스플레이포트 단자와 DVI 단자의 지연 여부는 확인할 수 없으니 어디까지나 제대로 된 비교는 아니고 참고용입니다.

LCD Delay Checker 1.4로 화면을 표시하고 고속 동영상을 촬영해 두 모니터의 화면을 비교했습니다. XL2410T의 설정은 FPS 모드에 인스턴트 모드를 켜서 가장 빠르게 동작하도록 했습니다. 결과는 아래 동영상. 프리싱크를 꺼두면 지연이 0.5프레임 미만이지만 켜면 0.5프레임 이상이 나옵니다.

29UM67-P의 프리싱크 사용 여부에 따라 차이가 나오는 이상, 프리싱크를 켜면 약간의 지연이 생기는 건 분명합니다. 디스플레이의 초기값에서 프리싱크가 꺼진 이유도 티어링과 지연에 있을 듯 합니다.

AMD의 공식 설명은 프리싱크를 켰을 때 게임의 프레임 레이트가 아주 조금 향상되지만, G-SYNC은 몇 프레임의 저하가 있다는 것입니다. 이걸 확인하진 못했지만 어쨌건 AMD의 주장이 이렇다는 건 설명하고자 합니다.

주의해야 할 점은 있으나 장점이 매우 큰 프리싱크

간단하게 프리싱크를 살펴봤습니다. 디스플레이의 리프레시율과 실제 프레임의 관계에 따라서는 Vsync를 조합해야 티어링을 완전히 없앨 수 있다는 점은 염두에 둬야 하나, 프리싱크의 장점은 게이머에게 분명 크다고 봅니다.

NVIDIA G-SYNC와 거의 같은 기능이지만 NVIDIA 자체 규격인 G-SYNC 모듈을 탑재해야 하는 G-SYNC 대응 디스플레이는 여러가지 제약이 있습니다. 가격이 비싸진다는 것 외에도 입력 포트가 디스플레이포트 하나밖에 없다는 것도 단점입니다.

반면 프리싱크 모니터는 특수 모듈을 추가할 필요가 없으며 니드슾ㄹ레이포트 1.2a 외에도 여러 입력 포트를 제공합니다. 그리고 프리싱크를 켰을 때 표시 딜레이는 제대로 비교하진 않았으나 적어도 G-SYNC보다는 짧은 것 같습니다.

여기서 본 29UM67-P 모니터이 경우 최대 75Hz라는 리프레시율은 프리싱크의 스펙과 맞춘 것입니다. 하이엔도 GPU와 조합하면 120Hz나 144Hz 같은 제품이 더 끌리는 게 아무래도 사실이지요. 허나 어댑티브 싱크가 베사의 표준이다보니 그런 제품이 앞으로 나오리라 기대할 수 있겠습니다.

NVIDIA는 어댑티브 싱크의 호환성 문제를 지적했지만 AMD는 프리싱크의 로고를 넣어 이 문제를 깨끗이 해결했습니다. 아마 프리싱크와 G-SYNC의 경쟁은 이미 승부가 나지 않았을까 생각해 봅니다.