Sync функция что это
Digitrode
цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы
Что такое функция Sinc и почему она важна в электронике
Функция sinc(x), также называемая «функцией выборки», представляет собой функцию, которая часто возникает при обработке сигналов и теории преобразований Фурье. Полное название функции – «sine cardinal», но обычно ее называют сокращением «sinc».
Функция Sinc чрезвычайно важна, поскольку мы находимся в реальном мире, где обрабатываем данные ограниченной длины. Другими словами, поскольку собирать бесконечное количество данных непрактично, мы должны ограничить сбор данных конечным числом выборок из-за проблем с хранением и продолжительности эксперимента.
Таким образом, синусоида усекается, что математически эквивалентно умножению периодической синусоиды на прямоугольную функцию длиной N (N отсчетов). Теперь, если взять преобразование Фурье этой синусоидальной волны конечной длительности, это эквивалентно свертке фактических спектров синусоидальной волны с функцией sinc (которая является сопряженной Фурье прямоугольной функцией) из-за того свойства, что умножение во временной области является свертка в частотной области (это действительно для любых областей, реализованных с помощью ортогонального преобразования). Таким образом, то, что было бы импульсной функцией (синус Фурье), теперь является функцией sinc. Наиболее важный момент, который следует отметить, заключается в том, что все ограничения в спектральной области, такие как спектральное разрешение, спектральные потери энергии из-за боковых лепестков и т. д., связаны с этой конечностью длины данных. Таким образом, в спектральной области функция sinc является лучшим представителем конечной длины данных в качестве ядра свертки. Но давайте теперь рассмотрим ее с математической точки зрения.
Математическая формулировка функции sinc записывается следующим образом:
Показанная выше функция не определена для x = 0, и, следовательно, нам нужно определить sinc(0) на основе предела, когда x приближается к 0, что равно 1. Таким образом:
В контексте цифровой обработки сигналов мы часто используем альтернативную форму, в которой независимая переменная умножается на π:
Эта вторая форма называется нормализованной функцией sinc, потому что определенный интеграл по всему диапазону x равен 1:
Нормализованная версия широко используется при цифровой обработке сигналов. Когда мы имеем дело с дискретными данными, а не с переменной непрерывного времени, нормализация выражается следующим образом:
На следующем графике показана форма функции sinc, а также разница, возникающая при умножении независимой переменной на π.
Преобразование Фурье функции sinc представляет собой прямоугольник с центром в точке ω = 0. Это дает sinc(x) особое место в области обработки сигналов, потому что прямоугольная форма в частотной области является идеализированным откликом фильтра. Другими словами, sinc(x) – это импульсная характеристика идеального фильтра нижних частот.
Использование функции sinc в приложениях фильтрации более очевидно в цифровой области. На следующем графике показано сходство между импульсной характеристикой КИХ-фильтра и графиком sinc(x).
Преобразование Фурье функции sinc представляет собой прямоугольник, а преобразование Фурье прямоугольного импульса является функцией sinc. Если нам нужно сократить сигнал с дискретным временем для целей спектрального анализа, мы можем умножить его на прямоугольное окно, и эта операция эквивалентна свертке преобразования Фурье сигнала с функцией sinc.
Функция sinc также появляется при анализе цифро-аналогового преобразования. Идеализированная реконструкция аналогового сигнала представляет собой последовательность импульсов, но реальные ЦАП создают «ступенчатую» форму волны, применяя удержание нулевого порядка к выходным отсчетам. В частотной области удержание нулевого порядка приводит к выходному спектру, который равен идеализированному спектру, умноженному на функцию sinc.
Что такое функция sinc, и почему она важна в электротехнике?
Данная статья на этот частый технический вопрос дает краткий обзор математической функции, которая часто встречается в цифровой обработке сигналов.
Функция sinc и ее нормализованный вариант
Математическая формулировка функции sinc, также известной как функция кардинального синуса, записывается следующим образом:
Показанная выше функция не определена при x = 0, и, следовательно, нам нужно определить sinc(0) на основе предела, когда x стремится к 0, что равно 1. Таким образом,
В контексте цифровой обработки сигналов мы часто используем альтернативную форму, в которой независимая переменная умножается на π:
Эта вторая форма называется нормированной функцией sinc, потому что определенный интеграл данной функции по всему диапазону x равен 1:
Я упоминал, что нормированная версия широко используется при цифровой обработке сигналов. Когда вместо переменной, непрерывной по времени, мы имеем дело с дискретными данными, нормирование выражается следующим образом:
Следующий график показывает форму функции sinc, а также передает разницу, возникающую при умножении независимой переменной на π.
Рисунок 1 – График функции sinc
Функция sinc в обработке сигналов
Результат преобразования Фурье функции sinc представляет собой прямоугольник с центром в точке ω = 0. Это позволяет sinc(x) занимать особое место в области обработки сигналов, потому что прямоугольная форма в частотной области является идеализированным откликом идеального фильтра, называемого в англоязычной литературе «brick-wall filter» (фильтр «кирпичная стена»). Другими словами, sinc(x) – это импульсная характеристика идеального фильтра нижних частот.
Использование функции sinc в приложениях фильтрации более заметно в области цифровой обработки сигналов. Следующая диаграмма иллюстрирует сходство между импульсной характеристикой КИХ-фильтра и графиком sinc(x).
Рисунок 2 – Импульсная характеристика КИХ-фильтра
Преобразование Фурье функции sinc представляет собой прямоугольник, а результат преобразования Фурье прямоугольного импульса представляет собой функцию sinc. Если нам нужно сократить дискретный по времени сигнал для выполнения спектрального анализа, мы можем умножить его на прямоугольное окно, и эта операция эквивалентна свертке преобразования Фурье сигнала с функцией sinc.
Функция sinc также появляется при анализе цифро-аналогового преобразования. Идеализированное восстановление аналогового сигнала представляет собой последовательность импульсов, но реальные ЦАП создают «ступенчатую» форму сигнала, применяя к выходным отсчетам удержание нулевого порядка. В частотной области удержание нулевого порядка приводит к выходному спектру, который соответствует идеализированному спектру, умноженному на функцию sinc.
Что такое G-Sync
мониторы и зачем
они вам нужны?
Часто слышите от друзей-геймеров выражение g-sync монитор и не можете понять, о каких «джи» и «синках» говорят товарищи? Вы уже сделали первый и важный шаг — задали поисковый запрос, который привёл вас сюда. А мы вам сейчас расскажем, что такое g sync мониторы, и зачем технология g sync вообще нужна.
Что такое NVIDIA G-Sync?
Зачем нужен G-Sync и что это такое? Если кратко, то это технология синхронизации от компании NVIDIA. Её основная цель — устранить разрывы экрана. Производитель устройства должен приобрести у NVIDIA модуль G-Sync.
Если вы при игре видите небольшие полоски, когда двигаете мышкой или геймпадом, то значит у вас, называемый по-модному, «тиринг». Это разрыв изображения, который возникает вследствие несовпадения частоты обновления изображения монитора с частотой обновления, которую обеспечивает видеокарта. У монитора частота обновления экрана всегда одинакова, допустим 60 Гц. То есть монитор готов стабильно показывать вам картинку в 60 кадров в секунду. В то же время видеокарта частоту обновления изображения всегда варьирует. Она может быть выше 60 FPS в определенные моменты, а может быть ниже. В результате возникает рассинхронизация, которая на экране выражается в таком виде.
Посмотрите внимательно. Очертания солдата и облака дыма не совпадают. Это тиринг — разрыв изображения.
Не все мониторы поддерживают технологию G-Sync.
Не все мониторы поддерживают технологию G-Sync.
Как работает NVIDIA G-Sync?
Технология монитора G-Sync представляет из себя модули, которые устанавливаются в монитор и позволяют ему иметь изменяющуюся частоту кадров (VRR). Например, у вас 144 Гц монитор, а в игре — 60 кадров в секунду. Модуль G-Sync сделает так, что частота обновления экрана будет близка к 60 Гц, что позволит вам смотреть на изображение и не видеть разрывов. Вот, что даёт поддержка технологий NVIDIA G-Sync.
NVIDIA G-SYNC: How It Works
Частота обновления экрана динамично меняется так, чтобы совпадать с FPS, демонстрируемой видеокартой.
Частота обновления экрана динамично меняется так, чтобы совпадать с FPS, демонстрируемой видеокартой.
NVIDIA G-SYNC: How It Works
Какие бывают мониторы с поддержкой NVIDIA G-Sync?
Так что получается, можно купить любой монитор с функцией G-Sync и радоваться жизни? Не спешите. NVIDIA предлагает три разных технологии: G-Sync, G-Sync Ultimate и G-Sync Compatible. Давайте разберёмся, что это такое.
Если вы любите такую технологию как HDR (High Dynamic Range Imaging), которая позволяет насладиться яркими и сочными цветами в играх с красивыми пейзажами (например, Red Dead Redemption 2), то ваш выбор — монитор с поддержкой G-Sync Ultimate. Да, обычная технология G-Sync тоже работает с HDR, но у Ultimate намного шире диапазон. Также у этих мониторов особые требования — их частота обновления экрана как минимум 144 Гц.
G-Sync Compatible — это самый бюджетный вариант технологии. Он не был протестирован свыше 300 сертифицированных тестов (но пошел ряд других тестов NVIDIA, подтверждающих поддержку технологии G-Sync) и его работа может быть нестабильна. Но многие мониторы такого формата также имеют сертификацию поддержки технологии FreeSync. Это аналог G-Sync от AMD, компании-конкурента NVIDIA на рынке графических устройств.
Разница в цене может варьироваться от 5 до 10 тысяч рублей, в зависимости от выбранного производителя, диагонали и других функций. Например, игровой монитор MSI с поддержкой обычной G-Sync и частотой обновления 144 Гц стоит 20 000 рублей, в то время как монитор LG с такой же диагональю и частотой обновления, но с поддержкой стоит уже 38 000 рублей.
Если вы мечтаете о стабильной картинке или увлекаетесь динамичными играми — то мониторы с G-Sync однозначно ваш выбор. Но есть и другие варианты.
Если вы мечтаете о стабильной картинке или увлекаетесь динамичными играми — то мониторы с G-Sync однозначно ваш выбор. Но есть и другие варианты.
Что нужно для работы NVIDIA G-Sync?
С этим разобрались. Теперь-то можно просто купить мониторы с поддержкой G-Sync? И снова, не спешите. Для работы технологии NVIDIA G-Sync необходима ещё видеокарта NVIDIA.
Функция Sinc
В математике историческая ненормализованная функция sinc определяется для x ≠ 0 следующим образом:
В качестве альтернативы ненормализованная функция sinc часто называется функцией выборки и обозначается как Sa ( x ). [2]
В любом случае значение при x = 0 определяется как предельное значение.
СОДЕРЖАНИЕ
Свойства [ править ]
Нормализованная функция sinc имеет простое представление в виде бесконечного произведения :
sin ( π x ) π x = ∏ n = 1 ∞ ( 1 − x 2 n 2 ) <\displaystyle <\frac <\sin(\pi x)><\pi x>>=\prod _
и связана с гамма-функцией Γ ( x ) через формулу отражения Эйлера :
Эйлер обнаружил [6], что
и из-за тождества произведения к сумме [7]
произведение Эйлера можно преобразовать в сумму
Непрерывное преобразование Фурье нормированной SINC (к обычной частоте) является Rect ( е ) :
Этот интеграл Фурье, включая частный случай
∫ − ∞ ∞ sin ( π x ) π x d x = rect ( 0 ) = 1 <\displaystyle \int _<-\infty >^<\infty ><\frac <\sin(\pi x)><\pi x>>\,dx=\operatorname
Другие свойства двух функций sinc включают:
Связь с распределением дельты Дирака [ править ]
Это не обычный предел, так как левая часть не сходится. Скорее это означает, что
lim a → 0 ∫ − ∞ ∞ 1 a sinc ( x a ) φ ( x ) d x = φ ( 0 ) <\displaystyle \lim _
Суммирование [ править ]
Все суммы в этом разделе относятся к ненормализованной функции sinc.
Расширение серии [ править ]
Ряд Тейлора из (ненормированного) синк функции могут быть получены непосредственно от синуса:
Высшие измерения [ править ]
Например, гексагональная решетка может быть образована (целочисленной) линейной оболочкой векторов
можно получить [10] функцию sinc для этой гексагональной решетки как
Эта конструкция может быть использована для построения окна Ланцоша для общих многомерных решеток. [10]
Что такое G-Sync, FreeSync, V-Sync и HDMI VRR? — Разбор
Всех ПК-геймеров планеты Земля, да и консольных игроков тоже, объединяет одна проблема — вертикальные разрывы изображения. И вроде бы есть куча технологий которые решают эту проблему:
Давайте сегодня раз и навсегда разберемся в технологиях адаптивной синхронизации изображения.
Для тех кто не в курсе. А в чём собственно проблема?
Чтобы изображение появилось на экране, должно произойти, как минимум, две вещи:
Обычные мониторы работают на частоте 60 Гц, то есть способны выводить 60 кадров в секунду, а игровые на 144 Гц и выше.
А вот графический процессор живет в совершенно ином мире. В играх постоянно всё меняется: колышется листва, журчит ручеёк, враги выпрыгивают из-за угла. Каждый кадр отличается по своей сложности, поэтому на их просчет уходит разное количество времени.
Иными словами, у монитора частота кадров постоянная, а у видеокарты переменная.
Вот и выходит, что за один цикл обновления монитора видеокарта может подготовить больше одного кадра или меньше.
Из-за этого мало того что страдает плавность картинки, так еще и появляются артефакты в виде вертикальных разрывов изображения. Кстати, при просмотре фильмов тоже могут появляться такие артефакты, потому что кино снимают в 24 к/с.
V-Sync
Очевидно проблема требовала решения, и еще на заре компьютерных игр оно появилось! Название у этого решения — вертикальная синхронизация или V-Sync. Наверняка вы встречали такую опцию как в настройках видеокарты, так и в играх.
Работает эта штука достаточно топорно. Фактически она просто принуждает видеокарту выводить кадры с частотой кратной частоте обновления экрана. Например, если у вас монитор 60 Гц, то максимальное количество кадров в секунду тоже будет 60, даже если ваша видеокарта способна на большее. И в общем-то часто такое ограничение вполне уместно, если у видеокарты хватает мощи и нет просадок ниже 60 к/с, но если они есть — начинаются проблемы.
При включенной вертикальной синхронизации, следующее кратное значение — это 30 к/с. Поэтому даже если ваш фреймрейт просел фактически всего на пару кадров, вы всё равно увидите падение до 30 к/с. Такой перепад мало того, что большой и очень визуально ощутимый, так ещё и будет происходить с небольшим лагом. Поэтому если стабильного FPS в 60 к/с или 30 не достичь, то включать V-Sync вообще нет никакого смысла.
Справедливости ради, чем выше герцовка монитора, тем больше мы имеем кратных значений, на которых может работать синхронизация. Поэтому на игровых мониторах V-Sync работает куда лучше.
Но история с кратными значениями — не самая главная проблема технологии. Есть другой неочевидный недостаток: вертикальная синхронизация — увеличивает задержку ввода, то есть создаёт Input Lag.
Игра медленнее реагирует на ваши действия, всё происходит с задержками и как-то плывёт в молоке, поэтому прицелиться становится гораздо сложнее. Почему так происходит?
Это интересно, смотрите! Каждый кадр рассчитывается и выводится на экран через один и тот же конвейер. Упростим его до трёх этапов.
Ну и в чём проблема, спросите вы? Дело в том, что ЦП не берется за подготовку следующего кадра, пока предыдущий не будет выведен на экран. Поэтому ограничивая количество выводимых кадров в угоду синхронизации с дисплеем, мы фактически увеличиваем задержки с которыми обновляется состояние игры! И если в каких-то простеньких играх типа пасьянса такие вещи допустимы, то в соревновательных играх вертикальная синхронизация может стать серьёзной помехой.
G-Sync
Но переживать не стоит, так как решение появилось еще в 2013 году. Именно тогда компания NVIDIA представила свою технологию адаптивной синхронизации — G-Sync. В отличие от старой технологии, G-Sync позволяет подстраивать не видеокарту под частоту обновления монитора, а наоборот заставляет монитор менять свою частоту под видеокарту!
Представляете? Так тоже можно было!
В результате мы получаем потрясающе плавную картинку без вертикальных разрывов и задержки ввода! Просто сказка! G-Sync также работает в огромном диапазоне частот. Изначально это было от 30 до 144 Гц, а сейчас уже есть поддержка до 360 Гц и может даже выше, тут скорее всё зависит от монитора.
А если фреймрейт падает ниже 60 Гц G-Sync умеет дублировать пропущенные кадры.
Получаются сплошные плюсы и проблема решена еще в 2013 году? Так почему же мы до сих пор об этом говорим?
Ну как сказать. Во-первых, эта технология закрытая, соответственно, G-Sync работает только с карточками NVIDIA, но это пол беды.
Все волшебные функции G-Sync стали возможны благодаря специальному чипу, который необходимо встроить в монитор. Естественно, эти чипы производит тоже NVIDIA и стоят они недешево. Поэтому мониторы с поддержкой G-sync в среднем стоят на 250-300$ дороже и таких моделей очень мало. То есть получилась классная, и для 2013 года революционная технология, но не универсальная и дорогая.
VESA Adaptive Sync
Поэтому уже спустя год, в 2014, Ассоциация стандартизации Video Electronics Standards Association или VESA представила открытую технологию Adaptive Sync, которая умеет, в принципе, всё то же самое, что и G-Sync, но без дорогостоящих чипов и работает на частотах от 9 до 240 Гц! Неплохо да?
Но для внедрения технологии нужно, чтобы её поддержку внедрили в прошивку и драйвер монитора, драйвер видеокарты, операционной системы и в игры!
А также необходимо наличие DisplayPort версии не ниже 1.2a, так как технология стала частью именно Display Port. Как видите, чтобы технология взлетела, нужно было проделать много работы. И этой работой занималась компания AMD.
AMD FreeSync
В 2015 году AMD внедрили Adaptive Sync в драйвера своих видеокарт и назвали технологию FreeSync. Реализация от AMD быстро получила очень широкое распространение. Добавить поддержку FreeSync в монитор оказалось настолько дешево, что сейчас сложнее найти игровой монитор без этой фичи, чем с ней.
Но AMD не остановились на просто внедрении стандарта от VESA. Также они добавили поддержку HDMI, начиная с версии 1.4. А в 2017 выпустили FreeSync 2, в который добавилась поддержка HDR и компенсацию низкой частоты кадров, как в G-SYNC.
Кстати, чуть позже, FreeSync 2 переименовали в более элитное FreeSync Premium Pro, а обычный FreeSync для мониторов с частотой 120 Гц и выше стали называть FreeSync Premium. Хотя такие маркетинговые финты я не одобряю, но в остальном сплошной респект AMD за популяризацию стандарта.
Кстати, NVIDIA также в 2017 году добавила поддержку HDR и назвала это всё G-Sync Ultimate.
И вроде бы всё классно, в команде у красных и у зеленых есть по своей шикарной технологии. Но что делать, если у тебя видеокарта от NVIDIA, ты хочешь нормальную поддержку G-Sync, но покупать дорогущий монитор с этой технологией совсем не хочется? Или наоборот — не покупать же Radeon только потому что у тебя монитор с FreeSync?
G-Sync Compatible
Но в 2019 году NVIDIA пошли навстречу покупателям и добавили поддержку стандарта VESA Adaptive Sync в драйвера для своих видеокарт серии RTX, а также для карточки GTX 1080. А значит теперь можно легко насладиться лучшим из двух миров: взять себе карточку от NVIDIA и монитор с FreeSync по вкусу. Вот только есть проблема. Если на FreeSync мониторе не написано G-Sync Compatible — значит он не был протестирован NVIDIA на совместимость и никаких гарантий, что всё будет работать нормально, вам никто не даёт. А NVIDIA тестирует далеко не все, и далеко не самые доступные модели.
Поэтому инициативу по тестированию в свои руки взяло интернет-сообщество. Они составили табличку с огромным списком протестированных пользователями мониторов.
Причём всё будет работать и с видеокартами от NVIDIA и с Radeon. Всё потому, что VRR — это та же самая технология VESA Adaptive Sync, но теперь она стала ещё и частью стандарта HDMI 2.1. Именно таким образом адаптивная синхронизация реализована в консолях нового поколения. А также, вы удивитесь, в Xbox One S и One X. Да, в коробки текущего поколения от Microsoft VRR завезли даже раньше, чем HDMI 2.1.
Итоги
Что, в итоге спустя 6 лет после своего появления, технология Adaptive Sync стала фактически отраслевым стандартом. Захватив видеокарты от AMD и NVIDIA, телевизоры и даже интегрированная графика от Intel в 11-м поколении процессоров теперь поддерживает эту технологию. А это значит, что в светлом будущем мы будем жить без единого разрыва, по крайней мере, вертикального!