一、為什麼需要FreeSync?
FreeSync的出現是為了解決遊戲畫面卡頓(Stutter)和撕裂(Tearing)的問題。
那為什麼遊戲畫面會出現卡頓或撕裂的情況呢?
原因是一般顯示器的畫面更新率(frame rate)是固定的，例如最常見的frame rate是60Hz，也就是畫面每秒更新60次，如下圖。
但顯示卡產生的畫面張數(FPS, Frame Per Second)是不固定的，有些遊戲畫面比較複雜，需要比較高的FPS，有些遊戲場景則只需要比較低的FPS，
由於這種顯示卡跟顯示器之間的frame rate不同步，以及現在的遊戲越做越複雜、顯示卡的效能越來越高，導致遊戲畫面卡頓或撕裂的問題越來越嚴重。
二、什麼是FreeSync?
在說明FreeSync前，必須先了解什麼是V-Sync (垂直同步)。
V-Sync的出現是為了解決遊戲畫面撕裂的問題。
簡單來說，V-Sync是要求顯示卡配合顯示器的frame rate來避免產生撕裂的情況，例如，顯示器的frame rate固定為60Hz，則顯示卡只能輸出60FPS。
雖然V-Sync解決了畫面撕裂的問題，但這等於限制了高階顯卡的效能發揮，且如果遊戲場景過於精緻，效能無法跑到60FPS，就要顯示卡強迫降到30FPS，等到畫質要求沒麼高的畫面時，再升至60FPS。
由於frame rate上下起伏的落差過大，因而產生了畫面卡頓的現象。
2014年，AMD發表了FreeSync技術，FreeSync提供動態的畫面更新率，依據Radeon顯示卡的畫格速率變動，同步調整畫面更新率，改善傳統V-Sync技術的畫面卡頓問題，讓遊戲畫面更加平順。
不同於NVIDIA G-Sync需要獨立晶片的做法，FreeSync則是從連結介面的標準下手，整合DisplayPort Adaptive-Sync業界標準，可即時透過DisplayPort介面調整顯示器的畫面更新率，而目前最新HDMI介面的規格也可支援FreeSync。
雖然不用在顯示器中多加晶片，但FreeSync同步技術需要搭配相容的DisplayPort或HDMI版本的顯示器及Radeon顯示卡。
註：Render: GPU繪製的畫面，Display:顯示卡輸出的畫面。(2021.05.21更正)
三、如何實現FreeSync?
實現FreeSync要從兩個方面去探討：
1. Tx端和Rx端
這裡的Tx端代表顯示卡端，Rx端代表顯示器端。
Tx端要做的事情是，透過改變porch區的大小，動態的改變FPS，並透過SPD InfoFrame或DPCD告訴Rx端可以支援的最大及最小FPS。
Rx端要做的事情是，盡量的做到延遲(latency)最小化，也就是讓輸出frame之間的間隔盡量的短。
圖：透過改變porch區(V-blanking)大小，動態的改變refresh rate，例如加大porch區，可以達到降低refresh rate的效果。
2. 傳輸介面的交握(handshake)
HDMI:
- Rx端透過EDID告訴Tx端是否支援FreeSync以及所支援的frame rate範圍
- OSD須切換到支援FreeSync的模式(改變MCCS中的指令)
- Tx端收到Rx端的EDID和MCCS指令後，會透過SPD InfoFrame告訴Rx端是否輸出FreeSync的畫面
DisplayPort:
- Rx端透過EDID告訴Tx端是否支援FreeSync以及所支援的frame rate範圍
- OSD須切換到支援FreeSync的模式(改變DPCD中的值)
- Tx端讀到Rx端的EDID和DPCD的值後，會透過DPCD告訴Rx端是否輸出FreeSync的畫面
四、結論
或許有些人會搞不清楚V-Sync和FreeSync的差別，這裡提供方便的記法：
V-Sync => 顯示卡配合顯示器去做同步畫面的工作。
FreeSync (G-Sync) => 顯示器配合顯示卡去做同步畫面的工作。
FreeSync的優點除了解決遊戲畫面的卡頓和撕裂外，還可以有效的達到省電的效果，怎麼說呢?
因為FreeSync是根據顯示卡動態的改變frame rate，所以如果當顯示器畫面靜止時，顯示器也可以不用一直輸出高的畫面更新率，自然就可以達到省電的效果囉!
資料來源：
1. 和遊戲畫面卡頓和撕裂說掰掰：NVIDIA G-SYNC和AMD FREESYNC
https://tw.msi.com/blog/nvidia-g-sync-and-amd-freesync
2. 維基百科
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