Vsync, FPS, resolução e Hz, o que são?

Traduzido por Marcus Sarmanho Hermes Marques
Grupo PC Facts (pcfactspara.blogspot.com.br)
Matéria original de pcgamer.com
Tanto NVIDIA e AMD oferecem ferramentas para você escolher a configuração gráfica mais otimizada para os games que você tem, e ambas exercem um grande trabalho balanceando qualidade e performance. Elas realmente funcionam bem, mas eu gosto de fazer as coisas por mim mesmo. É assim que um Pc Gamer é, não? Nós mesmos brincamos com nossas condições.
Se você é novo no mundo das alterações gráficas, este guia irá lhe explicar as settings mais importantes que você precisa conhecer e, sem chegar a ser técnico demais, mostrar os que elas fazem. Entender como tudo funciona pode ajudar com soluções de problemas, configurar a melhor imagem possível, ou jogar com ferramentas como a Durante's GeDoSaTo. E achamos que conhecer basicamente a tecnologia nos seus games, nos torna melhores para apreciá-la e criticá-la.
Começaremos com os conceitos fundamentais. Passaremos por AntiAliasing, Filtro Anisotrópico, e Pós Processamento:

Resolução e FPS


Um pixel é a unidade mais básica de uma imagem digital - um pequeno ponto de cor - e resolução é o número de pixel em uma coluna pelo número de pixels em uma linha em uma imagem ou em sua tela. As resoluções de tela mais comuns hoje são 1280x720 (720p), 1920x1080 (1080p), 2560x1440 (1440p), e 3840 x 2160 (4K ou ‘ultra-HD’). Essas são as resoluções 16:9, se forem 16:10, será um pouco diferente como 1920x1200, 2560x1600 e assim vai.

FPS (frames por segundo)


Se você pensa em um jogo como uma série de células de animação - imagens paradas representando momentos ao longo do tempo - FPS é o número de imagens geradas a cada segundo. Não é a mesma coisa que taxa de atualização, que é o número de vezes que o seu monitor atualiza em um segundo e que é medido em Hertz (Hz) 1Hz é um ciclo por segundo, portanto as duas medidas são fáceis de comparar: um monitor de 60hz atualiza 60 vezes num segundo e um game rodando a 60fps deveria alimentá-lo com novos frames à mesma taxa.
Quanto mais trabalho você exigir da sua placa de vídeo para renderizar, como frames maiores, mais bonitos, menor será sua taxa de FPS. Se a taxa de frame (framerate) está baixa, o frame ou foto daquele segundo vai se repetir e ficar desconfortável de ser visto - um mundo feio, travando (stuttering). Jogadores competitivos preferem framerates bem altos em prol de reduzir o Input Lag, mas às custas de cortes na tela (Screen Tearing), enquanto os players mais exigentes preferem altas resoluções com framerates jogáveis em 1440p ou 4k. Mas, na realidade, a maioria só quer rodar em 1080p a 60hz.
Pelo fato de a maioria dos jogos não ter uma ferramenta de benchmark nativa, aconselhamos que você use um software que marque seu framerate em tempo real. O Shadow Play da NVIDIA, o FRAPS, O EVGA Precision, MSI afterburner etc, devem lhe servir.

Upscaling e downsampling

Ultimamente, tem se visto alguns jogos oferecerem configurações de resolução de renderização - nomeadamente Ryse e Sombras de Mordor. Esta configuração lhe permite manter a resolução da tela na mesma do game. Se a resolução de renderização é inferior a de seu display, haverá uma ampliação da imagem (upscaling) para encaixar na tela - e, como era de se esperar, vai ficar um lixo.
Se você renderizar um jogo à uma resolução maior que a do seu display, que é uma opção em Sombras de Mordor, a imagem será reduzida (downscaling ou downsampling) e ficará melhor - claro que com custo de perda de performance.
Comparison Downscaling 2
Comparison Upscaling

Performance

Por determinar a quantidade de pixels que sua GPU precisa renderizar, a resolução tem o efeito mais devastador sobre a performance. É por isso que consoles que rodam a 1080p via upscaling de uma resolução menor - só dessa forma que eles conseguem ter efeitos bons mesmo a framerates suaves.
Abaixo o benchmark de Sombras de Mordor com todas as reoluções citadas acima (veja como a resolução afeta a performance)
Shadow of Mordor resolution benchmarks (2x Nvidia GTX Titan SLI)
FPS MédioMax FPSMin FPS
1980x720 (1/2 resolução)102 338 30 
2560x1440 (resolução nativa)51 189 23 
5120x2880 (2x resolução)16 26 10 

Vertical sync e screen tearing (corte na tela)from Nvidia.Tearing2 650

Quando um ciclo de atualização da tela não sincroniza com o ciclo de renderização de um game, a tela pode acabar atualizando bem na hora que o game acabou de finalizar um frame e começou outro. O efeito ocasionado é uma "quebra" ou "corte" na imagem chamado de Screen Tearing, no qual conseguimos perceber partes de cada um dos dois ou mais frames ao mesmo tempo. Não há nada pior que Screen Tearing a não ser baixos framerates.
Uma solução a esse problema é a Sincronização Vertical (vertical sync ou Vsync). É uma opção dentro das configurações gráficas que evita que o game bagunce a sincronização com o ciclo de atualização do monitor. Infelizmente, o vsync tem seus problemas, como aumentar o inputlag do jogo quando este roda em framerate mais alto que o da sua tela.

Adaptive Vertical Synchronization (Vsync adaptável)

Outro grande problema do Vsync é quando o framerate cai abaixo da taxa de atualização. Se o framerate passa a taxa de atualização, o vsync trava essa taxa em 60fps numa tela de 60hz. Assim é bacana, mas se o framerate cai abaixo dessa taxa, o vsync força que essa taxa pule para 30fps por exemplo. Se o framerate varia a mais ou a menos em relação à taxa de atualização de vez em quando, isso causa travadas. 
Para resolver essa bronca, a NVIDIA inventou o Vsync Adaptável, que desabilita o Vsync quando o framerate cai abaixo da taxa do monitor. Você pode habilitá-lo no painel de controle NVIDIA.

G-sync e FreeSync

Novas tecnologias estão começando a resolver essa grande cagada. O problema impera no seguinte: as telas tem uma taxa de atualização fixa. Mas se a taxa de atualização das telas pudesse mudar de acordo com o framerate, poderíamos eliminar o screen tearing, stuttering e o input lag do vsync ao mesmo tempo. Claro que você vai precisar de uma placa de vídeo e um monitor compatíveis para que isso funcione, mas já existem duas tecnologias que fazem isso. Gsync da NVIDIA e FreeSync da AMD.