Las diferencias son las esperas entre frames.
En un monitor 60hz, si una imagen perdía su momento de sincronía, que está entorno a los 16.6milisegundos, ya no podría mostrarse hasta que llegase el siguiente momento de sincronía, eso hace que la vieja imagen en vez de 16.6milisegundos se muestre durante 33.2milisegundos. (la vieja imagen estará el doble de tiempo en el monitor)
¿que ocurre en una pantalla de frecuencia variable Freesync/Gsync?, no hay esperas, es el monitor el que sincroniza la imagen cuando la gráfica tiene lista la imagen, si la imagen tarda 19milisegundos en hacerse en vez de 16.6ms, la pantalla sincronizará a 19ms, la vieja imagen apenas estará un par de milisegundos más de lo que debería, no el doble de tiempo.
Visualmente eso es lo que hace que todo se vea mucho mas suave/constante. Así que la mejora es real, no es placebo ni nada, y esto ha venido a quedarse, las especificaciones del futuro HDMI 2.1 va a integrar también frecuencia de sincronía variable.
Lo de que a veces veas que los fps y los hz son el doble es que quizá a bajos fps le es mas fácil trabajar con su múltiplo. (para hacer 55fps, puedes hacer 110hz con simplemente dos veces la misma imagen) O lo han decidido simplemente así el fabricante por el motivo que sea.