Защо честотата на опресняване на монитора е важна?

Все по-често срещана характеристика както на компютърните монитори, така и на екраните на мобилни телефони е високата честота на опресняване. Мониторите всъщност не показват движещи се изображения, а серия от неподвижни изображения. Концепцията е подобна на тази на флипбук, ако показвате достатъчно изображения достатъчно бързо, очите ви възприемат резултата като движещо се изображение.

Честотата на опресняване на монитора и честотата на кадрите на движещо се изображение се измерват в Hz (херц) или в FPS (кадъра в секунда). Единиците са по същество взаимозаменяеми, тъй като са една и съща мярка за „промени в секунда“. Въпреки че единиците са еднакви, честотата на опресняване на монитора обикновено се измерва в херци, докато движещите се изображения обикновено използват и двете единици.

Изследванията показват, че при честота на кадрите под десет до дванадесет кадъра в секунда човешкото око възприема отделни изображения. С повече кадъра, които се показват в секунда, изображението се възприема като движещо се, въпреки че зрителят все още може да смята, че движението е рязко.

Общи честоти на опресняване

Съвременните телевизионни кадри обикновено се записват и показват при 50 Hz или 59,94 Hz. Това е така, защото телевизионните камери са разработени да блокират честотата на електрическото захранване. В по-голямата част от света това е 50 Hz, но в САЩ, Канада, Япония и Южна Корея електрическата мрежа работи на 60 Hz.

В страни, които използват 60 Hz мрежово захранване, визуален проблем, наречен „обхождане на точки“, беше идентифициран в черно-белите телевизори, получаващи цветни телевизионни сигнали, когато беше въведена цветна телевизия. Беше открито, че намаляването на честотата на кадрите на цветния телевизионен сигнал с 0,1% до 59,94 FPS значително намалява проблема. Оттогава намалената честота на кадрите се задържа, въпреки че вече няма нужда от нея.

Колкото по-ниска е честотата на кадрите, толкова по-рядко се актуализира изображението, това води до потрепване или заекване на всички движения. Този ефект е особено забележим при филмови сцени, показващи или много бързо движение, или бързо панорамни снимки, тъй като филмите обикновено се записват при 24 FPS.

Съвет: Сравнително известен пример за това е появата на лопатки на ротора на хеликоптер във видеоклипове. При правилната честота на опресняване лопатките на ротора на хеликоптера изглежда се движат много бавно или стоят неподвижни. Това се случва, защото скоростта на въртене на лопатките на ротора се синхронизира перфектно или почти перфектно с честотата на кадрите на камерата. С видео, записано и показано при по-висока честота на опресняване, този ефект може да бъде намален и изкоренен.

За конкурентни компютърни игри по-бързият монитор за скорост на опресняване може да осигури предимство в производителността. Това е така, защото при по-висока честота на опресняване ключови събития като враг, движещ се зад ъгъла, се показват за части от секундата по-бързо, отколкото биха били на монитор с по-ниска честота на опресняване. По-плавното движение също така улеснява предсказването точно къде трябва да се прицелите, за да уцелите целта.

За да се даде възможност на това търсене на монитори с висока честота на опресняване, сравнително често се срещат монитори, които поддържат честота на опресняване до 120, 144 и 240 Hz. На CES през 2020 г. най-бързият монитор беше обявен с честота на опресняване от 360 Hz.

Проблеми, свързани с монитор с висока честота на опресняване

Честотата на опресняване на монитора обикновено също изисква кадрите, които възпроизвежда, да са със същата висока честота на опресняване, за да се постигнат най-добри резултати. С видео и филмови архиви е невъзможно повторното заснемане на съдържание при по-висока честота на кадрите, така че понякога се използва техника, наречена интерполация на кадри. Интерполацията на кадъра по същество удвоява скоростта на кадрите чрез вмъкване на нов кадър между всяко изображение, този нов кадър се основава на оригиналния кадър както преди, така и след него. Това може да помогне на по-старото видео да изглежда много по-гладко, но изисква или предварителна обработка на кадрите, или достатъчно мощност на обработка на устройството за показване, за да извърши обработката в реално време.

Интерполацията на рамката работи най-добре, когато новата честота на кадрите на дисплея е кратна на оригиналната. Например, ако оригиналните кадри са записани при 30 кадъра в секунда и са интерполирани до 60 кадъра в секунда, тогава лесен единичен кадър трябва да бъде интерполиран за всеки истински кадър. Ако целевата скорост на кадрите е 50 кадъра в секунда, процесът става много по-труден, тъй като само два от всеки три кадъра се нуждаят от интерполиран кадър, което води до запъване.

При компютърни игри с монитори с много висока честота на опресняване, често срещана трудност е, че графичната карта може не само да не съвпада с честотата на кадрите на монитора, но и изобщо да не може да осигури постоянна честота на кадрите. За да решат този проблем, много съвременни монитори за игри включват функция, наречена променлива честота на опресняване или VFR. VFR позволява на монитора да синхронизира своята честота на опресняване със скоростта, която графичната карта произвежда кадри за показване.

VFR предотвратява проблем, наречен разкъсване на екрана. Мониторите не показват цялото изображение на екрана наведнъж, вместо това те започват да показват изображението отгоре надолу. Разкъсването на екрана е мястото, където мониторът започва да показва стара рамка и след това по време на това прави, получава нова рамка за показване и завършва останалата част от изображението с новата рамка. Това води до това, че едно изображение на екрана е съставено от два кадъра, които са леко неподравнени един спрямо друг поради движението на камерата.

Предимства на монитор с висока честота на опресняване

Като цяло високата честота на опресняване осигурява изживяване с по-високо качество от монитора с ниска честота на опресняване. Това се дължи на повишената гладкост в съдържанието, което може да показва. Съвременните техники като интерполация на кадри и монитори с променлива честота на опресняване могат да осигурят по-гладък резултат за по-старо съдържание и по-слаб хардуер, увеличавайки обхвата от подобрено изживяване.

В сценарии, базирани на времето за реакция, като например състезателни игри, мониторите с висока честота на опресняване могат да осигурят реални предимства пред опонентите. Това се състои от две части, колкото по-често се показва ново изображение, толкова по-рано може да се забележи важна промяна, увеличената гладкост на изображението също улеснява извършването на по-прецизни действия.