Γιατί είναι σημαντικός ο ρυθμός ανανέωσης της οθόνης;

Ένα ολοένα και πιο κοινό χαρακτηριστικό τόσο στις οθόνες υπολογιστών όσο και στις οθόνες των κινητών τηλεφώνων είναι ο υψηλός ρυθμός ανανέωσης. Στην πραγματικότητα, οι οθόνες δεν εμφανίζουν κινούμενες εικόνες, αλλά μια σειρά ακίνητων εικόνων. Η ιδέα είναι παρόμοια με αυτή ενός flipbook, αν εμφανίσετε αρκετές εικόνες αρκετά γρήγορα, τα μάτια σας αντιλαμβάνονται το αποτέλεσμα ως κινούμενη εικόνα.

Ο ρυθμός ανανέωσης μιας οθόνης και ο ρυθμός καρέ μιας κινούμενης εικόνας μετρώνται είτε σε Hz (Hertz) είτε σε FPS (Καρέ ανά δευτερόλεπτο). Οι μονάδες είναι ουσιαστικά εναλλάξιμες καθώς είναι το ίδιο μέτρο των «αλλαγών ανά δευτερόλεπτο». Παρά το γεγονός ότι οι μονάδες είναι ίδιες, ο ρυθμός ανανέωσης της οθόνης συνήθως μετράται σε Hertz, ενώ οι κινούμενες εικόνες συνήθως χρησιμοποιούν και τις δύο μονάδες.

Η έρευνα έχει δείξει ότι σε ρυθμούς καρέ κάτω από δέκα έως δώδεκα καρέ ανά δευτερόλεπτο, το ανθρώπινο μάτι αντιλαμβάνεται μεμονωμένες εικόνες. Με περισσότερα καρέ που εμφανίζονται ανά δευτερόλεπτο, η εικόνα γίνεται αντιληπτή ότι κινείται, αν και ο θεατής μπορεί να εξακολουθεί να θεωρεί ότι η κίνηση είναι σπασμωδική.

Κοινοί ρυθμοί ανανέωσης

Το μοντέρνο τηλεοπτικό υλικό καταγράφεται και εμφανίζεται συνήθως στα 50 Hz ή στα 59,94 Hz. Αυτό συμβαίνει επειδή οι τηλεοπτικές κάμερες αναπτύχθηκαν για να κλειδώνουν τη συχνότητα της παροχής ηλεκτρικού ρεύματος. Στο μεγαλύτερο μέρος του κόσμου, αυτό είναι 50 Hz, ωστόσο, στις ΗΠΑ, τον Καναδά, την Ιαπωνία και τη Νότια Κορέα, το ηλεκτρικό δίκτυο λειτουργεί στα 60 Hz.

Σε χώρες που χρησιμοποιούν τροφοδοτικό 60 Hz, εντοπίστηκε ένα οπτικό πρόβλημα που ονομάζεται «ανίχνευση κουκκίδων» στις ασπρόμαυρες τηλεοράσεις που λαμβάνουν έγχρωμα τηλεοπτικά σήματα κατά την εισαγωγή της έγχρωμης τηλεόρασης. Ανακαλύφθηκε ότι η μείωση του ρυθμού καρέ του σήματος έγχρωμης τηλεόρασης κατά 0,1% στα 59,94 FPS μείωσε σημαντικά το πρόβλημα. Από τότε ο μειωμένος ρυθμός καρέ έχει κολλήσει, παρόλο που δεν υπάρχει πλέον ανάγκη για αυτό.

Όσο χαμηλότερος είναι ο ρυθμός καρέ, τόσο λιγότερο συχνά ενημερώνεται η εικόνα, αυτό οδηγεί σε όλες τις κινήσεις να εμφανίζονται τρεμούλιασμα ή τραυλισμό. Αυτό το εφέ είναι ιδιαίτερα αισθητό σε σκηνές ταινιών που εμφανίζουν είτε πολύ γρήγορη κίνηση είτε λήψεις με γρήγορη μετατόπιση, καθώς οι ταινίες εγγράφονται συνήθως στα 24 FPS.

Συμβουλή: Ένα σχετικά γνωστό παράδειγμα αυτού είναι η εμφάνιση των πτερυγίων του ρότορα ελικοπτέρου σε βίντεο. Δεδομένου του σωστού ρυθμού ανανέωσης, τα πτερύγια του ρότορα του ελικοπτέρου φαίνεται να κινούνται πολύ αργά ή να στέκονται ακίνητα. Αυτό συμβαίνει επειδή ο ρυθμός περιστροφής των πτερυγίων του ρότορα συμβαίνει να συγχρονίζεται τέλεια ή σχεδόν τέλεια με τον ρυθμό καρέ της κάμερας. Με το βίντεο που εγγράφεται και εμφανίζεται με υψηλότερους ρυθμούς ανανέωσης, αυτό το εφέ μπορεί να μειωθεί και να εξαλειφθεί.

Για ανταγωνιστικά παιχνίδια υπολογιστή, μια οθόνη με ταχύτερο ρυθμό ανανέωσης μπορεί να προσφέρει πλεονέκτημα απόδοσης. Αυτό συμβαίνει επειδή σε υψηλότερους ρυθμούς ανανέωσης, βασικά συμβάντα, όπως ένας εχθρός που κινείται σε μια γωνία, εμφανίζονται κλάσματα του δευτερολέπτου πιο γρήγορα από ό,τι θα ήταν σε μια οθόνη χαμηλότερου ρυθμού ανανέωσης. Η πιο ομαλή κίνηση διευκολύνει επίσης την πρόβλεψη ακριβώς που πρέπει να στοχεύσετε για να χτυπήσετε τον στόχο.

Για να ενεργοποιηθεί αυτή η ζήτηση για οθόνες υψηλού ρυθμού ανανέωσης, είναι σχετικά συνηθισμένο να βρίσκουμε οθόνες που υποστηρίζουν ρυθμούς ανανέωσης έως και 120, 144 και 240 Hz. Στην CES το 2020, η ταχύτερη οθόνη ανακοινώθηκε ότι θα έχει ρυθμό ανανέωσης 360 Hz.

Ζητήματα που σχετίζονται με μια οθόνη υψηλής ταχύτητας ανανέωσης

Ο ρυθμός ανανέωσης της οθόνης συνήθως απαιτεί επίσης το βίντεο που παίζει να έχει τον ίδιο υψηλό ρυθμό ανανέωσης για να επιτύχει τα καλύτερα αποτελέσματα. Με τα αρχεία βίντεο και ταινιών είναι αδύνατο να επαναληφθεί η λήψη περιεχομένου με υψηλότερους ρυθμούς καρέ, επομένως μερικές φορές χρησιμοποιείται μια τεχνική που ονομάζεται παρεμβολή καρέ. Η παρεμβολή καρέ ουσιαστικά διπλασιάζει τον ρυθμό καρέ με την εισαγωγή ενός νέου καρέ μεταξύ κάθε εικόνας, αυτό το νέο καρέ βασίζεται στο αρχικό πλαίσιο τόσο πριν όσο και μετά από αυτό. Αυτό μπορεί να βοηθήσει τα παλαιότερα βίντεο να φαίνονται πολύ πιο ομαλά, αλλά απαιτεί είτε προεπεξεργασία του πλάνα είτε αρκετή ισχύ επεξεργασίας στη συσκευή προβολής για την εκτέλεση της επεξεργασίας σε πραγματικό χρόνο.

Η παρεμβολή καρέ λειτουργεί καλύτερα όταν ο νέος ρυθμός καρέ εμφάνισης είναι πολλαπλάσιος του αρχικού. Για παράδειγμα, εάν το αρχικό πλάνα εγγράφηκε στα 30 fps και είχε παρεμβληθεί στα 60 fps, τότε πρέπει να παρεμβληθεί ένα εύκολο μεμονωμένο καρέ για κάθε αληθινό καρέ. Εάν ο στόχος της ταχύτητας καρέ είναι 50 fps, ωστόσο, η διαδικασία γίνεται πολύ πιο δύσκολη, καθώς μόνο δύο στα τρία καρέ χρειάζονται παρεμβολή καρέ, το οποίο οδηγεί σε ένα αποτέλεσμα τραυλισμού.

Σε παιχνίδια υπολογιστή με οθόνες πολύ υψηλού ρυθμού ανανέωσης, μια συνηθισμένη δυσκολία είναι ότι η κάρτα γραφικών μπορεί όχι μόνο να μην ταιριάζει σταθερά με τον ρυθμό καρέ της οθόνης, αλλά να μην παρέχει καθόλου σταθερό ρυθμό καρέ. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, πολλές σύγχρονες οθόνες παιχνιδιών περιλαμβάνουν μια δυνατότητα που ονομάζεται μεταβλητός ρυθμός ανανέωσης ή VFR. Το VFR επιτρέπει σε μια οθόνη να συγχρονίζει το ρυθμό ανανέωσής της με την ταχύτητα που η κάρτα γραφικών παράγει καρέ για εμφάνιση.

Το VFR αποτρέπει ένα πρόβλημα που ονομάζεται σκίσιμο οθόνης. Οι οθόνες δεν εμφανίζουν ολόκληρη την εικόνα στην οθόνη ταυτόχρονα, αντίθετα, αρχίζουν να εμφανίζουν την εικόνα από πάνω προς τα κάτω. Το σκίσιμο οθόνης είναι το σημείο όπου η οθόνη αρχίζει να εμφανίζει ένα παλιό καρέ και στη συνέχεια εμφανίζεται εν μέρει, εμφανίζει ένα νέο πλαίσιο και ολοκληρώνει την υπόλοιπη εικόνα με το νέο καρέ. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια εικόνα στην οθόνη να αποτελείται από δύο καρέ που είναι ελαφρώς λανθασμένα μεταξύ τους λόγω της κίνησης της κάμερας.

Πλεονεκτήματα μιας οθόνης υψηλού ρυθμού ανανέωσης

Συνολικά, ένας υψηλός ρυθμός ανανέωσης παρέχει εμπειρία υψηλότερης ποιότητας από μια οθόνη χαμηλού ρυθμού ανανέωσης. Αυτό οφείλεται στην αυξημένη ομαλότητα στο περιεχόμενο που μπορεί να εμφανίσει. Οι σύγχρονες τεχνικές όπως η παρεμβολή πλαισίου και οι οθόνες μεταβλητού ρυθμού ανανέωσης μπορούν να προσφέρουν πιο ομαλό αποτέλεσμα για παλαιότερο περιεχόμενο και ασθενέστερο υλικό, αυξάνοντας το εύρος των βελτιωμένων εμπειριών.

Σε σενάρια που βασίζονται σε χρόνους αντίδρασης, όπως ανταγωνιστικά παιχνίδια, οι οθόνες υψηλού ρυθμού ανανέωσης μπορούν να προσφέρουν πραγματικά πλεονεκτήματα έναντι των αντιπάλων. Αυτό διατίθεται σε δύο μέρη, όσο πιο συχνά εμφανίζεται μια νέα εικόνα, τόσο πιο γρήγορα μπορεί να παρατηρηθεί μια σημαντική αλλαγή, η αυξημένη ομαλότητα της εικόνας διευκολύνει επίσης την πραγματοποίηση πιο ακριβών ενεργειών.