Miks on monitori värskendussagedus oluline?

Üha enam levinud omadus nii arvutimonitoride kui ka mobiiltelefonide ekraanide puhul on kõrge värskendussagedus. Monitorid ei näita tegelikult liikuvaid pilte, nad kuvavad piltide seeriat. Kontseptsioon on sarnane paberraamatu omaga, kui piisavalt kiiresti piisavalt pilte näidata, tajuvad silmad tulemust liikuva pildina.

Monitori värskendussagedust ja liikuva pildi kaadrisagedust mõõdetakse kas Hz (Hertz) või FPS (kaadrit sekundis). Ühikud on sisuliselt vahetatavad, kuna need on samad "muutused sekundis". Vaatamata sellele, et ühikud on samad, mõõdetakse monitori värskendussagedust tavaliselt hertsides, samas kui liikuvas pildis kasutatakse tavaliselt mõlemat ühikut.

Uuringud on näidanud, et kaadrisagedusel alla kümne kuni kaheteistkümne kaadri sekundis tajub inimsilm üksikuid pilte. Kui sekundis kuvatakse rohkem kaadreid, tajutakse pilti liikuvana, kuigi vaataja võib seda liikumist siiski tõmblevaks pidada.

Ühised värskendussagedused

Kaasaegsed telesaated salvestatakse ja kuvatakse tavaliselt sagedusel 50 Hz või 59,94 Hz. Selle põhjuseks on asjaolu, et telekaamerad töötati välja võrgu elektrivarustuse sageduse lukustamiseks. Enamikus maailmas on see 50 Hz, kuid USA-s, Kanadas, Jaapanis ja Lõuna-Koreas töötab elektrivõrk 60 Hz.

Riikides, kus kasutatakse 60 Hz toiteallikat, tuvastati värviteleri kasutuselevõtu ajal mustvalgete telerite puhul, mis said värviteleri signaale, visuaalne probleem, mida nimetatakse punktide indekseerimiseks. Avastati, et värviteleri signaali kaadrisageduse vähendamine 0,1% võrra 59,94 kaadrit sekundis vähendas probleemi oluliselt. Sellest ajast peale on vähendatud kaadrisagedus kinni jäänud, hoolimata sellest, et selle järele pole enam vajadust.

Mida madalam on kaadrisagedus, seda harvemini pilti värskendatakse, mistõttu kogu liikumine hakkab värisema või kogelema. See efekt on eriti märgatav väga kiire liikumise või kiiresti panoraamivate võtete puhul, kuna filme salvestatakse tavaliselt 24 kaadrit sekundis.

Näpunäide: selle suhteliselt tuntud näide on helikopteri rootori labade ilmumine videotes. Õige värskendussageduse korral näivad kopteri rootori labad liikuvat väga aeglaselt või seisvat paigal. See juhtub seetõttu, et rootori labade pöörlemiskiirus sünkroonib ideaalselt või peaaegu ideaalselt kaamera kaadrisagedusega. Kui videot salvestatakse ja kuvatakse suurema värskendussagedusega, saab seda efekti vähendada ja selle kaotada.

Võistlevate arvutimängude jaoks võib kiirem värskendussagedusmonitor pakkuda jõudluse eelist. Seda seetõttu, et suurema värskendussageduse korral kuvatakse võtmesündmusi, nagu vaenlane ümber nurga, sekundi murdosa kiiremini kui madalama värskendussageduse monitoril. Sujuvam liikumine muudab ka lihtsamaks ennustada, kuhu täpselt sihtmärki jõudma peab võtma.

Et võimaldada seda nõudlust suure värskendussagedusega monitoride järele, on suhteliselt tavaline leida monitore, mis toetavad kuni 120, 144 ja 240 Hz värskendussagedust. 2020. aasta CES-il kuulutati välja kiireim monitor, mille värskendussagedus on 360 Hz.

Suure värskendussageduse monitoriga seotud probleemid

Monitori värskendussagedus nõuab tavaliselt ka seda, et parimate tulemuste saavutamiseks oleks esitatav materjal sama kõrge värskendussagedusega. Video- ja filmiarhiividega on võimatu sisu uuesti pildistada suurema kaadrisagedusega, seetõttu kasutatakse mõnikord tehnikat, mida nimetatakse kaadri interpoleerimiseks. Kaadri interpolatsioon sisuliselt kahekordistab kaadrisagedust, lisades iga pildi vahele uue kaadri, see uus kaader põhineb algsel kaadril nii enne kui ka pärast seda. See võib aidata vanemal videol palju sujuvam välja näha, kuid reaalajas töötlemiseks on vaja kas materjali eeltöötlemist või kuvaseadme piisavalt töötlemisvõimsust.

Kaadri interpoleerimine toimib kõige paremini, kui uus kuva kaadrisagedus on originaali kordne. Näiteks kui algne kaader salvestati kiirusega 30 kaadrit sekundis ja interpoleeriti 60 kaadrit sekundis, tuleb iga tõelise kaadri jaoks interpoleerida lihtne üksik kaader. Kui aga sihtkaadrisagedus on 50 kaadrit sekundis, muutub protsess palju raskemaks, kuna ainult kaks kolmest kaadrist vajavad interpoleeritud kaadrit, mis toob kaasa kogelemise.

Väga suure värskendussagedusega monitoridega arvutimängudes on tavaline probleem see, et graafikakaart ei pruugi mitte ainult pidevalt monitori kaadrisagedusega ühtida, vaid ei suuda tagada ühtlast kaadrisagedust. Selle probleemi lahendamiseks sisaldavad paljud kaasaegsed mängumonitorid funktsiooni, mida nimetatakse muutuvaks värskendussageduseks või VFR-iks. VFR võimaldab monitoril sünkroonida oma värskendussagedust kiirusega, mida graafikakaart kuvamiseks kaadreid toodab.

VFR hoiab ära probleemi, mida nimetatakse ekraani rebenemiseks. Monitorid ei näita tervet pilti korraga ekraanile, selle asemel hakkavad nad pilti kuvama ülevalt alla. Ekraani rebimine on koht, kus monitor hakkab kuvama vana kaadrit ja seejärel kuvama seda osaliselt, saab kuvamiseks uue kaadri ja täiendab ülejäänud kujutist uue kaadriga. See viib selleni, et üks pilt ekraanil koosneb kahest kaadrist, mis on kaamera liikumise tõttu üksteisega veidi valesti joondatud.

Suure värskendussagedusega monitori eelised

Üldiselt tagab kõrge värskendussagedus kvaliteetsema kogemuse kui madala värskendussagedusega monitor. See on tingitud kuvatava sisu suurenenud sujuvusest. Kaasaegsed tehnikad, nagu kaadri interpolatsioon ja muutuva värskendussagedusega monitorid, võivad pakkuda vanema sisu ja nõrgema riistvara puhul sujuvamat tulemust, suurendades seeläbi täiustatud kasutuskogemust.

Reaktsiooniaegadel põhinevate stsenaariumide korral, nagu võistlusmäng, võivad suure värskendussagedusega monitorid pakkuda vastaste ees tõelisi eeliseid. See toimub kahes osas, mida sagedamini uut pilti kuvatakse, seda varem on märgata olulist muutust, pildi suurenenud sujuvus muudab ka täpsemate toimingute tegemise lihtsamaks.