Kodėl monitoriaus atnaujinimo dažnis yra svarbus?

Vis dažniau pasitaikantis tiek kompiuterių monitorių, tiek mobiliųjų telefonų ekranų bruožas yra didelis atnaujinimo dažnis. Monitoriai iš tikrųjų nerodo judančių vaizdų, jie rodo nejudančių vaizdų seriją. Koncepcija panaši į vartymo knygelę, jei pakankamai greitai rodote pakankamai vaizdų, jūsų akys suvokia rezultatą kaip judantį vaizdą.

Monitoriaus atnaujinimo dažnis ir judančio vaizdo kadrų dažnis matuojamas Hz (hercais) arba FPS (kadrais per sekundę). Vienetai iš esmės yra keičiami, nes jie yra tas pats „pokyčių per sekundę“ matas. Nepaisant to, kad vienetai yra vienodi, monitoriaus atnaujinimo dažnis paprastai matuojamas hercais, o judantys vaizdai paprastai naudoja abu vienetus.

Tyrimai parodė, kad kai kadrų dažnis yra mažesnis nei dešimt–dvylika kadrų per sekundę, žmogaus akis suvokia atskirus vaizdus. Kai per sekundę rodoma daugiau kadrų, vaizdas juda, nors žiūrovas vis tiek gali manyti, kad judesys yra trūkčiojantis.

Bendras atnaujinimo dažnis

Šiuolaikinės televizijos filmuota medžiaga paprastai įrašoma ir rodoma 50 Hz arba 59,94 Hz dažniu. Taip yra todėl, kad televizijos kameros buvo sukurtos taip, kad užfiksuotų maitinimo tinklo dažnį. Daugumoje pasaulio šalių tai yra 50 Hz, tačiau JAV, Kanadoje, Japonijoje ir Pietų Korėjoje elektros tinklas veikia 60 Hz dažniu.

Šalyse, kuriose naudojamas 60 Hz maitinimo šaltinis, kai buvo pristatyta spalvota televizija, juodai baltuose televizoriuose, gaunančiuose spalvotus TV signalus, buvo nustatyta vizualinė problema, vadinama „taškų nuskaitymu“. Buvo nustatyta, kad sumažinus spalvoto TV signalo kadrų dažnį 0,1 % iki 59,94 FPS, problema žymiai sumažėjo. Nuo tada sumažintas kadrų dažnis išliko, nepaisant to, kad jo nebereikia.

Kuo mažesnis kadrų dažnis, tuo rečiau vaizdas atnaujinamas, dėl to visi judesiai pradeda virpėti arba mikčioti. Šis efektas ypač pastebimas filmuojant scenas, kuriose rodomas labai greitas judėjimas arba greitai besisukantys kadrai, nes filmai paprastai įrašomi 24 FPS greičiu.

Patarimas: gana gerai žinomas pavyzdys yra sraigtasparnio rotoriaus mentės vaizdo įrašuose. Esant tinkamam atnaujinimo dažniui, atrodo, kad sraigtasparnio rotoriaus mentės juda labai lėtai arba stovi nejudančios. Taip nutinka todėl, kad rotoriaus menčių sukimosi greitis puikiai arba beveik tobulai sinchronizuojasi su fotoaparato kadrų dažniu. Jei vaizdo įrašas įrašomas ir rodomas didesniu atnaujinimo dažniu, šį efektą galima sumažinti ir panaikinti.

Konkurencingiems kompiuteriniams žaidimams greitesnis atnaujinimo dažnio monitorius gali suteikti našumo pranašumą. Taip yra todėl, kad esant didesniam atnaujinimo dažniui, pagrindiniai įvykiai, tokie kaip priešas, judantis už kampo, rodomi sekundės dalimis greičiau, nei būtų rodoma mažesnio atnaujinimo dažnio monitoriuje. Dėl sklandesnio judesio taip pat lengviau nuspėti, kur tiksliai reikia siekti, kad pataikytumėte į taikinį.

Norint patenkinti didelio atnaujinimo dažnio monitorių poreikį, gana dažnai galima rasti monitorių, kurie palaiko iki 120, 144 ir 240 Hz atnaujinimo dažnį. 2020 m. CES buvo paskelbtas greičiausias monitorius, kurio atnaujinimo dažnis yra 360 Hz.

Su didelio atnaujinimo dažnio monitoriumi susijusios problemos

Norint pasiekti geriausių rezultatų, monitoriaus atnaujinimo dažnis paprastai taip pat reikalauja, kad filmuota medžiaga būtų tokio paties didelio atnaujinimo dažnio. Naudojant vaizdo įrašų ir filmų archyvus neįmanoma iš naujo filmuoti turinio didesniu kadrų dažniu, todėl kartais naudojama technika, vadinama kadrų interpoliacija. Kadro interpoliacija iš esmės padvigubina kadrų dažnį, įterpiant naują kadrą tarp kiekvieno vaizdo. Šis naujas kadras yra pagrįstas pirminiu kadru tiek prieš jį, tiek po jo. Tai gali padėti senesniam vaizdo įrašui atrodyti daug sklandžiau, bet reikia iš anksto apdoroti filmuotą medžiagą arba pakankamai apdorojimo galios rodymo įrenginyje, kad apdorojimas būtų atliktas realiuoju laiku.

Kadrų interpoliacija geriausiai veikia, kai naujas ekrano kadrų dažnis yra originalaus kartotinis. Pavyzdžiui, jei originali filmuota medžiaga buvo įrašyta 30 kadrų per sekundę greičiu ir buvo interpoliuota iki 60 kadrų per sekundę, tada kiekvienam tikram kadrui reikia interpoliuoti paprastą vieną kadrą. Tačiau jei tikslinis kadrų dažnis yra 50 kadrų per sekundę , procesas tampa daug sunkesnis, nes tik dviem iš trijų kadrų reikia interpoliuoto kadro, dėl kurio atsiranda mikčiojimo rezultatas.

Kompiuteriniuose žaidimuose su labai didelio atnaujinimo dažnio monitoriais dažnas sunkumas yra tas, kad grafikos plokštė gali ne tik nuosekliai neatitikti monitoriaus kadrų dažnio, bet ir visai nesuteikti pastovaus kadrų dažnio. Siekiant išspręsti šią problemą, daugelis šiuolaikinių žaidimų monitorių turi funkciją, vadinamą kintamu atnaujinimo dažniu arba VFR. VFR leidžia monitoriui sinchronizuoti savo atnaujinimo dažnį su greičiu, kurį vaizdo plokštė sukuria kadrus.

VFR apsaugo nuo problemos, vadinamos ekrano plyšimu. Monitoriai nerodo viso vaizdo ekrane vienu metu, o pradeda rodyti vaizdą iš viršaus į apačią. Ekrano plyšimas – tai ta vieta, kai monitorius pradeda rodyti seną kadrą, o po to, kai tai daroma, rodomas naujas kadras, o likusi vaizdo dalis užbaigiama nauju kadru. Dėl to vienas vaizdas ekrane yra sudarytas iš dviejų kadrų, kurie yra šiek tiek nesuderinami vienas su kitu, nes kamera juda.

Didelio atnaujinimo dažnio monitoriaus privalumai

Apskritai didelis atnaujinimo dažnis užtikrina aukštesnės kokybės patirtį nei mažas atnaujinimo dažnio monitorius. Taip yra dėl didesnio turinio, kurį jis gali rodyti, sklandumo. Šiuolaikinės technologijos, pvz., kadrų interpoliacija ir kintamo atnaujinimo dažnio monitoriai, gali užtikrinti sklandesnius rezultatus senesnio turinio ir silpnesnės aparatinės įrangos atveju, taip padidinant patobulintų funkcijų spektrą.

Scenarijuose, pagrįstuose reakcijos laiku, pvz., konkurenciniu žaidimu, didelio atnaujinimo dažnio monitoriai gali suteikti realių pranašumų prieš oponentus. Tai susideda iš dviejų dalių: kuo dažniau rodomas naujas vaizdas, tuo greičiau galima pastebėti svarbų pokytį, padidėjus vaizdo glotnumui taip pat lengviau atlikti tikslesnius veiksmus.