Zakaj je pomembna hitrost osveževanja monitorja?

Vse pogostejša značilnost tako računalniških monitorjev kot zaslonov mobilnih telefonov je visoka stopnja osveževanja. Monitorji dejansko ne prikazujejo gibljivih slik, ampak prikazujejo serijo mirujočih slik. Koncept je podoben kot pri flipbooku, če dovolj hitro prikažete dovolj slik, vaše oči zaznajo rezultat kot gibljivo sliko.

Hitrost osveževanja monitorja in hitrost sličic gibljive slike se merita v Hz (Hertz) ali FPS (Frames Per Second). Enote so v bistvu zamenljive, saj so enako merilo »sprememb na sekundo«. Čeprav so enote enake, se hitrost osveževanja monitorja običajno meri v hercih, medtem ko gibljive slike običajno uporabljajo obe enoti.

Raziskave so pokazale, da pri hitrosti sličic pod deset do dvanajst sličic na sekundo človeško oko zazna posamezne slike. Ko se na sekundo prikaže več sličic, je slika zaznana kot premikajoča se, čeprav lahko gledalec še vedno meni, da je gibanje sunkovito.

Pogoste stopnje osveževanja

Sodobni televizijski posnetki se običajno snemajo in prikazujejo pri 50 Hz ali 59,94 Hz. To je zato, ker so bile televizijske kamere razvite za zaklepanje frekvence električnega omrežja. V večini sveta je to 50 Hz, v ZDA, Kanadi, na Japonskem in v Južni Koreji pa električno omrežje deluje pri 60 Hz.

V državah, ki uporabljajo 60 Hz omrežno napajanje, je bila pri črno-belih televizorjih, ki so prejemali barvne TV signale, ob uvedbi barvne televizije ugotovljena vizualna težava, imenovana »popolnjevanje pik«. Ugotovljeno je bilo, da je zmanjšanje števila sličic barvnega TV signala za 0,1 % na 59,94 FPS bistveno zmanjšalo težavo. Od takrat se je zmanjšana hitrost sličic zataknila, čeprav po njej ni več potrebe.

Nižja kot je frekvenca sličic, manj pogosto se slika posodablja, kar vodi do tresenja ali jecljanja vseh gibov. Ta učinek je še posebej opazen pri filmskih prizorih, ki prikazujejo bodisi zelo hitro premikanje bodisi hitro premikajoče se posnetke, saj se filmi običajno snemajo pri 24 FPS.

Namig: razmeroma dobro znan primer tega je pojav lopatic helikopterskega rotorja v videoposnetkih. Glede na pravo hitrost osveževanja se zdi, da se lopatice rotorja helikopterja premikajo zelo počasi ali stojijo. To se zgodi, ker se hitrost vrtenja lopatic rotorja popolnoma ali skoraj popolnoma sinhronizira s hitrostjo sličic kamere. Če se videoposnetek posname in prikaže pri višjih stopnjah osveževanja, je mogoče ta učinek zmanjšati in izkoreniniti.

Za konkurenčno igranje računalniških iger lahko hitrejši monitor hitrosti osveževanja zagotovi prednost pri zmogljivosti. To je zato, ker so pri višjih hitrostih osveževanja ključni dogodki, kot je sovražnik, ki se premika za vogalom, prikazani delčke sekunde hitreje, kot bi bili na monitorju z nižjo hitrostjo osveževanja. Zaradi bolj gladkega gibanja je tudi lažje predvideti, kam točno morate ciljati, da zadenete tarčo.

Da bi omogočili to povpraševanje po monitorjih z visoko hitrostjo osveževanja, se razmeroma pogosto najdejo monitorji, ki podpirajo hitrost osveževanja do 120, 144 in 240 Hz. Na CES leta 2020 je bil razglašen najhitrejši monitor s hitrostjo osveževanja 360 Hz.

Težave, povezane z monitorjem visoke hitrosti osveževanja

Hitrost osveževanja monitorja običajno zahteva tudi, da ima posnetek, ki ga predvaja, enako visoko stopnjo osveževanja, da doseže najboljše rezultate. Pri video in filmskih arhivih je nemogoče ponovno posneti vsebine pri višjih hitrostih sličic, zato se včasih uporablja tehnika, imenovana interpolacija okvirja. Interpolacija okvirja v bistvu podvoji hitrost sličic z vstavitvijo novega okvirja med vsako sliko, ta novi okvir temelji na izvirnem okvirju pred in za njim. To lahko pomaga starejšim videoposnetkom videti veliko bolj gladko, vendar zahteva bodisi predhodno obdelavo posnetka bodisi dovolj procesorske moči na prikazovalni napravi za izvedbo obdelave v realnem času.

Interpolacija okvirja najbolje deluje, če je nova hitrost slike zaslona večkratnik originalne. Na primer, če je bil izvirni posnetek posnet pri 30 sličicah na sekundo in je bil interpoliran na 60 sličic na sekundo, je treba za vsak resnični okvir interpolirati preprost posamezen posnetek. Če je ciljna hitrost sličic na sekundo 50 sličic na sekundo, pa postane postopek veliko težji, saj le dva od vsakih treh sličic potrebujeta interpoliran okvir, kar vodi do jecljanja.

Pri igranju iger na osebnem računalniku z monitorji z zelo visoko hitrostjo osveževanja je pogosta težava ta, da grafična kartica morda ne le da se dosledno ne ujema s hitrostjo sličic monitorja, ampak sploh ne more zagotoviti dosledne hitrosti sličic. Za rešitev te težave mnogi sodobni igralni monitorji vključujejo funkcijo, imenovano spremenljiva hitrost osveževanja ali VFR. VFR omogoča monitorju, da svojo hitrost osveževanja sinhronizira s hitrostjo, ki jo grafična kartica proizvaja okvirje za prikaz.

VFR preprečuje težavo, imenovano trganje zaslona. Monitorji ne prikažejo celotne slike na zaslonu naenkrat, temveč začnejo prikazovati sliko od zgoraj navzdol. Pri raztrganju zaslona monitor začne prikazovati stari okvir, nato pa na polovici tega dela prikaže nov okvir in dokonča preostanek slike z novim okvirjem. To vodi do tega, da je ena slika na zaslonu sestavljena iz dveh okvirjev, ki sta zaradi premikanja kamere nekoliko neusklajena drug z drugim.

Prednosti monitorja visoke hitrosti osveževanja

Na splošno visoka hitrost osveževanja zagotavlja izkušnjo višje kakovosti kot monitor z nizko hitrostjo osveževanja. To je posledica povečane gladkosti vsebine, ki jo lahko prikaže. Sodobne tehnike, kot so interpolacija okvirja in monitorji s spremenljivo hitrostjo osveževanja, lahko zagotovijo gladkejše rezultate za starejšo vsebino in šibkejšo strojno opremo, kar poveča obseg izboljšanih izkušenj.

V scenarijih, ki temeljijo na reakcijskih časih, kot je tekmovalno igranje iger, lahko monitorji z visoko hitrostjo osveževanja zagotovijo resnične prednosti pred nasprotniki. To je v dveh delih, pogosteje ko je nova slika prikazana, prej je mogoče opaziti pomembno spremembo, povečana gladkost slike pa olajša tudi natančnejša dejanja.