Prečo je obnovovacia frekvencia monitora dôležitá?

Čoraz bežnejšou vlastnosťou počítačových monitorov aj obrazoviek mobilných telefónov je vysoká obnovovacia frekvencia. Monitory v skutočnosti nezobrazujú pohyblivé obrázky, zobrazujú sériu statických obrázkov. Koncept je podobný ako pri flipbooku, ak ukážete dostatok obrázkov dostatočne rýchlo, vaše oči vnímajú výsledok ako pohyblivý obraz.

Obnovovacia frekvencia monitora a snímková frekvencia pohyblivého obrazu sa meria buď v Hz (Hertz) alebo FPS (snímky za sekundu). Jednotky sú v podstate vzájomne zameniteľné, keďže ide o rovnakú mieru „zmeny za sekundu“. Napriek tomu, že jednotky sú rovnaké, obnovovacia frekvencia monitora sa zvyčajne meria v hertzoch, zatiaľ čo pohyblivé obrázky bežne používajú obe jednotky.

Výskum ukázal, že pri frekvenciách snímok pod desať až dvanásť snímok za sekundu ľudské oko vníma jednotlivé obrazy. Pri väčšom počte snímok za sekundu sa obraz vníma ako pohyb, aj keď divák môže stále považovať pohyb za trhaný.

Bežné obnovovacie frekvencie

Moderné televízne zábery sa zvyčajne zaznamenávajú a zobrazujú pri frekvencii 50 Hz alebo 59,94 Hz. Je to preto, že televízne kamery boli vyvinuté tak, aby sa prispôsobili frekvencii sieťového napájania. Vo väčšine sveta je to 50 Hz, avšak v USA, Kanade, Japonsku a Južnej Kórei beží elektrická sieť na 60 Hz.

V krajinách, ktoré používajú 60 Hz sieťové napájanie, bol pri uvedení farebnej televízie na trh identifikovaný vizuálny problém nazývaný „prechádzanie bodov“ v čiernobielych televízoroch prijímajúcich farebné televízne signály. Zistilo sa, že zníženie snímkovej frekvencie farebného TV signálu o 0,1 % na 59,94 FPS výrazne znížilo problém. Odvtedy sa znížená snímková frekvencia zasekla, aj keď už nie je potrebná.

Čím nižšia je snímková frekvencia, tým menej často sa obraz aktualizuje, čo vedie k tomu, že všetok pohyb sa javí ako chvenie alebo koktanie. Tento efekt je obzvlášť viditeľný pri filmových scénach zobrazujúcich buď veľmi rýchly pohyb, alebo rýchle posúvanie záberov, keďže filmy sa zvyčajne zaznamenávajú pri 24 FPS.

Tip: Pomerne známym príkladom toho je vzhľad listov rotora helikoptér vo videách. Pri správnej obnovovacej frekvencii sa zdá, že listy rotora vrtuľníka sa pohybujú veľmi pomaly alebo stoja nehybne. Stáva sa to preto, že rýchlosť otáčania lopatiek rotora sa dokonale alebo takmer dokonale synchronizuje so snímkovou frekvenciou fotoaparátu. S videom zaznamenaným a zobrazeným s vyššou obnovovacou frekvenciou je možné tento efekt zmierniť a odstrániť.

Pre konkurenčné počítačové hry môže monitor s rýchlejšou obnovovacou frekvenciou poskytnúť výkonnostnú výhodu. Je to preto, že pri vyšších obnovovacích frekvenciách sa kľúčové udalosti, ako napríklad pohyb nepriateľa za rohom, zobrazujú o zlomky sekundy rýchlejšie, než by tomu bolo na monitore s nižšou obnovovacou frekvenciou. Hladší pohyb tiež uľahčuje predpovedanie presnej polohy, na ktorú musíte mieriť, aby ste zasiahli cieľ.

Na splnenie tohto dopytu po monitoroch s vysokou obnovovacou frekvenciou je pomerne bežné nájsť monitory, ktoré podporujú obnovovacie frekvencie až 120, 144 a 240 Hz. Na CES v roku 2020 bol oznámený najrýchlejší monitor s obnovovacou frekvenciou 360 Hz.

Problémy súvisiace s monitorom vysokej obnovovacej frekvencie

Obnovovacia frekvencia monitora zvyčajne vyžaduje, aby prehrávaný záznam mal rovnakú vysokú obnovovaciu frekvenciu, aby sa dosiahli čo najlepšie výsledky. Pri video a filmových archívoch nie je možné znova nasnímať obsah pri vyšších snímkových frekvenciách, preto sa niekedy používa technika nazývaná interpolácia snímok. Interpolácia snímok v podstate zdvojnásobí frekvenciu snímok vložením novej snímky medzi každý obrázok, pričom táto nová snímka je založená na pôvodnej snímke pred ňou aj za ňou. To môže pomôcť staršiemu videu vyzerať oveľa hladšie, ale vyžaduje si to buď predbežné spracovanie záznamu, alebo dostatočný výkon na spracovanie na zobrazovacom zariadení na vykonanie spracovania v reálnom čase.

Interpolácia snímok funguje najlepšie, keď je nová snímková frekvencia zobrazenia násobkom pôvodnej. Napríklad, ak bol pôvodný záznam zaznamenaný rýchlosťou 30 snímok za sekundu a bol interpolovaný na 60 snímok za sekundu, potom je potrebné jednoducho interpolovať jednu snímku pre každú skutočnú snímku. Ak je cieľová snímková frekvencia 50 snímok za sekundu, proces sa stáva oveľa ťažším, pretože iba dve z každých troch snímok potrebujú interpolovanú snímku, čo vedie k zaseknutiu.

Pri počítačových hrách s monitormi s veľmi vysokou obnovovacou frekvenciou je bežným problémom to, že grafická karta nielenže nemusí konzistentne zodpovedať snímkovej frekvencii monitora, ale nemôže poskytnúť konzistentnú snímkovú frekvenciu vôbec. Na vyriešenie tohto problému mnohé moderné herné monitory obsahujú funkciu nazývanú variabilná obnovovacia frekvencia alebo VFR. VFR umožňuje monitoru synchronizovať obnovovaciu frekvenciu s rýchlosťou, ktorou grafická karta vytvára snímky na zobrazenie.

VFR zabraňuje problému nazývanému trhanie obrazovky. Monitory nezobrazujú celý obraz na obrazovke naraz, namiesto toho začnú zobrazovať obraz zhora nadol. Trhanie obrazovky je miesto, kde monitor začne zobrazovať starú snímku a potom v priebehu toho zobrazí novú snímku a doplní zvyšok obrazu novou snímkou. To vedie k tomu, že jeden obrázok na obrazovke sa skladá z dvoch snímok, ktor�� sú kvôli pohybu kamery mierne nesprávne zarovnané.

Výhody monitora s vysokou obnovovacou frekvenciou

Celkovo vysoká obnovovacia frekvencia poskytuje kvalitnejší zážitok ako monitor s nízkou obnovovacou frekvenciou. Je to kvôli zvýšenej plynulosti obsahu, ktorý dokáže zobraziť. Moderné techniky, ako je interpolácia snímok a monitory s premenlivou obnovovacou frekvenciou, môžu poskytnúť plynulejší výsledok pre starší obsah a slabší hardvér, čím sa zväčší rozsah vylepšených skúseností.

V scenároch založených na reakčných časoch, ako je konkurenčné hranie, môžu monitory s vysokou obnovovacou frekvenciou poskytnúť skutočné výhody oproti súperom. Skladá sa z dvoch častí, čím častejšie sa zobrazuje nový obrázok, tým skôr je možné zaznamenať dôležitú zmenu, zvýšená plynulosť obrazu tiež uľahčuje vykonávanie presnejších akcií.