Varför är bildskärmens uppdateringsfrekvens viktigt?

En allt vanligare funktion i både datorskärmar och mobiltelefonskärmar är en hög uppdateringsfrekvens. Bildskärmar visar faktiskt inte rörliga bilder, de visar en serie stillbilder. Konceptet liknar det för en blädderbok, om du visar tillräckligt med bilder snabbt nog uppfattar dina ögon resultatet som en rörlig bild.

Uppdateringshastigheten för en bildskärm och bildfrekvensen för en rörlig bild mäts i antingen Hz (Hertz) eller FPS (Frames Per Second). Enheterna är i huvudsak utbytbara eftersom de är samma mått på "förändringar per sekund". Trots att enheterna är desamma, mäts bildskärmens uppdateringsfrekvens vanligtvis i hertz, medan rörliga bilder vanligtvis använder båda enheterna.

Forskning har visat att vid bildhastigheter under tio till tolv bilder per sekund, uppfattar det mänskliga ögat individuella bilder. Med fler bildrutor som visas per sekund upplevs bilden röra sig, även om tittaren fortfarande kan anse att rörelsen är ryckig.

Vanliga uppdateringsfrekvenser

Moderna TV-bilder spelas vanligtvis in och visas i antingen 50 Hz eller 59,94 Hz. Detta beror på att tv-kameror utvecklades för att låsa till frekvensen för elnätet. I större delen av världen är detta 50 Hz, men i USA, Kanada, Japan och Sydkorea går elnätet på 60 Hz.

I länder som använder en 60 Hz strömförsörjning identifierades ett visuellt problem som kallas "prickkrypning" i svartvita TV-apparater som tar emot färg-TV-signaler när färg-TV introducerades. Det upptäcktes att en minskning av bildhastigheten för färg-TV-signalen med 0,1 % till 59,94 FPS minskade problemet avsevärt. Sedan dess har den reducerade bildhastigheten fastnat, trots att det inte längre finns behov av det.

Ju lägre bildhastighet, desto mindre ofta uppdateras bilden, detta leder till att all rörelse verkar skakande eller stammar. Denna effekt är särskilt märkbar i filmscener som visar antingen mycket snabba rörelser eller snabbt panorerande bilder, eftersom filmer vanligtvis spelas in med 24 FPS.

Tips: Ett relativt välkänt exempel på detta är utseendet på helikopterrotorblad i videor. Med rätt uppdateringshastighet verkar helikopterns rotorblad röra sig mycket långsamt eller stå stilla. Detta beror på att rotationshastigheten för rotorbladen råkar synkroniseras perfekt eller nästan perfekt med kamerans bildhastighet. Med video inspelad och visad med högre uppdateringsfrekvens kan denna effekt minskas och elimineras.

För konkurrenskraftigt PC-spel kan en monitor med snabbare uppdateringsfrekvens ge en prestandafördel. Detta beror på att vid högre uppdateringshastigheter visas viktiga händelser som en fiende som rör sig runt ett hörn bråkdelar av en sekund snabbare än de skulle vara på en monitor med lägre uppdateringsfrekvens. Den mjukare rörelsen gör det också lättare att förutsäga exakt var du behöver sikta för att träffa målet.

För att möjliggöra denna efterfrågan på monitorer med hög uppdateringsfrekvens är det relativt vanligt att hitta monitorer som stöder uppdateringsfrekvenser på upp till 120, 144 och 240 Hz. På CES 2020 tillkännagavs den snabbaste monitorn att ha en uppdateringsfrekvens på 360 Hz.

Problem relaterade till en monitor med hög uppdateringsfrekvens

Bildskärmens uppdateringsfrekvens kräver vanligtvis också att materialet den spelar upp har samma höga uppdateringsfrekvens för att uppnå bästa resultat. Med video- och filmarkiv är det omöjligt att ta om innehåll med högre bildhastigheter, så ibland används en teknik som kallas raminterpolation. Raminterpolation fördubblar i huvudsak bildhastigheten genom att infoga en ny bildruta mellan varje bild, denna nya bildruta är baserad på den ursprungliga bildrutan både före och efter den. Detta kan hjälpa äldre video att se mycket smidigare ut men kräver antingen förbearbetning av materialet eller tillräckligt med processorkraft på displayenheten för att utföra bearbetningen i realtid.

Bildruteinterpolation fungerar bäst när den nya bildrutehastigheten på skärmen är en multipel av originalet. Till exempel, om originalfilmen spelades in med 30 fps och interpolerades till 60 fps, måste en enkel bildruta interpoleras för varje sann bildruta. Om målbildhastigheten är 50 fps, blir processen dock mycket svårare, eftersom endast två av tre bildrutor behöver en interpolerad bildruta, vilket leder till ett stamningsresultat.

I PC-spel med monitorer med mycket hög uppdateringsfrekvens är en vanlig svårighet att grafikkortet kanske inte bara misslyckas med att konsekvent matcha bildskärmens bildfrekvens utan inte kan ge en konsekvent bildhastighet alls. För att lösa detta problem inkluderar många moderna spelmonitorer en funktion som kallas variabel uppdateringsfrekvens eller VFR. VFR tillåter en bildskärm att synkronisera sin uppdateringsfrekvens med hastigheten som grafikkortet producerar ramar att visa.

VFR förhindrar ett problem som kallas screen tearing. Bildskärmar visar inte hela bilden på skärmen samtidigt, istället börjar de visa bilden uppifrån och ner. Skärmrivning är där monitorn börjar visa en gammal ram och sedan halvvägs genom att göra det, får en ny ram att visa och kompletterar resten av bilden med den nya ramen. Detta leder till att en bild på skärmen består av två ramar som är något felinriktade med varandra på grund av att kameran rör sig.

Fördelar med en monitor med hög uppdateringsfrekvens

Sammantaget ger en hög uppdateringsfrekvens en högre kvalitetsupplevelse än en monitor med låg uppdateringsfrekvens. Detta beror på den ökade jämnheten i innehållet som det kan visa. Moderna tekniker som raminterpolation och monitorer med variabel uppdateringsfrekvens kan ge ett jämnare resultat för äldre innehåll och svagare hårdvara, vilket ökar utbudet av förbättrade upplevelser.

I scenarier baserade på reaktionstider, såsom konkurrenskraftigt spel, kan monitorer med hög uppdateringsfrekvens ge verkliga fördelar gentemot motståndare. Detta kommer i två delar, ju oftare en ny bild visas desto snabbare kan en viktig förändring märkas, bildens ökade jämnhet gör det också lättare att utföra mer exakta åtgärder.