Чому частота оновлення монітора важлива?

Все більш поширеною ознакою як комп’ютерних моніторів, так і екранів мобільних телефонів є висока частота оновлення. Насправді монітори не показують рухомі зображення, вони відображають серію нерухомих зображень. Концепція подібна до фліпбуку: якщо ви показуєте достатньо зображень досить швидко, ваші очі сприймають результат як рухоме зображення.

Частота оновлення монітора та частота кадрів рухомого зображення вимірюється в Гц (герц) або кадрах в секунду (кадрів за секунду). Одиниці вимірювання по суті є взаємозамінними, оскільки вони є однаковою мірою «змін за секунду». Незважаючи на однакові одиниці вимірювання, частота оновлення монітора зазвичай вимірюється в герцах, тоді як рухомі зображення зазвичай використовують обидві одиниці.

Дослідження показали, що при частоті кадрів нижче десяти-дванадцяти кадрів в секунду людське око сприймає окремі зображення. Якщо за секунду відображається більше кадрів, зображення сприймається як рухоме, хоча глядач все ще може вважати рух різким.

Загальні частоти оновлення

Сучасні телевізійні кадри зазвичай записуються та відображаються з частотою 50 Гц або 59,94 Гц. Це пояснюється тим, що телевізійні камери були розроблені для фіксації частоти електромережі. У більшості країн світу це 50 Гц, однак у США, Канаді, Японії та Південній Кореї електрична мережа працює на частоті 60 Гц.

У країнах, де використовується джерело живлення від мережі 60 Гц, у чорно-білих телевізорах, які приймали кольорові телевізійні сигнали, під час появи кольорового телевізора була виявлена ​​візуальна проблема, яка називається «повзанням точок». Було виявлено, що зниження частоти кадрів кольорового телевізійного сигналу на 0,1% до 59,94 FPS значно зменшило проблему. З тих пір знижена частота кадрів застрягла, незважаючи на те, що в ній більше немає потреби.

Чим нижча частота кадрів, тим рідше оновлюється зображення, це призводить до того, що всі рухи з’являються тремтінням або заїканням. Цей ефект особливо помітний у сценах відео, які відображають або дуже швидкий рух, або знімки з швидким панорамуванням, оскільки відео зазвичай записуються зі швидкістю 24 кадри в секунду.

Порада: відносно відомим прикладом цього є поява лопастей гвинта вертольота на відео. За умови правильної частоти оновлення лопаті гвинта вертольота рухаються дуже повільно або стоять нерухомо. Це відбувається тому, що швидкість обертання лопатей ротора ідеально або майже ідеально синхронізується з частотою кадрів камери. Завдяки запису відео та відображенню з вищою частотою оновлення цей ефект можна зменшити та викорінити.

Для конкурентних комп’ютерних ігор монітор з більшою частотою оновлення може забезпечити перевагу в продуктивності. Це пояснюється тим, що при вищій частоті оновлення ключові події, такі як ворог, що рухається за кут, відображаються на частки секунди швидше, ніж на моніторі з нижчою частотою оновлення. Більш плавний рух також дозволяє легше передбачити, куди потрібно прицілитися, щоб потрапити в ціль.

Щоб забезпечити такий попит на монітори з високою частотою оновлення, відносно часто зустрічаються монітори, які підтримують частоту оновлення до 120, 144 і 240 Гц. На виставці CES у 2020 році було оголошено, що найшвидший монітор має частоту оновлення 360 Гц.

Проблеми, пов’язані з монітором високої частоти оновлення

Частота оновлення монітора, як правило, також вимагає, щоб відео, яке він відтворює, було з такою ж високою частотою оновлення для досягнення найкращих результатів. З відео- та кіноархівами неможливо перезняти вміст із більшою частотою кадрів, тому іноді використовується техніка, яка називається інтерполяцією кадрів. Інтерполяція кадрів по суті подвоює частоту кадрів, вставляючи новий кадр між кожним зображенням, цей новий кадр заснований на оригінальному кадрі як до, так і після нього. Це може допомогти старішому відео виглядати набагато плавніше, але вимагає попередньої обробки відзнятих матеріалів або достатньої потужності обробки на пристрої відображення для виконання обробки в режимі реального часу.

Інтерполяція кадрів найкраще працює, коли частота кадрів нового дисплея кратна початковій. Наприклад, якщо вихідні кадри були записані зі швидкістю 30 кадрів в секунду та інтерпольовані до 60 кадрів в секунду, то для кожного справжнього кадру потрібно інтерполювати простий один кадр. Однак якщо цільова частота кадрів становить 50 кадрів в секунду, процес стає набагато складнішим, оскільки лише два з кожних трьох кадрів потребують інтерполяційного кадру, що призводить до заїдання.

У комп’ютерних іграх з моніторами з дуже високою частотою оновлення поширеною проблемою є те, що відеокарта може не тільки не збігатися з частотою кадрів монітора, але й взагалі не може забезпечити стабільну частоту кадрів. Щоб вирішити цю проблему, багато сучасних ігрових моніторів включають функцію, яка називається змінною частотою оновлення або VFR. VFR дозволяє монітору синхронізувати частоту оновлення зі швидкістю, яку відеокарта створює кадри для відображення.

VFR запобігає проблемі, яка називається розривом екрана. Монітори не відображають все зображення на екрані відразу, замість цього вони починають відображати зображення зверху вниз. Розрив екрана – це момент, коли монітор починає відображати стару рамку, а потім на півдні отримує новий кадр для відображення та завершує решту зображення новою рамкою. Це призводить до того, що одне зображення на екрані складається з двох кадрів, які злегка несумісні один з одним через рух камери.

Переваги монітора високої частоти оновлення

Загалом висока частота оновлення забезпечує більш високу якість роботи, ніж монітор з низькою частотою оновлення. Це пов’язано з підвищеною гладкістю вмісту, який він може відображати. Сучасні методи, такі як інтерполяція кадрів і монітори зі змінною частотою оновлення, можуть забезпечити більш плавний результат для старого вмісту та слабкішого обладнання, розширюючи діапазон покращених можливостей.

У сценаріях, заснованих на часі реакції, таких як змагальні ігри, монітори з високою частотою оновлення можуть дати реальні переваги перед опонентами. Це складається з двох частин: чим частіше відображається нове зображення, тим швидше можна буде помітити важливу зміну, збільшена плавність зображення також полегшує виконання більш точних дій.