Częstotliwość odświeżania - Refresh rate
Odświeżania (albo „pionowa odświeżania”, „pionowy szybkość skanowania” terminologii pochodzące od kineskopów ) jest kilka razy na sekundę a rastrowo w oparciu urządzenie wyświetlające wyświetla nowy obraz. Jest to niezależne od liczby klatek na sekundę , która opisuje, ile obrazów jest przechowywanych lub generowanych co sekundę przez urządzenie sterujące wyświetlaczem.
W przypadku wyświetlaczy z lampą elektronopromieniową (CRT) wyższe częstotliwości odświeżania powodują mniejsze migotanie , zmniejszając w ten sposób zmęczenie oczu. W innych technologiach, takich jak wyświetlacze ciekłokrystaliczne , częstotliwość odświeżania wpływa tylko na to, jak często obraz może być aktualizowany.
Wyświetlacze inne niż rastrowe mogą nie mieć charakterystycznej częstotliwości odświeżania. Na przykład wyświetlacze wektorowe nie śledzą całego ekranu, tylko rzeczywiste linie składające się na wyświetlany obraz, więc prędkość odświeżania może się różnić w zależności od rozmiaru i złożoności danych obrazu.
W przypadku programów komputerowych lub telemetrii termin ten jest czasami stosowany do określania, jak często dane są aktualizowane nową wartością zewnętrzną z innego źródła (na przykład udostępniony publiczny arkusz kalkulacyjny lub źródło sprzętu).
Czynniki fizyczne
Chociaż wszystkie urządzenia wyświetlające rastrowe mają charakterystyczną częstotliwość odświeżania, ich fizyczna implementacja różni się w zależności od technologii.
Lampy katodowe
Monitory CRT do skanowania rastrowego ze swej natury muszą odświeżać ekran, ponieważ ich luminofory blakną, a obraz znika szybko, chyba że są regularnie odświeżane.
W CRT, szybkość skanowania pionowego to liczba razy na sekundę, kiedy wiązka elektronów powraca do lewego górnego rogu ekranu, aby rozpocząć rysowanie nowej klatki. Jest kontrolowany przez sygnał wygaszania pionowego generowany przez kontroler wideo i jest częściowo ograniczony przez maksymalną szybkość skanowania poziomego monitora .
Częstotliwość odświeżania można obliczyć z częstotliwości skanowania poziomego, dzieląc częstotliwość skanowania przez liczbę linii poziomych plus pewien czas, aby wiązka powróciła na górę. Zgodnie z konwencją jest to mnożnik 1,05x. Na przykład monitor o częstotliwości skanowania poziomego 96 kHz przy rozdzielczości 1280 × 1024 zapewnia częstotliwość odświeżania 96 000 ÷ (1024 × 1,05) ≈ 89 Hz (zaokrąglona w dół).
Częstotliwości odświeżania CRT w przeszłości były ważnym czynnikiem w programowaniu gier wideo. We wczesnych systemach gier wideo jedynym czasem dostępnym do obliczeń był okres wygaszania pionowego , podczas którego wiązka powraca do górnego rogu ekranu i nie jest rysowany żaden obraz. Jednak nawet we współczesnych grach ważne jest, aby unikać zmiany bufora wideo komputera, z wyjątkiem odtwarzania w pionie, aby zapobiec migotaniu grafiki lub rozdzieraniu ekranu .
Wyświetlacze ciekłokrystaliczne
W przeciwieństwie do monitorów CRT, w których obraz wyblaknie, jeśli nie zostanie odświeżony, piksele wyświetlaczy ciekłokrystalicznych zachowują swój stan przez cały czas zasilania, a co za tym idzie, nie ma żadnego wewnętrznego migotania, niezależnie od częstotliwości odświeżania. Jednak częstotliwość odświeżania nadal określa najwyższą częstotliwość odświeżania, jaką można wyświetlić, i pomimo braku faktycznego wygaszania ekranu, interwał wygaszania pionowego jest nadal okresem w każdym cyklu odświeżania, gdy ekran nie jest aktualizowany, podczas którego obraz dane w buforze ramek systemu hosta mogą być aktualizowane.
Komputer wyświetla
Na mniejszych monitorach CRT (do około 15 cali lub 38 cm) niewiele osób zauważa dyskomfort w zakresie od 60 do 72 Hz. Na większych monitorach CRT (17 cali lub 43 cm lub większych) większość ludzi odczuwa lekki dyskomfort, chyba że częstotliwość odświeżania jest ustawiona na 72 Hz lub więcej. Częstotliwość 100 Hz jest wygodna w prawie każdym rozmiarze. Nie dotyczy to jednak monitorów LCD. Najbliższym odpowiednikiem częstotliwości odświeżania na monitorze LCD jest częstotliwość klatek , która jest często zablokowana na 60 fps. Ale rzadko jest to problem, ponieważ jedyna część monitora LCD, która może wytwarzać migotanie podobne do CRT - jego podświetlenie - zwykle działa z częstotliwością minimum 200 Hz.
Różne systemy operacyjne różnie ustawiają domyślną częstotliwość odświeżania. Systemy Microsoft Windows 95 i Windows 98 (pierwsza i druga edycja) ustawiają częstotliwość odświeżania na najwyższą, jaką ich zdaniem obsługuje wyświetlacz. Systemy operacyjne oparte na Windows NT , takie jak Windows 2000 i jego następcy Windows XP , Windows Vista i Windows 7 , ustawiają domyślną częstotliwość odświeżania na konserwatywną, zwykle 60 Hz. Niektóre aplikacje pełnoekranowe, w tym wiele gier, pozwalają teraz użytkownikowi na zmianę konfiguracji częstotliwości odświeżania przed przejściem do trybu pełnoekranowego, ale większość domyślnie ustawia konserwatywną rozdzielczość i częstotliwość odświeżania oraz pozwala zwiększyć ustawienia w opcjach.
Stare monitory mogą ulec uszkodzeniu, jeśli użytkownik ustawi kartę graficzną na częstotliwość odświeżania wyższą niż najwyższa obsługiwana przez monitor. Niektóre modele monitorów wyświetlają informację, że sygnał wideo używa nieobsługiwanej częstotliwości odświeżania.
Dynamiczna częstotliwość odświeżania
Niektóre wyświetlacze LCD obsługują dostosowywanie częstotliwości odświeżania do bieżącej liczby klatek na sekundę dostarczanej przez kartę graficzną. Dwie technologie, które na to pozwalają, to FreeSync i G-Sync .
Wyświetlacze stereo
Gdy okulary migawkowe LCD są używane do wyświetlaczy stereo 3D , efektywna częstotliwość odświeżania zmniejsza się o połowę, ponieważ każde oko potrzebuje oddzielnego obrazu. Z tego powodu zwykle zaleca się stosowanie wyświetlacza zdolnego do co najmniej 120 Hz, ponieważ podzielona na połowę ta częstotliwość to znowu 60 Hz. Wyższe częstotliwości odświeżania skutkują większą stabilnością obrazu, na przykład 72 Hz nie-stereo to 144 Hz stereo, a 90 Hz nie-stereo to 180 Hz stereo. Większość kart graficznych i monitorów z niższej półki nie radzi sobie z tak wysokimi częstotliwościami odświeżania, zwłaszcza przy wyższych rozdzielczościach.
W przypadku monitorów LCD zmiany jasności pikseli są znacznie wolniejsze niż w przypadku luminoforów CRT lub plazmowych. Zwykle zmiany jasności pikseli LCD są szybsze po przyłożeniu napięcia niż po jego usunięciu, co powoduje asymetryczny czas reakcji piksela. W przypadku okularów migawkowych 3D może to powodować rozmazanie obrazu na ekranie i słabą percepcję głębi, ponieważ poprzednia ramka obrazu nie blaknie wystarczająco szybko do czerni podczas rysowania następnej klatki.
Telewizory
Rozwój telewizorów w latach trzydziestych XX wieku zdeterminowany był szeregiem ograniczeń technicznych. AC moc częstotliwość linii użyto do pionowej częstotliwości odświeżania z dwóch powodów. Pierwszym powodem było to, że lampa próżniowa telewizora była podatna na zakłócenia z zasilania urządzenia, w tym tętnienia szczątkowe. Może to spowodować dryfowanie poziomych pasków (buczących słupków). Użycie tej samej częstotliwości zmniejszyło to i sprawiło, że zakłócenia na ekranie były statyczne, a tym samym mniej uciążliwe. Drugim powodem było to, że studia telewizyjne używały lamp prądu przemiennego, a filmowanie z inną częstotliwością powodowałoby strobowanie . Dlatego producenci nie mieli innego wyboru, jak tylko uruchamiać zestawy z częstotliwością 60 Hz w Ameryce i 50 Hz w Europie. Współczynniki te stanowiły podstawę dla obecnie stosowanych zestawów: 60 Hz System M (prawie zawsze używany z kodowaniem kolorami NTSC ) i 50 Hz System B / G (prawie zawsze używany z kodowaniem kolorami PAL lub SECAM ). Ten przypadek dał europejskim zestawom wyższą rozdzielczość w zamian za niższą liczbę klatek na sekundę. Porównaj system M (704 × 480 przy 30i) i system B / G (704 × 576 przy 25i). Jednak niższa częstotliwość odświeżania 50 Hz wprowadza więcej migotania, więc zestawy wykorzystujące technologię cyfrową do podwojenia częstotliwości odświeżania do 100 Hz są teraz bardzo popularne. (patrz Systemy telewizji rozgłoszeniowej )
Inną różnicą między standardami 50 Hz i 60 Hz jest sposób przesyłania lub prezentacji filmów (źródeł filmowych w przeciwieństwie do źródeł z kamer wideo). Film 35 mm jest zwykle kręcony z prędkością 24 klatek na sekundę (fps). W przypadku PAL 50 Hz umożliwia to łatwe przenoszenie źródeł filmowych poprzez przyspieszenie filmu o 4%. Wynikowy obraz jest zatem płynny, jednak występuje niewielkie przesunięcie wysokości dźwięku. Zestawy NTSC wyświetlają zarówno materiał 24 fps, jak i 25 fps bez zmiany prędkości przy użyciu techniki zwanej pulldown 3: 2 , ale kosztem wprowadzenia płynnego odtwarzania w postaci drgań telecine .
Podobnie jak w przypadku niektórych monitorów komputerowych i niektórych płyt DVD, analogowe systemy telewizyjne używają przeplotu , który zmniejsza widoczne migotanie, malując najpierw linie nieparzyste, a następnie parzyste (nazywane są polami). To podwaja częstotliwość odświeżania w porównaniu do obrazu skanowania progresywnego przy tej samej częstotliwości odświeżania. Działa to doskonale w przypadku kamer wideo, w których każde pole wynika z osobnej ekspozycji - efektywna liczba klatek na sekundę podwaja się, obecnie jest 50 zamiast 25 ekspozycji na sekundę. Dynamika CRT jest idealnie dopasowana do tego podejścia, szybkie sceny skorzystają na odświeżaniu 50 Hz, wcześniejsze pole będzie w znacznym stopniu zanikać, gdy nowe pole zostanie zapisane, a obrazy statyczne skorzystają na poprawionej rozdzielczości, ponieważ oba pola będą zintegrowane za pomocą oka. Nowoczesne telewizory CRT mogą być pozbawione migotania w technologii 100 Hz.
Wiele zaawansowanych telewizorów LCD ma teraz częstotliwość odświeżania 120 lub 240 Hz (obecne i poprzednie kraje NTSC ) lub 100 lub 200 Hz ( kraje PAL / SECAM ). Częstotliwość 120 została wybrana jako najmniejsza wspólna wielokrotność 24 fps (kino) i 30 fps (NTSC TV) i pozwala na mniejsze zniekształcenia podczas oglądania filmów dzięki wyeliminowaniu telecine ( 3: 2 pulldown ). W przypadku PAL przy 25 fps, 100 lub 200 Hz jest używane jako ułamkowy kompromis najmniejszej wspólnej wielokrotności 600 (24 × 25). Te wyższe częstotliwości odświeżania są najbardziej efektywne w przypadku wyjścia wideo o źródle 24p (np. Płyty Blu-ray ) i / lub scen szybkiego ruchu.
Wyświetlanie treści filmowych na telewizorze
Ponieważ filmy są zwykle nagrywane z szybkością 24 klatek na sekundę, podczas gdy telewizory działają z różnymi szybkościami, konieczna jest pewna konwersja. Istnieją różne techniki zapewniające widzowi optymalne wrażenia.
Połączenie produkcji treści, urządzenia odtwarzającego i przetwarzania urządzenia wyświetlającego może również powodować powstawanie niepotrzebnych artefaktów. Urządzenie wyświetlające zapewniające stałą szybkość 60 kl./s nie może wyświetlać filmu 24 kl./s z równą, wolną od drgań szybkością. Zwykle stosuje się wyciąganie 3: 2 , co daje niewielki nierówny ruch.
Podczas gdy zwykłe monitory komputerowe CRT z wieloma synchronizacjami działały z częstotliwością nawet wielokrotności 24 Hz od wczesnych lat 90-tych XX wieku, najnowsze wyświetlacze LCD „120 Hz” zostały wyprodukowane w celu uzyskania płynniejszego, bardziej płynnego ruchu, w zależności od materiału źródłowego i wszelkich innych dalsze przetwarzanie sygnału. W przypadku materiału nagranego na wideo poprawa płynności już dzięki wyższej częstotliwości odświeżania może być ledwo zauważalna.
W przypadku filmowanego materiału, ponieważ 120 jest parzystą wielokrotnością 24, możliwe jest przedstawienie sekwencji 24 klatek na sekundę bez drgań na dobrze zaprojektowanym wyświetlaczu 120 Hz (tj. Tak zwane pulldown 5-5). Jeśli częstotliwość 120 Hz jest wytwarzana przez podwojenie klatek sygnału pulldown 60 fps 3: 2, nierówny ruch może być nadal widoczny (tj. Tak zwane pulldown 6-4).
Dodatkowo materiał może być wyświetlany z syntetyczną gładkością z dodatkiem możliwości interpolacji ruchu na wyświetlaczu, co ma jeszcze większy wpływ na filmowany materiał.
Telewizory „50 Hz” (przy zasilaniu z zawartością „50 Hz”) zazwyczaj wyświetlają film, który jest nieco szybszy niż normalnie, co pozwala uniknąć problemów związanych z nierównomiernym odtwarzaniem.
Zobacz też
Bibliografia
Ten artykuł jest oparty na materiałach zaczerpniętych z Free On-line Dictionary of Computing przed 1 listopada 2008 i włączonych na warunkach „ponownego licencjonowania” GFDL , wersja 1.3 lub nowsza.