Задержка отображения - Display lag

Задержка отображения это явление связаны с некоторыми типами жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи), такие как смартфоны и компьютеры, и почти все типы телевизоры высокой четкости (HDTV). Это относится к задержка, или отставание измеряется разницей между временем, когда сигнал ввод и время, необходимое для отображения ввода на экране. Это время запаздывания было измерено как 68 мс,[1] или эквивалент 3-4 кадра на 60 Гц дисплей. Запаздывание дисплея не следует путать с время отклика пикселя. В настоящее время большинство производителей не включают никаких спецификаций или информации о задержке отображения на производимых ими экранах.[нужна цитата ]

Аналоговые и цифровые технологии

Для более старого аналога электронно-лучевая трубка (CRT), задержка отображения чрезвычайно мала из-за характера технологии, которая не имеет возможности сохранять данные изображения перед отображением. Сигнал изображения минимально обрабатывается внутри, просто для демодуляция от радиочастоты (RF) несущая волна (для телевизоров), а затем разделение на отдельные сигналы для красного, зеленого и синего электронные пушки, а также для синхронизации по вертикали и горизонтали. Корректировка изображения обычно включает изменение формы сигнала, но без сохранения, поэтому изображение записывается на экран так же быстро, как и получено, всего за наносекунды задержки сигнала, чтобы пройти по проводке внутри устройства от входа к экрану.

Для современных цифровых сигналов требуется значительная вычислительная мощность компьютера и память для подготовки входного сигнала для отображения. Для эфирного или кабельного телевидения используются одни и те же методы аналоговой демодуляции, но после этого сигнал преобразуется в цифровые данные, которые необходимо распаковать с помощью кодека MPEG и преобразовать в растровое изображение, сохраненное в кадровый буфер.

За прогрессивная развертка режимах отображения, обработка сигнала здесь останавливается, и буфер кадра немедленно записывается в устройство отображения. В простейшей форме эта обработка может занять несколько микросекунд.

За чересстрочное видео, дополнительная обработка часто применяется к деинтерлейсинг изображение и сделать его более четким или детальным, чем оно есть на самом деле. Это делается путем сохранения нескольких чересстрочных кадров и последующего применения алгоритмов для определения областей движения и неподвижности, а также для объединения чересстрочных кадров для сглаживания или экстраполяции точек движения пикселей, получившийся вычисленный буфер кадра затем записывается в устройство отображения.

Деинтерлейсинг накладывает задержку, которая не может быть меньше, чем количество кадров, сохраняемых для справки, плюс дополнительный переменный период для вычисления результирующего экстраполированного буфера кадров.

Причины задержки отображения

Пока пиксель время отклика дисплея обычно указывается в технических характеристиках монитора, ни один из производителей не рекламирует задержку отображения своих дисплеев, вероятно, потому, что тенденция заключалась в увеличении задержки отображения, поскольку производители находят больше способов обработки ввода на уровне отображения до его отображения. Возможные причины - накладные расходы на обработку HDCP, Управление цифровыми правами (DRM), а также DSP методы, используемые для уменьшения эффектов привидение - Причина может отличаться в зависимости от модели дисплея. Исследования были проведены несколькими веб-сайтами, связанными с технологиями, некоторые из которых перечислены в нижней части этой статьи.

ЖК-дисплеи, плазменные и DLP-дисплеи, в отличие от ЭЛТ, имеют родное разрешение. То есть они имеют фиксированную сетку пикселей на экране, которые показывают изображение наиболее резким при работе с собственным разрешением (поэтому ничего не нужно масштабировать в полный размер, что размывает изображение). Чтобы отображать нестандартные разрешения, такие дисплеи должны использовать скейлеры видео, которые встроены в большинство современных мониторов. Например, дисплей с собственным разрешением 1600x1200, при котором предоставляется сигнал 640x480, должен масштабироваться по ширине и высоте в 2,5 раза, чтобы отображать изображение, предоставляемое компьютером, на собственных пикселях. Для этого, производя как можно меньше артефакты по возможности требуется расширенная обработка сигнала, которая может быть источником внесенной задержки. Чересстрочное видео такие сигналы, как 480i и 1080i, требуют деинтерлейсинг шаг, который добавляет отставание. Анекдотично[оригинальное исследование? ], задержка отображения значительно меньше, когда дисплеи работают с исходным разрешением для данного ЖК-экрана и в прогрессивное сканирование Режим. Было также показано, что внешние устройства уменьшают общую задержку, обеспечивая более быстрые алгоритмы изменения размера пространства изображения, чем те, которые присутствуют на ЖК-экране.[нужна цитата ] На практике это суммирует внутренние и внешние задержки.

Многие ЖК-дисплеи также используют технологию, называемую «перегрузкой», которая буферизует несколько кадров вперед и обрабатывает изображение, чтобы уменьшить размытие и полосы, оставленные ореолом. Эффект заключается в том, что все отображается на экране через несколько кадров после того, как оно было передано источником видео.[нужна цитата ]

Тестирование на задержку отображения

Задержку отображения можно измерить с помощью тестового устройства, такого как тестер задержки входного видеосигнала. Несмотря на название, устройство не может самостоятельно измерять задержку ввода. Он может измерять только задержку ввода и время отклика вместе.

При отсутствии измерительного устройства измерение может быть выполнено с использованием тестового дисплея (дисплей измеряется), контрольного дисплея (обычно ЭЛТ ), который в идеале имел бы незначительную задержку отображения, компьютер, способный зеркально отображать вывод на два дисплея, секундомер программное обеспечение и высокоскоростная камера, направленная на два дисплея, на которых запущена программа секундомера. Время задержки измеряется путем измерения фотография дисплеев, на которых запущено программное обеспечение секундомера, а затем вычтите два раза на дисплеях на фотографии. Этот метод измеряет только разницу в задержке отображения между двумя дисплеями и не может определить абсолютную задержку отображения одного дисплея. ЭЛТ предпочтительнее использовать в качестве контрольного дисплея, поскольку их задержка отображения обычно незначительна. Однако зеркальное отображение видео не гарантирует, что одно и то же изображение будет отправлено на каждый дисплей в один и тот же момент времени.

В прошлом считалось общеизвестным, что результаты этого теста были точными, поскольку они казались легко воспроизводимыми, даже когда дисплеи были подключены к разным портам и разным картам, что предполагало, что эффект связан с дисплеем, а не компьютерная система. Подробный анализ, опубликованный на немецком сайте Prad.de выяснилось, что эти предположения ошибочны. Усреднение измерений, как описано выше, приводит к сопоставимым результатам, поскольку они включают одинаковое количество систематических ошибок. Как видно из обзоров разных мониторов, определенные таким образом значения задержки отображения для одной и той же модели монитора отличаются полями до 16 мс или даже больше.

Чтобы свести к минимуму влияние асинхронного вывода изображения (моменты времени, когда изображение передается на каждый монитор, различаются или фактическая используемая частота для каждого монитора разная), необходимо использовать узкоспециализированное программное приложение под названием SMTT или очень сложную и дорогостоящую среду тестирования. использоваться.

Несколько подходов к измерению задержки отображения были перезапущены с некоторыми изменениями, но все же вновь возникли старые проблемы, которые уже были решены ранее упомянутым SMTT. Один из таких методов включает подключение ноутбука к телевизору высокой четкости через композитное соединение и запуск временного кода, который одновременно отображается на экране ноутбука и телевизора высокой четкости, и запись обоих экранов с помощью отдельного видеомагнитофона. Когда видео на обоих экранах приостановлено, разница во времени, отображаемая на обоих дисплеях, интерпретируется как оценка задержки отображения.[2] Тем не менее, это почти идентично использованию случайных секундомеров на двух мониторах, использующих настройку монитора «клонирование», поскольку оно не заботится об отсутствии синхронизации между композитным видеосигналом и отображением экрана ноутбука или задержке отображения этого screen или подробности о том, что вертикальное обновление экрана двух мониторов по-прежнему асинхронно и не связано друг с другом. Даже если в драйвере видеокарты активирована вертикальная синхронизация, видеосигналы аналогового и цифрового выхода не будут синхронизированы.[3] Следовательно, невозможно использовать один секундомер для измерения задержки отображения, тем не менее, если он создан с помощью временного кода или простого приложения секундомера, поскольку он всегда будет вызывать ошибку до 16 мс или даже больше.

Влияние задержки отображения на пользователей

Задержка отображения вносит свой вклад в общую задержку в цепочке интерфейсов ввода данных пользователем (мышь, клавиатура и т. Д.) От видеокарты к монитору. В зависимости от монитора время задержки отображения между 10-68 мс были измерены. Однако влияние задержки на пользователя зависит от собственной чувствительности каждого пользователя к ней.

Задержка отображения наиболее заметна в играх (особенно на старых игровых консолях), при этом разные игры влияют на восприятие задержки. Например, в Мир Warcraft с PvE, небольшая задержка входа не так критична по сравнению с PvP, или в другие игры, предпочитающие быстрые рефлексы, например Контр страйк. Ритмические игры, такие как Guitar Hero, также требуют точного времени; задержка отображения создаст заметное смещение между музыкой и подсказками на экране. Примечательно, что во многих играх этого типа есть опция, которая пытается откалибровать задержку отображения. Возможно, такие файтинги, как уличный боец, Super Smash Brothers Ближний бой и Tekken являются наиболее уязвимыми, так как они могут потребовать перемещения входных данных в пределах очень узких окон событий, которые иногда длятся всего 1 кадр или 16,67 мс на экране.

Предполагая гауссовское время реакции человека на конкретное игровое событие, становится возможным обсудить эффект запаздывания с точки зрения вероятностей.[4] При отображении без задержек у человека есть определенная вероятность получить свой ввод в пределах окна фреймов. Поскольку видеоигры работают с дискретными кадрами, пропуск последнего кадра окна даже на 0,1 мс приводит к тому, что ввод будет интерпретироваться на полный кадр позже. Из-за этого любая задержка повлияет на способность человека попасть в определенное временное окно. Серьезность этого воздействия зависит от положения и вариативности реакции человека на визуальный сигнал, величины введенной задержки и размера временного окна. Например, учитывая очень большое окно из 30 кадров, вероятность попадания в это окно у человека составляет 99,99%. Если ввести задержку в один кадр, способность человека попасть в окно из 30 кадров, вероятно, останется в диапазоне 99,99% (при условии, что человек отвечает где-то около середины окна). Однако при меньшем окне, скажем, в 2 кадра, эффект запаздывания становится гораздо более значительным. Предполагая, что реакция человека сосредоточена в окне с двумя кадрами, а сверхчеловек имеет шанс 99,99% попасть в окно, введение полного кадра задержки приводит к тому, что вероятность успеха падает примерно до 50%.

Если игровой контроллер производит дополнительную обратную связь (гул, Пульт Wii динамик и т. д.), то задержка отображения приведет к тому, что эта обратная связь не будет точно соответствовать визуальным эффектам на экране, что может вызвать дополнительную дезориентацию (например, ощущение грохота контроллера за долю секунды до столкновения с стеной).

Телезрители тоже могут пострадать. Если используется ресивер домашнего кинотеатра с внешними динамиками, то задержка отображения приводит к тому, что звук будет слышен раньше, чем изображение. «Ранний» звук более резкий, чем «поздний». Многие ресиверы домашнего кинотеатра имеют ручную регулировку задержки звука, которую можно настроить для компенсации задержки отображения.

Решения

Игровой режим

Многие телевизоры, скалеры а другие потребительские устройства отображения теперь предлагают то, что часто называют «игровым режимом», в котором обширная предварительная обработка, отвечающая за дополнительную задержку, специально приносится в жертву для уменьшения, но не устранения задержки. Хотя эта функция обычно предназначена для игровых консолей, она также полезна для других интерактивных приложений. Подобные варианты давно доступны на домашнем аудиооборудовании и модемы по той же причине. Подключение через кабель VGA или компонент должен устранить заметную задержку ввода на многих телевизорах, даже если у них уже есть игровой режим. При аналоговом соединении расширенная постобработка отсутствует, и сигнал проходит без задержки.

Переименование ввода

В телевизоре может быть режим изображения, который уменьшает задержку отображения для компьютеров. Некоторые телевизоры Samsung и LG автоматически уменьшают задержку для определенного порта ввода, если пользователь переименовывает порт в «ПК».[5]

Зависимость задержки отображения от времени отклика

ЖК-экраны с высоким время отклика значения часто не дают удовлетворительного впечатления при просмотре быстро движущихся изображений (они часто оставляют полосы или размытие; называется привидение ). Но ЖК-экран с высоким временем отклика и значительной задержкой отображения не подходит для игр в динамичные компьютерные игры или выполнения быстрых высокоточных операций на экране из-за запаздывания курсора мыши. Производители только указывают время отклика своих дисплеев и не информируют клиентов о величине задержки отображения, которая может варьироваться в зависимости от различных выбранных параметров экрана.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Лицом к лицу камеры, принтеры, ... - DigitalVersus». Получено 2008-03-07.
  2. ^ http://hdtvlag.googlepages.com/ourtest
  3. ^ http://www.prad.de/new/monitore/specials/inputlag/inputlag-teil18.html
  4. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2015-02-20. Получено 2015-02-22.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  5. ^ Моррисон, Джеффри (21.07.2015). «Как использовать телевизор 4K в качестве монитора». CNET. Получено 2020-01-31.

внешняя ссылка