Частота обновления - Refresh rate

В Частота обновления (или «частота вертикальной развертки», «частота вертикальной развертки», терминология происходит от электронно-лучевые трубки ) - это количество раз в секунду, растровый устройство отображения отображает новое изображение. Это не зависит от частота кадров, который описывает, сколько изображений сохраняется или генерируется каждую секунду устройством, управляющим дисплеем.

На дисплеях с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) более высокая частота обновления дает меньше мерцание, тем самым снижая нагрузку на глаза. В других технологиях, таких как жидкокристаллические дисплеи, частота обновления влияет только на частоту обновления изображения.[1]

Нерастровые дисплеи могут не иметь характерной частоты обновления. Векторные дисплеи например, не отслеживают весь экран, а только фактические линии, составляющие отображаемое изображение, поэтому скорость обновления может отличаться в зависимости от размера и сложности данных изображения.

Для компьютерных программ или телеметрия, термин иногда применяется к тому, как часто датум обновляется новым внешним значением из другого источника (например, из общей общедоступной электронной таблицы или аппаратного канала).

Физические факторы

Хотя все растровые устройства отображения имеют характерную частоту обновления, физическая реализация различается в зависимости от технологии.

Электронно-лучевые трубки

Электронный луч в процессе сканирования изображения

Растровое сканирование ЭЛТ по своей природе должны обновлять экран, так как их люминофор будет блекнуть, и изображение исчезнет быстро, если не обновлять его регулярно.

В ЭЛТ частота вертикальной развертки - это количество раз в секунду, когда электронный луч возвращается в верхний левый угол экрана, чтобы начать рисование нового кадра.[2] Он контролируется вертикальное гашение сигнал, генерируемый видеоконтроллер, и частично ограничивается максимальным частота горизонтальной развертки.

Частоту обновления можно рассчитать, исходя из частоты горизонтальной развертки, разделив частоту сканирования на количество горизонтальных линий плюс некоторое время, необходимое для возврата луча вверх. Условно это множитель 1,05x.[3] Например, монитор с частотой горизонтальной развертки 96 кГц при разрешении 1280 × 1024 приводит к частоте обновления 96,000 ÷ (1024 × 1.05) ≈ 89 Гц (округлено в меньшую сторону).

Частота обновления CRT исторически была важным фактором в программировании видеоигр. В ранних системах видеоигр единственное время, доступное для вычислений, было во время интервал вертикального гашения, во время которого луч возвращается в верхний угол экрана, а изображение не прорисовывается.[4] Однако даже в современных играх важно избегать изменения видеобуфера компьютера, кроме как во время вертикального отката, чтобы предотвратить мерцание графики или разрыв экрана.

Жидкокристаллические дисплеи

В отличие от ЭЛТ, где изображение будет блекнуть, если его не обновить, пиксели жидкокристаллические дисплеи сохраняют свое состояние до тех пор, пока подается питание, и, следовательно, отсутствует собственное мерцание независимо от частоты обновления. Однако частота обновления по-прежнему определяет самую высокую частоту кадров, которая может отображаться, и, несмотря на отсутствие фактического гашения экрана, интервал вертикального гашения по-прежнему является периодом в каждом цикле обновления, когда экран не обновляется, в течение которого изображение данные в буфере кадра хост-системы могут быть обновлены.

Компьютерные дисплеи

Видео о Вентилятор процессора вращающийся в 0 оборот в минуту, 300 и 1300, записано на 60 кадров в секунду.

На меньших ЭЛТ-мониторах (примерно до 15 дюймов или 38 см) мало кто замечает дискомфорт в диапазоне 60–72 Гц. На больших ЭЛТ-мониторах (17 дюймов или 43 см или больше) большинство людей испытывают легкий дискомфорт, если частота обновления не установлена ​​на 72 Гц или выше. Частота 100 Гц удобна практически для любого размера. Однако это не относится к ЖК-мониторам. Ближайшим эквивалентом частоты обновления на ЖК-мониторе является его частота кадров, который часто блокируется на скорости 60 кадров в секунду. Но это редко является проблемой, потому что единственная часть ЖК-монитора, которая может производить мерцание, подобное ЭЛТ, - его подсветка - обычно работает с частотой не менее 200 Гц.

Различные операционные системы по-разному устанавливают частоту обновления по умолчанию. Microsoft Windows 95 и Windows 98 (Первая и Вторая редакции) установите максимальную частоту обновления, которую, по их мнению, поддерживает дисплей. Windows NT -основанные операционные системы, такие как Windows 2000 и его потомки Windows XP, Виндоус виста и Windows 7 установите умеренную частоту обновления по умолчанию, обычно 60 Гц. Некоторые полноэкранные приложения, в том числе многие игры, теперь позволяют пользователю перенастраивать частоту обновления перед переходом в полноэкранный режим, но большинство по умолчанию используют консервативное разрешение и частоту обновления и позволяют вам увеличивать настройки в параметрах.[нужна цитата ]

Старые мониторы могут быть повреждены, если пользователь установит видеокарта до частоты обновления выше, чем самая высокая частота, поддерживаемая монитором. Некоторые модели мониторов отображают уведомление о том, что видеосигнал использует неподдерживаемую частоту обновления.

Динамическая частота обновления

Смотрите также: Переменная частота обновления

Некоторые ЖК-дисплеи поддерживают адаптацию частоты обновления к текущей частоте кадров, предоставляемой графической картой. Две технологии, которые позволяют это сделать: FreeSync и G-Sync.

Стерео дисплеи

Когда ЖК затворные очки используются для стерео 3D-дисплеи, эффективная частота обновления уменьшается вдвое, поскольку каждому глазу требуется отдельное изображение. По этой причине обычно рекомендуется использовать дисплей с частотой не менее 120 Гц, потому что разделенная пополам эта частота снова составляет 60 Гц. Более высокие частоты обновления приводят к большей стабильности изображения, например, 72 Гц без стерео - это 144 Гц стерео, а 90 Гц без стерео - это 180 Гц стерео. Большинство недорогих компьютерных видеокарт и мониторов не могут поддерживать такую ​​высокую частоту обновления, особенно при более высоких разрешениях.

Для ЖК-мониторов яркость пикселей изменяется намного медленнее, чем для ЭЛТ или плазменных люминофоров. Обычно яркость пикселей ЖК-дисплея изменяется быстрее при подаче напряжения, чем при снятии напряжения, что приводит к асимметричному времени отклика пикселей. В очках с 3D-затвором это может привести к нечеткому смазыванию изображения и плохому восприятию глубины из-за того, что предыдущий кадр изображения не становится черным достаточно быстро при отрисовке следующего кадра.[нужна цитата ]

Телевизоры

Эта анимация в формате GIF показывает простое сравнение того, как движение изменяется с 4 Гц, 12 Гц и 24 Частота обновления Гц. Вся последовательность имеет частоту кадров 24 Гц.[5]

Развитие телевизоры в 1930-е годы определялся рядом технических ограничений. В AC мощность частота сети был использован для вертикальной частоты обновления по двум причинам. Первая причина заключалась в том, что электронная лампа телевизора была восприимчива к помехам от источника питания устройства, включая остаточную пульсацию. Это может вызвать смещение горизонтальных полос (гудящих полос). Использование той же частоты уменьшило это и сделало помехи статическими на экране и, следовательно, менее навязчивыми. Вторая причина заключалась в том, что в телевизионных студиях использовались лампы переменного тока, а съемка на другой частоте приводила к стробинг.[6][7][8] Таким образом, производителям не оставалось ничего другого, как запускать наборы с частотой 60 Гц в Америке и 50 Гц в Европе. Эти скорости легли в основу используемых сегодня наборов: 60 Гц System M (почти всегда используется с NTSC цветовое кодирование) и 50 Гц System B / G (почти всегда используется с PAL или же СЕКАМ цветовое кодирование). Эта случайность дала европейским телевизорам более высокое разрешение в обмен на более низкую частоту кадров. Сравните Систему M (704 × 480 при 30i) и Систему B / G (704 × 576 при 25i). Однако более низкая частота обновления 50 Гц приводит к большему мерцанию, поэтому сейчас очень популярны наборы, в которых используется цифровая технология для удвоения частоты обновления до 100 Гц. (видеть Системы телевещания )

Еще одно различие между стандартами 50 Гц и 60 Гц заключается в способе передачи или представления движущихся изображений (кинопленка в отличие от источников видеокамеры). Пленка 35 мм обычно снимается со скоростью 24 кадра в секунду (кадр / с). Для PAL 50 Гц это позволяет легко переносить источники пленки за счет ускорения пленки на 4%. Таким образом, результирующая картинка будет гладкой, однако есть небольшой сдвиг высоты звука. Наборы NTSC отображают материал как со скоростью 24 кадра в секунду, так и со скоростью 25 кадров в секунду без какого-либо изменения скорости с помощью метода, называемого 3: 2 раскрытие, но за счет введения негладкого воспроизведения в виде телесин дрожит.

Подобно некоторым компьютерным мониторам и некоторым DVD, аналоговые телевизионные системы используют переплетение, который уменьшает видимое мерцание, закрашивая сначала нечетные линии, а затем четные (они называются полями). Это удваивает частоту обновления по сравнению с изображением с прогрессивной разверткой при той же частоте кадров. Это отлично работает для видеокамер, где каждое поле является результатом отдельной экспозиции - эффективная частота кадров удваивается, теперь имеется 50, а не 25 кадров в секунду. Динамика ЭЛТ идеально подходит для этого подхода, быстрые сцены выиграют от обновления 50 Гц, более раннее поле будет в значительной степени разрушено при записи нового поля, а статические изображения выиграют от улучшенного разрешения, поскольку оба поля будут интегрировано на глаз. Возможно изготовление современных телевизоров на ЭЛТ без мерцания в виде технологии 100 Гц.

Многие ЖК-телевизоры высокого класса теперь имеют частоту 120 или 240 Гц (текущая и бывшая NTSC страны) или 100 или 200 Гц (PAL /СЕКАМ страны) частота обновления. Ставка 120 была выбрана в качестве наименьший общий множитель из 24 кадров в секунду (кино) и 30 кадров в секунду (NTSC TV), и позволяет уменьшить искажения при фильмы рассматриваются в связи с устранением телесин (3: 2 раскрытие ). Для PAL при 25 кадрах в секунду 100 или 200 Гц используются как дробный компромисс наименьшего общего кратного 600 (24 × 25). Эти более высокие частоты обновления наиболее эффективны при 24p -источник видеовыхода (например, Blu-ray диск ) и / или сцены быстрого движения.[9]

Отображение содержания фильма на телевизоре

Поскольку фильмы обычно снимаются со скоростью 24 кадра в секунду, а телевизоры работают с другой скоростью, необходимо некоторое преобразование. Существуют различные методы, позволяющие зрителю получить оптимальные впечатления.

Комбинация производства контента, устройства воспроизведения и обработки устройства отображения также может давать ненужные артефакты. Устройство отображения, обеспечивающее фиксированную частоту 60 кадров в секунду, не может отображать фильм со скоростью 24 кадра в секунду с четной, дрожь -бесплатный тариф. Обычно 3: 2 раскрытие используется, давая легкое неравномерное движение.

В то время как обычные компьютерные мониторы с мультисинхронизацией на ЭЛТ с начала 1990-х годов были способны работать даже на частоте, кратной 24 Гц, недавние ЖК-дисплеи с частотой 120 Гц были произведены с целью обеспечения более плавного и плавного движения, в зависимости от исходного материала и любых последующая обработка сигнала. В случае материала, снятого на видео, улучшение плавности просто за счет более высокой частоты обновления может быть едва заметным.[10]

В случае отснятого материала, поскольку 120 является четным кратным 24, можно представить последовательность со скоростью 24 кадра в секунду без дрожания на хорошо спроектированном дисплее с частотой 120 Гц (т. Е. Так называемое изменение 5-5). Если частота 120 Гц создается путем удвоения кадров для сигнала с понижением 3: 2 с частотой 60 кадров в секунду, неравномерное движение все еще может быть видно (т. Е. Так называемое преобразование 6-4).

Кроме того, материал может отображаться с синтетической гладкостью с добавлением интерполяция движения возможности отображения, что еще больше влияет на снимаемый материал.

Телевизоры «50 Гц» (при подаче контента «50 Гц») обычно получают фильм, который идет немного быстрее, чем обычно, что позволяет избежать проблем с неравномерным воспроизведением.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Как изменить частоту обновления экрана монитора в Windows XP
  2. ^ Inc, Зифф Дэвис (июль 1993 г.). PC Mag. Ziff Davis, Inc.
  3. ^ "XFree86-Video-Timings-HOWTO". TLDP.
  4. ^ Колер, Крис (13 марта 2009 г.). «Racing the Beam: как безумное оборудование Atari 2600 изменило дизайн игры». Проводной. ISSN  1059-1028. Получено 2020-08-16.
  5. ^ Кази, Атиф. «Что такое частота обновления монитора». Tech Gearoid. Получено 15 мая, 2019.
  6. ^ Дорф, Ричард К. (26 сентября 1997 г.). Справочник по электротехнике, второе издание. п. 1538. ISBN  9781420049763. Получено 25 июн 2015.
  7. ^ Эммерсон, Эндрю. «Линии, рамки и частоты». soundscape.info. Получено 25 июн 2015.
  8. ^ «Телевещание - видеостандарты». tvradioworld.com. Получено 25 июн 2015.
  9. ^ Что такое частота обновления?
  10. ^ Шесть вещей, которые вам нужно знать о ЖК-телевизорах с частотой 120 Гц

Статья основана на материалах, взятых из Бесплатный онлайн-словарь по вычислительной технике до 1 ноября 2008 г. и зарегистрированы в соответствии с условиями «перелицензирования» GFDL, версия 1.3 или новее.