Частота обновления монитора разница

Частота обновления монитора разница

Частота кадров и частота обновления: в чём разница?

В Отдел Технической поддержки компании Epiphan периодически поступают вопросы от покупателей касательно разницы между частотой кадров и частотой обновления. Обычно такие вопросы появляются при обсуждении совместимости продуктов Epiphan с различными типами видеосигналов, и, к сожалению, нередко возникает путаница из-за неправильной трактовки этих понятий. В этой статье мы хотели бы приоткрыть завесу тайны и объяснить, в чем разница между этими схожими, но по сути различными терминами.

Понятно, почему возникает путаница: и частота обновления, и частота кадров показывают количество сменяемых кадров за единицу времени (общепринятая единица измерения — кадры в секунду). Например, сигнал с частотой обновления 60 Гц и сигнал с частотой кадров 60 fps состоят из 60 изображений, сменивших друг друга за 1 секунду. И, тем не менее, это не одно и то же!

Термин частота обновления применяется к видеосигналам, таким как HDMI™, VGA, DVI и т.п., в то время как термин частота кадров применяется к кодированным видеозаписям , таким как AVI файл или потоковая трансляция в YouTube.

Частота обновления: с чего всё началось.

Для лучшего понимания разницы между этими двумя терминами, мы должны обратиться к понятию «частота обновления», которое изначально было неразрывно связано с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) телевизионного или компьютерного монитора. ЭЛТ-монитор представляет собой стеклянную вакуумную трубку, т.е. полость, внутри которой полностью удален воздух. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором. Люминофор — это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, которая испускает поток электронов сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками.

Электронный луч проходит последовательно по всем точкам экрана слева направо и сверху вниз, формируя изображение, или кадр. Количество возможных изменений изображения в секунду называется частотой обновления и измеряется в Герцах (Гц).

Спустившись до нижней кромки экрана, электронный луч быстро возвращается в левый верхний угол, чтобы начать прорисовку нового кадра изображения. Пауза между обновлениями называется «интервал гашения». В исправных мониторах обратный ход луча незаметен. Но иногда можно видеть, что монитор «мерцает». В этом виновата низкая частота обновления, обычно менее 80 Гц.

Жидкокристаллический дисплей (ЖК) работает по принципу от­лич­но­му от ЭЛТ-монитора. У ЖК-дисплея нет паузы после каждого об­но­в­ле­ния кадра, так как он просто меняет структуру жид­ко­кри­с­та­л­ли­чес­кого вещества для отображения каждой последующей картинки, и его яркость остается постоянной вне зависимости от частоты об­но­в­ле­ния входящего сигнала.

Понятие «частота обновления» сыграло значимую роль в формировании современного процесса кодирования цифрового сигнала. Но, прежде чем перейти к этому моменту, мы хотели бы подробнее рассказать, чем отличаются частота кадров кодированного сигнала и частота обновления необработанного сигнала.

Частота кадров: преимущество в кодировании.

На самом деле кодированный видеосигнал довольно сильно отличается от необработанного видеосигнала, хотя бы потому, что не зависит от таких физических предметов реального мира, как электронные пушки.

Рассмотрим процесс кодирования сигнала без сжатия. Например, для необработанного сигнала с параметрами 1080 p и 60 fps общий битрейт будет следующим: Разрешение по вертикали × разрешение по горизонтали × кадры в секунду × число битов на пиксель = 1920 × 1080 × 60 × 24 = 2,985,984,000 битов в секунду

… или примерно 356 Мбайт/сек.

Тогда можно легко посчитать, что одна минута несжатого видео будет весить около 21 Гб. Очевидно, что такой объем данных нецелесообразно использовать для хранения, а уж тем более проблематично транслировать через интернет. Зато после кодирования и сжатия то же самое видео без потери качества составит около 1.5 Мбайт/сек (

Для сокращения размера данных, кодированное видео должно предусматривать сжатие цветового пространства. (Для этого используется аппаратное или программное кодирование, как например, в многофункциональной системе Epiphan Pearl.) На­п­ри­мер, изменение цветового пространства с RGB24 на YUV420 сокращает число эффективных битов на пиксель с 24 до 12.

После того как процесс кодирования завершен, становится видно, что полученные данные значительно сокращают необходимый объем свободного места на жестком диске и позволяют задействовать меньшую пропускную способность сети при передаче через интернет.

Больше кадров – не значит лучше!

При захвате и кодировании необработанного видеосигнала частота кадров на выходе может не совпадать с первоначальной частотой обновления. Устройства Epiphan для захвата (а также для трансляции и записи) видеосигнала, такие как AV.io HD, работают практически со всеми стандартами сигналов, но из-за ограничений пропускной способности кабеля USB 3.0 кодированный сигнал в результате преобразования будет иметь более низкую частоту кадров. Например, наши карты захвата могут принимать HDMI сигнал с параметрами 1080p и 120 Гц, но вы не сможете в результате получить 120 fps, а вот 60 fps уже гораздо вероятнее.

И сколько же кадров в секунду считается достаточным? Это зависит от многих факторов! Большее число fps не всегда оказывается лучше. Просто потому, что параметр 60 Гц не означает, что вам нужна частота 60 fps для записи или трансляции – это напрямую зависит от характера видео-контента.

Проще всего это пояснить на примере фильмов. Стандартная частота кадров составляет всего 24 fps, и большинство фильмов стандарта Blu-ray (современный стандарт высочайшего качества для домашних кинотеатров) также использует эту частоту. Интересно, что в настоящее время киноиндустрия как раз тестирует возможности использования более высокой частоты кадров. Фильм «Хоббит: Нежданное путешествие» режиссера Питера Джексона стал первым фильмом, в котором используется частота 48 fps, что вызвало весьма неоднозначные отзывы критиков и зрителей.

Многие гуру от кино утверждали, что переход от стандартных 24 fps к более высокому параметру 48 fps сделал фильм слишком реалистичным, практически стирая грань между правдой и вымыслом. В случае с фильмами (или иным видео по скорости аналогичному фильму) частота кадров 24 fps является наиболее предпочтительной и считается золотым стандартом для DVD и Blu-ray.

Читайте также:  Мошенники по телефону просят сказать слово да

Другой пример типичного использования низкой частоты кадров – это показ относительно статичного видео-контента, как например, слайды презентации. Если кроме презентации больше ничего не демонстрируется, то не будет существенной разницы между 30 fps и, скажем, 10 fps, так как изображение полностью меняется всего один раз за несколько минут или секунд, а в остальное время остается статичным. В случае, если это никак не сказывается на результате для зрителя, снижение частоты кадров может помочь значительно уменьшить трафик, размер файла для хранения на жестком диске, а также нагрузку на процессор ПК.

Более высокие показатели, такие как 60 fps, успешно применяются в сфере визуальных СМИ, где изменения происходят на высокой скорости , и где нужно показать каждую деталь в мельчайших подробностях. Кроме этого, не стоит забывать о динамичных видах спорта и экшн видео-играх – в этих случаях кодирование с более высокими параметрами частоты кадра не даст зрителю упустить ни одного момента.

Подводя итоги.

Теперь вы знаете, что это такое – частота кадров и частота обновления; два термина, которые относятся к числу изображений, показываемых в секунду, но которые при этом принципиально отличаются дру г от друга. Частота обновления берет свое начало на этапе появления ЭЛТ-мониторов и выражает число изображений в секунду для необработанного видеосигнала, в то время как частота кадров касается непосредственно кодированного сигнала и может быть задана пользователем в зависимости от характера видео-контента.

Мы будем очень рады, если эта статья станет для вас полезной и позволит вам лучше ориентироваться в технических терминах.

Частота кадров и частота обновления: в чём разница?

В Отдел Технической поддержки компании Epiphan периодически поступают вопросы от покупателей касательно разницы между частотой кадров и частотой обновления. Обычно такие вопросы появляются при обсуждении совместимости продуктов Epiphan с различными типами видеосигналов, и, к сожалению, нередко возникает путаница из-за неправильной трактовки этих понятий. В этой статье мы хотели бы приоткрыть завесу тайны и объяснить, в чем разница между этими схожими, но по сути различными терминами.

Понятно, почему возникает путаница: и частота обновления, и частота кадров показывают количество сменяемых кадров за единицу времени (общепринятая единица измерения — кадры в секунду). Например, сигнал с частотой обновления 60 Гц и сигнал с частотой кадров 60 fps состоят из 60 изображений, сменивших друг друга за 1 секунду. И, тем не менее, это не одно и то же!

Термин частота обновления применяется к видеосигналам, таким как HDMI™, VGA, DVI и т.п., в то время как термин частота кадров применяется к кодированным видеозаписям , таким как AVI файл или потоковая трансляция в YouTube.

Частота обновления: с чего всё началось.

Для лучшего понимания разницы между этими двумя терминами, мы должны обратиться к понятию «частота обновления», которое изначально было неразрывно связано с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) телевизионного или компьютерного монитора. ЭЛТ-монитор представляет собой стеклянную вакуумную трубку, т.е. полость, внутри которой полностью удален воздух. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором. Люминофор — это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, которая испускает поток электронов сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками.

Электронный луч проходит последовательно по всем точкам экрана слева направо и сверху вниз, формируя изображение, или кадр. Количество возможных изменений изображения в секунду называется частотой обновления и измеряется в Герцах (Гц).

Спустившись до нижней кромки экрана, электронный луч быстро возвращается в левый верхний угол, чтобы начать прорисовку нового кадра изображения. Пауза между обновлениями называется «интервал гашения». В исправных мониторах обратный ход луча незаметен. Но иногда можно видеть, что монитор «мерцает». В этом виновата низкая частота обновления, обычно менее 80 Гц.

Жидкокристаллический дисплей (ЖК) работает по принципу от­лич­но­му от ЭЛТ-монитора. У ЖК-дисплея нет паузы после каждого об­но­в­ле­ния кадра, так как он просто меняет структуру жид­ко­кри­с­та­л­ли­чес­кого вещества для отображения каждой последующей картинки, и его яркость остается постоянной вне зависимости от частоты об­но­в­ле­ния входящего сигнала.

Понятие «частота обновления» сыграло значимую роль в формировании современного процесса кодирования цифрового сигнала. Но, прежде чем перейти к этому моменту, мы хотели бы подробнее рассказать, чем отличаются частота кадров кодированного сигнала и частота обновления необработанного сигнала.

Частота кадров: преимущество в кодировании.

На самом деле кодированный видеосигнал довольно сильно отличается от необработанного видеосигнала, хотя бы потому, что не зависит от таких физических предметов реального мира, как электронные пушки.

Рассмотрим процесс кодирования сигнала без сжатия. Например, для необработанного сигнала с параметрами 1080 p и 60 fps общий битрейт будет следующим: Разрешение по вертикали × разрешение по горизонтали × кадры в секунду × число битов на пиксель = 1920 × 1080 × 60 × 24 = 2,985,984,000 битов в секунду

… или примерно 356 Мбайт/сек.

Тогда можно легко посчитать, что одна минута несжатого видео будет весить около 21 Гб. Очевидно, что такой объем данных нецелесообразно использовать для хранения, а уж тем более проблематично транслировать через интернет. Зато после кодирования и сжатия то же самое видео без потери качества составит около 1.5 Мбайт/сек (

Для сокращения размера данных, кодированное видео должно предусматривать сжатие цветового пространства. (Для этого используется аппаратное или программное кодирование, как например, в многофункциональной системе Epiphan Pearl.) На­п­ри­мер, изменение цветового пространства с RGB24 на YUV420 сокращает число эффективных битов на пиксель с 24 до 12.

Читайте также:  Построение трехмерной поверхности в excel

После того как процесс кодирования завершен, становится видно, что полученные данные значительно сокращают необходимый объем свободного места на жестком диске и позволяют задействовать меньшую пропускную способность сети при передаче через интернет.

Больше кадров – не значит лучше!

При захвате и кодировании необработанного видеосигнала частота кадров на выходе может не совпадать с первоначальной частотой обновления. Устройства Epiphan для захвата (а также для трансляции и записи) видеосигнала, такие как AV.io HD, работают практически со всеми стандартами сигналов, но из-за ограничений пропускной способности кабеля USB 3.0 кодированный сигнал в результате преобразования будет иметь более низкую частоту кадров. Например, наши карты захвата могут принимать HDMI сигнал с параметрами 1080p и 120 Гц, но вы не сможете в результате получить 120 fps, а вот 60 fps уже гораздо вероятнее.

И сколько же кадров в секунду считается достаточным? Это зависит от многих факторов! Большее число fps не всегда оказывается лучше. Просто потому, что параметр 60 Гц не означает, что вам нужна частота 60 fps для записи или трансляции – это напрямую зависит от характера видео-контента.

Проще всего это пояснить на примере фильмов. Стандартная частота кадров составляет всего 24 fps, и большинство фильмов стандарта Blu-ray (современный стандарт высочайшего качества для домашних кинотеатров) также использует эту частоту. Интересно, что в настоящее время киноиндустрия как раз тестирует возможности использования более высокой частоты кадров. Фильм «Хоббит: Нежданное путешествие» режиссера Питера Джексона стал первым фильмом, в котором используется частота 48 fps, что вызвало весьма неоднозначные отзывы критиков и зрителей.

Многие гуру от кино утверждали, что переход от стандартных 24 fps к более высокому параметру 48 fps сделал фильм слишком реалистичным, практически стирая грань между правдой и вымыслом. В случае с фильмами (или иным видео по скорости аналогичному фильму) частота кадров 24 fps является наиболее предпочтительной и считается золотым стандартом для DVD и Blu-ray.

Другой пример типичного использования низкой частоты кадров – это показ относительно статичного видео-контента, как например, слайды презентации. Если кроме презентации больше ничего не демонстрируется, то не будет существенной разницы между 30 fps и, скажем, 10 fps, так как изображение полностью меняется всего один раз за несколько минут или секунд, а в остальное время остается статичным. В случае, если это никак не сказывается на результате для зрителя, снижение частоты кадров может помочь значительно уменьшить трафик, размер файла для хранения на жестком диске, а также нагрузку на процессор ПК.

Более высокие показатели, такие как 60 fps, успешно применяются в сфере визуальных СМИ, где изменения происходят на высокой скорости , и где нужно показать каждую деталь в мельчайших подробностях. Кроме этого, не стоит забывать о динамичных видах спорта и экшн видео-играх – в этих случаях кодирование с более высокими параметрами частоты кадра не даст зрителю упустить ни одного момента.

Подводя итоги.

Теперь вы знаете, что это такое – частота кадров и частота обновления; два термина, которые относятся к числу изображений, показываемых в секунду, но которые при этом принципиально отличаются дру г от друга. Частота обновления берет свое начало на этапе появления ЭЛТ-мониторов и выражает число изображений в секунду для необработанного видеосигнала, в то время как частота кадров касается непосредственно кодированного сигнала и может быть задана пользователем в зависимости от характера видео-контента.

Мы будем очень рады, если эта статья станет для вас полезной и позволит вам лучше ориентироваться в технических терминах.

Здравствуйте, мои уважаемые читатели и я, как говорили раньше, «рад видеть вас, у ваших голубых экранов»! Ведь вы наверняка читаете эту страницу с монитора компьютера или со смартфона. Такое приветствие я выбрал не случайно, ведь предметом обсуждения в этой статье будет важный параметр. Вобщем поговорим о том, что такое частота обновления экрана.

Особенности визуального восприятия

Чтобы вы себе ясно представляли, о чем идет речь, я предлагаю небольшую порцию базовых теоретических знаний. Как вы знаете, любой искусственно созданный видеоряд состоит из отдельных кадров. Быстрая смена которых создает эффект движущихся объектов. Этот принцип использовался еще до создания кино в различных развлекающих устройствах.

Он сохранился и спустя сто с лишним лет: сейчас лучшие голливудские фильмы с многомиллионным бюджетом, и популярные компьютерные игры, окунающие нас в потрясающий мир виртуальной реальности, так же выводятся на экраны покадрово. Существенно поменялось только качество картинки.

Я бы не стал обвинять изобретателей в том, что за столько лет технического прогресса они ничего принципиально нового в этой технологии не придумали. Ведь в ее основе лежит физиологическая особенность способности нашего организма воспринимать зрительные образы.

В нашем глазу имеются рецепторы (колбочки и палочки), которые, при попадании на них света запускают химическую реакцию превращения зрительных пигментов йодопсина и родопсина в вещества, воздействующие на нервные окончания.

Те, в свою очередь, посылают импульс к нервным клеткам головного мозга, где вся информация обрабатывается и используется для формирования зрительного образа. Надеюсь, вы понимаете, что мгновенно все это произойти не может.

Со временем ученые провели опыты и установили, что для того, чтобы сменяющиеся изображения воспринимались как движущийся объект, их надо показывать с частотой не реже, чем три кадра в секунду. С другой стороны, слишком быстрая смена не позволит уловить изменения в образе и здесь предельной величиной восприятия является интервал в 20 миллисекунд (что соответствует 1000 мс : 20 = 50 Герц).

Читайте также:  Найти сднф и скнф булевой функции

Вот мы и приблизились к конкретным цифрам, от которых я собираюсь отталкиваться в дальнейшем изложении темы. Ну а вы, уже будете знать, почему частота обновления экрана измеряется где-то в пределах этого значения (а не 15 или, например, 670 Гц).

Подбор частоты кадров для кино и техники

Итак, продолжим. Кинотехнологи определили для себя, что 24 кадра в секунду, это как раз то, что обеспечит качественную и приятную картинку. Но с появлением телевизоров данное значение пришлось подкорректировать под параметры электропитания устройств. Учитывая то, что в Европе частота тока в сети 50 Гц, а в США – 60 Гц, частота отображения телевизионных кадров была определена как кратная величина: 25 и 30 кадровсекунду соответственно.

Это сейчас, в жидкокристаллических мониторах можно выводить на экран весь кадр сразу. А вот в ламповых кинескопах использовалась технология развёртки изображения по строкам. Это обусловлено тем, что электронный луч должен последовательно пройтись по всем точкам экрана и лучше всего это делать построчно.

Но к тому времени, пока он доходил к низу, верхние элементы начинали затухать, поэтому изначально была предложена чересстрочная развертка, при котором изображение разбивалось на четные и нечетные строки, отображение которых занимало меньше времени.

Такая технология имела и свои недостатки, касающиеся качества изображения и безопасности для глаз. И если для ТВ-сигнала оно было еще приемлемым, то для использования экранов с ЭЛТ в роли компьютерного монитора этого оказалось недостаточно.

Прогресс и появление ЖК мониторов

Со временем электротехнические технологии существенно продвинулись вперед:

  • луч теперь мог сканировать весь экран за 20 мс, развертка, как и планировалась изначально, стала прогрессивной (без разделения кадра) и частота обновления экрана монитора приблизилась к 50 Гц;
  • появились кинескопы с диагональю более 1 м, их поверхность стала идеально плоской, а за одну секунду удалось выводить на них 120 отдельных изображений;
  • ужесточались требования к разрешению картинки;
  • активно развивались новые стандарты передачи видеопотока;
  • появлялись новые, более реалистичные компьютерные игры и фильмы в формате FullDH, 4К.

И, конечно, огромным достижением прогресса явилось создание и широкое распространение жидкокристаллических экранов, ставших основой для телевизоров и компьютерных мониторов. Существенным их отличием от кинескопных моделей было уменьшение габаритов и вывод картинки на экран цельным кадром, что дало возможность ускорить данный процесс.

Соответственно, важным параметром работы ЖК экрана стало время отклика пикселя, за которое он мог изменить свою яркость, а значит подготовиться к созданию нового изображения. По этому показателю в 3 — 5 мс, лучшими оказались TN матрицы. Другие типы LCD экранов (IPS, VA) хоть и не достигли таких значений, но также показывали неплохие результаты.

А теперь вы сами подсчитайте, какая частота обновления может быть у TN экрана:

1000 мс : 4 = 250 Гц. Впечатляет? Безусловно, чем выше, тем лучше.

Особенности цифрового видеопотока

Однако, спросите вы, зачем все это? Ведь наш глаз, как мы уже сказали, не успеет обработать такую частую смену изображений. Конечно, это так. Но я хочу рассказать вам еще несколько интересных вещей, связанных с отображением видео и, возможно это прояснит ситуацию.

С появлением ЖК экранов стали отдельно выделять:

  • Частоту обновления экрана, которая является технической характеристикой электронного устройства вывода и важным параметром интерфейса передачи видеопотока (HDMI, DisplayPort, DVI, SCART, VGA);

  • Частоту кадров или fps, которая применяется исключительно как параметр самого видео контента. Это может быть ролик на YouTube, динамически изменяющаяся сцена в кибер-игре, фильм на DVD или Blu-ray диске, а так же сигнал цифрового телевидения.

Кстати о фильмах. До определенного момента большинство работ, представленных в самом лучшем по качеству формате Blu-ray, имели стандартные для кино 24 fps. Только с 2012 года в фильме «Хоббит: Нежданное путешествие» с помощью специальных камер RED Epic удалось получить видео с 48 кадрами в секунду. И это считается огромным успехом, ведь по словам экспертов картинка получилась более плавная.

Самыми требовательными к частоте кадров на сегодня являются киберспортсмены. Скоростная смена сцен в динамических шутерах или в MOBA позволяет максимально окунуться в созданное разработчиками виртуальное пространство. В онлайн играх fps может быть более 60 при использовании качественного Интернета. А в сражения по локальной сети он еще выше.

Я специально отвлекся на частоту кадров, чтобы вы поняли, что возможности современных экранов по частоте обновления намного выше. И их грех не использовать. В некоторых случаях это делается это с помощью цифровой обработки смежных кадров и создания промежуточного изображения. Увидеть разницу при этом может не каждый. Да и то, если поставить рядом два монитора и исходным и обработанным контентом.

И еще, к вопросу о том, влияет ли ФПС на качество отображаемого видео. Можно создать фильм в формате 8К с 120 fps. Но если у вас устаревший интерфейс передачи сигнала или слабая аппаратная часть, то справиться с обработкой такого объемного цифрового потока они не смогут.

Безусловно, прогресс развивается и решения, позволяющие максимально использовать высокую частоту обновления экрана, уже существуют. Но мне кажется, их развитее не будет уже столь активным. Ведь по этому параметру технологии вплотную приблизились к возможностям нашего организма. Остается одна надежда на препарат, который ускорит реакцию в рецепторах нашего глаза, и мы сможем быстрее различать отдельные кадры.

На этой оптимистично-фантастической ноте я закончу свой рассказ. Надеюсь, вы теперь стали опытнее и это поможет вам в будущем не попасться на маркетинговые уловки продавцов, связанные с частотой обновления экрана телевизоров и мониторов. До скорых встреч в новых темах моего блога, всем удачи!

Ссылка на основную публикацию
Функция overdrive в мониторе
Технология компенсации времени отклика LCD-матрицы, известная как Overdrive (у каждого производителя она имеет свое фирменное название) обеспечивает существенное ускорение переключения...
Формула рандома в паскале
Здравствуйте, уважаемые читатели нашего сайта. Сегодня мы рассмотрим две полезные процедуры в паскале - Random и Randomize.И опять я начну...
Формула расчета мощности конденсатора
Реактивная мощность обусловлена способностью реактивных элементов накапливать и отдавать электрическую или магнитную энергию. Eмкостная нагрузка в цепи переменного тока за...
Функция еош в excel
Всем добрый день! Эта статья посвящается вопросу, как можно избавится от ошибки в результате вычисления, так как это делает функция...
Adblock detector