Вітаю, мої шановні читачі і я, як говорили раніше, «радий бачити вас, біля ваших блакитних екранів»! Адже ви напевно читаєте цю сторінку з монітора комп'ютера або зі смартфона. Таке привітання я вибрав не випадково, адже предметом обговорення в цій статті буде важливий параметр. Загалом поговоримо про те, що таке частота оновлення екрану.
Чому так важливий цей параметр
Давайте заглибимося в першу чергу в знання про реакцію людського ока на об'єкти, на світло і на колір. У наших очах існують два типи клітин, що реагують на світло (фоторецептори). Це так звані колбочки і палички. Колбочки відповідають за колір, і мають підвищену інертність. Палички, в свою чергу, відповідають за тон (чорно-біле) і їх інертність помітно нижче. Так, у центрі очі переважають колбочки, які допомагають сфокусуватися на об'єкті. А на периферії відповідно палички, що дозволяє вловити найдрібніший рух «боковим зором». Але ці принципи діють в навколишньому середовищі. А ось коли ми дивимося на дисплей, справи йдуть інакше.
На екрані при перегляді відео або при запуску ігор, ми фокусуємося за допомогою колбочок, які більш інертні. Тобто потрібна певна частота зміни картинок для того, щоб їх очерёдность сприймалася оком як рух.
Для відео мінімальна частота зміни кадрів становить 24 fps. При таких значеннях око вже не сприймає «слайд-шоу» і бачить цілком плавний відеоряд. Природно, чим більше кадрів в секунду, тим більш плавно виглядає відео.
З приводу ігор же все йде по-іншому. В одному кадрі, знятому камерою, охоплюється все, що відбувається в полі зору об'єктива в реальному часі. В іграх же всі об'єкти на кадрі чітко прописані. І тому потрібно, куди більше значення fps. Це потрібно для того, щоб встигати змінювати ці кадри так, щоб око не помітило чітко прописаних позицій об'єктів.
Низька тактова частота монітора призводить до того, що високі показники fps не встигають оброблятися, і це тягне до «слайд-шоу». Тобто, утворення спотворених шлейфів при зміні кадрів і появі помилкових кольорів. Все це буде відбуватися швидко. Але нашим очам від цього легше не стане. І тому оптимальна величина частоти оновлення екрану дуже важлива.
Що таке частота екрану?
Монітор комп'ютера або екран телевізора працює за принципом послідовності кадрів. Тобто приблизно так, як кінопроектор. Частота кадрів при відтворенні фільму - близько 25-30. У випадку з монітором ПК або екраном телевізора даний показник повинен бути вище, так як вибудовувана картинка набагато складніше, ніж відеоряд на плівці. Загальне правило - чим більше показник частоти, тим чіткіше зображення і тим приємніше дивитися на екран.
Яка частота оновлення монітора краща
Отже, ми з'ясували, що частота оновлення екрану впливає на частоту зміни кадрів, яка так важлива нашим очам. Для того щоб око повністю обробило кадр, потрібно приблизно 20 мс. А звідси вираховуємо оптимальне значення fps як у відео, так і в іграх - 50 кадрів на секунду.
А зараз візьмемо стандартний монітор з частотою оновлення 60 Гц. Здавалося б, цього навіть більше ніж потрібно, але це не так. Не варто забувати про те, що у дисплеїв є ще й час відгуку. Тому щоб встигнути поміняти, наприклад, колір у кадрі, біля такого екрану піде 34 мс. Таким чином, матриця не встигатиме реагувати на зміну кадрів. І в динамічних сценах ми будемо спостерігати помилкові кольори та інші неприємні «артефакти».
А зараз візьмемо монітор, де частота розгортки екрану становить 120 Гц. Неважко здогадатися, що різниця буде очевидна. Навіть якщо просто спробувати швидко згорнути і розгорнути будь-яке вікно, ми побачимо, що «артефактів» стало помітно менше. Запустимо відео або гру і будемо спостерігати зменшення помилкових кольорів до мінімуму. А також пропадуть спотворення і шлейфи.
Можна взяти монітор і з тактовою частотою 240 Гц для максимальної якості відео. Але не варто забувати про те, що і відеокарта повинна відповідати певним параметрам. На більш слабких машинах ви просто не помітите різниці з 120 Гц. І при цьому витратите на новий екран чималу суму.
Таким чином, значення розгортки в 120 Гц буде оптимальним.
Ілюзія руху
Історія про почуття зору, сприйняття кадрів і частоти оновлення, розмитість рухомого об'єкта і телевізійні екрани.
(також див. переклад статті того ж автора «Ілюзія швидкості» - прим. пер.) Ви могли чути термінкадри в секунду (FPS), і що 60 FPS - дійсно хороший орієнтир для будь-якої анімації. Але більшість консольних ігор йдуть на 30 FPS, а кінофільми зазвичай записують на 24 FPS, так навіщо ж нам прагнути до 60 FPS?
Ранні часи кіновиробництва
Зйомки голлівудського фільму 1950 року «Юлій Цезар» з Чарлтоном Хестоном Коли перші кінематографісти почали знімати кіно, багато відкриттів робилися не науковим методом, а шляхом проб і помилок. Перші камери і проектори керувалися вручну, а плівка була дуже дорогою - настільки дорогою, що при стежці намагалися використовувати найменшу можливу частоту кадрів, лише б заощадити плівку. Цей поріг зазвичай знаходився між 16 і 24 FPS. Коли на фізичну плівку наклали звук (аудіотрек) і відтворювали його одночасно з відео, то кероване вручну відтворення стало проблемою. З'ясувалося, що люди нормально сприймають змінний фреймрейт для відео, але не для звуку (коли змінюється і темп, і висота тону), тож кінематографістам довелося вибрати постійну швидкість для того й іншого. Вибрали 24 FPS, і зараз, через майже сто років, він залишається стандартом у кіно. (У телебаченні частоту кадрів довелося злегка змінити через те, як ЕЛТ-телевізори синхронізуються з частотою електромережі).
Кадри і людське око
Але якщо 24 FPS ледве прийнятний для кіно, то який оптимальний фреймрейт? Це хитре питання, тому що оптимальної частоти кадрів немає.
Сприйняття руху - це процес виведення швидкості і напрямку елементів сцени на підставі зорових, вестибулярних і пропріоцептивних відчуттів. Хоча процес здається простим для більшості спостерігачів, він виявився складною проблемою з обчислювальної точки зору і надзвичайно важко пояснюваним з точки зору нейронної обробки. Вікіпедія Око - це не камера. Він не сприймає рух як серію кадрів. Він сприймає безперервний потік інформації, а не набір окремих "