Частота 120 гц что это
Что такое частота обновления экрана монитора и как она влияет на восприятие
Содержание
Содержание
Частота обновления экрана — один из самых неоднозначных параметров монитора. Одни утверждают, что чем она выше, тем лучше, а малая частота снижает качество изображения и вредит зрению. Другие уверены, что высокая частота — это для тех, кому деньги девать некуда, и что глаз все равно не различает частоту выше 25 Гц. Истина, как всегда, где-то посредине.
Что такое частота обновления экрана?
Вне зависимости от того, что мы видим на экране — статичную картинку или динамичный видеоролик — монитор постоянно выводит на экран серию изображений. Просто в первом случае все кадры будут более-менее одинаковы, а во втором расположение деталей на экране будет меняться от кадра к кадру, создавая иллюзию движения. Частота же смены кадров и есть «частота обновления экрана».
Совсем как в кино, поэтому многие вспоминают про стандартные для кинофильмов 24 кадра в секунду, т.е. 24 Гц. Если в кинотеатре никто не жалуется на «низкую частоту обновления», так зачем на мониторе нужно больше?
Существует устойчивый миф, что 24 Гц — это максимальная частота, воспринимаемая человеческим глазом. И что именно поэтому выбран такой стандарт для кино, а более высокая частота кадров просто не имеет смысла.
Развеять этот миф очень просто — достаточно запустить на компьютере какую-нибудь игру, позволяющую задавать скорость вывода кадров на экран (FPS). Игру лучше выбрать попроще, чтобы видеосистема уверенно обеспечивала высокий FPS. Попробуйте выставить в ней сначала FPS 24 и понаблюдать, а потом выше — например, 50. В динамичных сценах разница будет очевидна.
В кино это не так заметно из-за того, что каждый кадр фильма снимается с некоторой выдержкой, поэтому движущиеся объекты будут смазаны. Это смягчает переход от кадра к кадру и дополнительно «убеждает» наш мозг в том, что объект движется.
Кстати, многие игры также научились «смазывать» объекты, обеспечивая более плавное движение при невысоком FPS. Этот эффект называется motion blur. А частота кадров в кино была выбрана скорее из экономических показателей: меньше частота кадров — короче пленка и проще механика киноаппарата и проектора. Нужна была частота, которая обеспечивает более-менее плавное движение на экране, но при этом не требует больших затрат. Почему именно 24? Потому что при такой частоте минутный расход пленки составлял ровно 30 ярдов, что упрощало расчет количества пленки и, соответственно, бюджета съемок.
60 Гц — мало или достаточно?
Еще один миф, связанный с частотой обновления экрана, — это вред для глаз. Дескать, мониторы с низкой частотой обновления мерцают, что ведет к усталости глаз и, в перспективе, даже к заболеваниям. Следует признать, что это не совсем миф — мерцающее изображение действительно вредно для зрения. И мониторы действительно могут мерцать. Вот только это никак не связано с частотой обновления экрана.
Раньше, когда все мониторы делались на основе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ), причиной мерцания экрана действительно была частота обновления. В ЭЛТ люминофор на экране светится только в момент «пробегания» по нему электронного луча. Поэтому чем меньше была «частота монитора», тем заметнее мерцал экран. 60 Гц для такого монитора было совершенно недостаточно.
Однако изображение на экране ЖК-монитора не гаснет в промежутке между обновлениями кадров. Да, на некоторых мониторах заметно мерцание, но не из-за обновления экрана, а из-за режима работы ламп подсветки. Фактически, на статичном изображении нет никакой разницы между мониторами с частотой обновления в 60 Гц и 200 Гц. Если вы используете монитор для работы, в высокой частоте нет необходимости. 60 Гц вполне достаточно.
Не требуется высокая частота и в том случае, если вы любите смотреть видео на экране монитора. Несмотря на то, что кинопленка уже стала историей, стандарт в 24 кадра в секунду остается основным для видеоконтента. Качественное видео иногда снимают с частотой в 60 кадров/сек, а вот большая частота кадров встречается редко. Причины примерно те же, что и сто лет назад: чем больше частота кадров, тем больше объем файла и выше требования к камере и к производительности процессора плеера. Поэтому нет никакого смысла в мониторе с частотой обновления больше 60 Гц, если он нужен вам для просмотров фильмов. По крайней мере, пока.
Кому же нужна высокая частота?
В абзаце, где шла речь о 24 кадрах, не зря упоминалась компьютерная игра. Именно в динамичных играх наиболее заметно влияние частоты обновления. Но если вы любите после работы «погонять в танчики», не спешите бежать в магазин за 240-герцовым монитором. Сначала определитесь, действительно ли вам нужна высокая частота обновления.
А вот киберспортсменам высокая частота обновления действительно важна. Игрок с монитором на 100 Гц получает реальное преимущество перед теми, кто «сидит» на 60 герцах. Именно по этой причине появляются мониторы с частотой 240, 280 и даже 360 Гц.
Впрочем, не все способны воспользоваться эффектом от увеличения частоты обновления. Исследования показали, что мозгу достаточно 13 мс на то, чтобы распознать изображение, но вот на то, чтобы правильно отреагировать на полученный кадр, может потребоваться в десятки раз больше времени. Не стоит рассчитывать, что, сменив монитор, вы сразу и многократно улучшите свои игровые показатели.
Частота обновления и вертикальная синхронизация
Еще один аргумент в пользу высокой частоты обновления — с ее помощью можно устранить влияние рассинхронизации частоты обновления и FPS игры. Поскольку эти числа часто не совпадают, может случиться так, что перерисовка кадра игры попадет на момент обновления экрана. В итоге на одну половину экрана будет выведен предыдущий кадр, а на другую половину — последующий.
Если кадры сильно отличаются (например, когда игрок быстро движется или крутится на месте), на экране будут заметны неприятные рывки изображения. Переход на большую частоту не избавит от этого явления, но оно станет куда менее заметным за счет того, что «резаный» кадр будет демонстрироваться намного меньше.
Некоторые мониторы предлагают решить эту проблему без увеличения частоты обновления — при помощи технологий (G-Sync, V-Sync и Freesync), подгоняющих перерисовку кадра к обновлению экрана.
Но и в этом решении есть минусы. Во-первых, технология должна поддерживаться как монитором, так и игрой. Во-вторых, при работе V-sync могут теряться некоторые кадры, что не нравится киберспортсменам.
Частота обновления и время отклика
Время отклика — это период, который требуется пикселям экрана для изменения цвета после получения соответствующей команды. Очевидно, что этот параметр связан с частотой обновления экрана: за время между сменами кадров экран должен не только успеть перерисоваться, но и некоторое время экспонироваться. К примеру, на частоте 100 Гц время демонстрации каждого кадра составляет 10 мс (1000 мс /100 Гц). Если время отклика монитора больше, то нет никакой пользы от высокой частоты обновления, даже наоборот — будет некоторый вред. Когда время отклика сравнимо со временем экспозиции кадра, в динамичных сценах пиксели не успевают «набрать» цвет и правильных цветов на экране вы просто не увидите. Зато заметите «след» старого изображения, отображающегося одновременно с новым.
Поэтому, выбирая монитор с высокой частотой обновления, смотрите, чтобы время отклика у него было минимальным и хотя бы не превышало интервал, необходимый на перерисовку кадра (1000 / частота в Гц).
Выводы
Высокая частота обновления монитора — это не то, что требуется каждому. Если вы не проводите часы за 3D-шутерами или симуляторами, вряд вы вообще ощутите эффект от увеличения частоты обновления. А вот киберспортсменам высокая частота обновления монитора даст реальное преимущество. Да и просто любители динамичных игр почти наверняка (если позволит производительность системы) заметят улучшение игрового процесса, которое последует за увеличением частоты.
Дисплеи с высокой частотой обновления вошли в моду. Производители смартфонов и фанаты гаджетов говорят о более быстрых и плавных экранах, работающих на частоте 90, 120 или даже 144 Гц. Большинство производителей устройств не только стремятся к более высокой частоте обновления, но также используют этот параметр в качестве индикатора лучшего качества дисплея. Теперь этот параметр используется и маркетологами, чтобы подчеркнуть удобства, которые получает владелец смартфона с таким экраном.
Производители мониторов для ПК уже несколько лет привлекают пользователей высокой частотой обновления экранов. Когда речь заходит о смартфонах, более высокая, чем обычно, частота обновления является относительно новой функцией, на которую ещё недавно не обращали особого внимания. Так продолжалось до запуска OnePlus 7 Pro в прошлом году, когда частота обновления экрана стала объектом внимания энтузиастов. OnePlus 7 Pro был запущен с дисплеем с частотой 90 Гц, что на 50% превышало стандарт 60 Гц.
С тех пор многие производители смартфонов, включая Google, Samsung, Realme, Xiaomi, OPPO, Vivo и других, последовали их примеру и представили более плавно работающие экраны в своих флагманах и даже устройствах среднего класса.
Хотя OnePlus удалось вызвать у потребителей интерес к более высокой частоте обновления, компания Razer, производитель оборудования для ПК, представила дисплей с частотой 120 Гц на Razer Phone первого поколения ещё за год до OnePlus. Но и Razer, оказывается, не была первой: фактически эту идею впервые использовала японская Sharp, которая представила смартфон с дисплеем 120 Гц в 2015 году.
Но прежде чем мы рассмотрим популярные смартфоны, выпущенные с частотой обновления выше 60 Гц, следует объяснить сам этот параметр.
Что такое частота обновления?
Стандартная частота обновления для большинства телевизоров, мониторов ПК и дисплеев смартфонов составляет 60 Гц. Частота обновления 60 Гц означает, что дисплей обновляется 60 раз в секунду. Другими словами, изображение на дисплее обновляется полностью каждые 16.67 миллисекунды (мс). Этот промежуток времени, в течение которого на экране находится один кадр, называется его временем обновления. Таким образом, время обновления обратно пропорционально частоте обновления.
Соответственно дисплей с частотой 90 Гц обновляется 90 раз в секунду, а дисплей с частотой 120 Гц обновляется 120 раз в секунду. Следовательно, экраны с частотой 90 Гц и 120 Гц имеют меньшие значения времени обновления – 11.11 мс и 8.33 мс. Значит, смартфон с дисплеем с более высокой частотой обновления должен быть в состоянии справиться с увеличением количества пикселей в секунду.
Но люди не могут зрительно воспринимать эти мгновенные изменения. Тогда что делает переход с 60 Гц на 90 Гц, 120 Гц или 144 Гц плюсом?
90, 120 или 144 Гц: преимущества высокой частоты обновления
Ответ на поставленный выше вопрос заключается в анимации. Да, мы не можем увидеть ни одного отдельного обновлённого кадра, но мы определённо можем увидеть более плавную последовательность кадров на дисплее смартфона. При обновлении дисплея с частотой 90 Гц при воспроизведении той же анимации отображается в 1,5 раза, или на 50%, больше кадров по сравнению с дисплеем с частотой 60 Гц. В результате дополнительных кадров движение во время анимации выглядит более плавным на дисплее с частотой 90 Гц или 120 Гц.
Это не означает, что более высокая частота обновления экрана влияет на скорость анимации. Думайте об этом как о разнице между просмотром видео, записанного с частотой 24 или 30fps, и 60fps на YouTube.
Минусы высокой частоты обновления
Как частота обновления стала трендом?
Бум спроса на экраны с более высокой частотой обновления начался после запуска OnePlus 7 Pro, что отодвинуло на второй план идеи Sharp и Razer. После OnePlus 7 Pro появились и другие смартфоны с экранами 90 Гц:, Pixel 4 и 4XL, Nubia Red Magic 3, OnePlus 7T и OnePlus 7T Pro, OPPO Reno3 Pro и Realme X2 Pro. ASUS опередила своих конкурентов, представив первый AMOLED-экран с частотой 120 Гц в ROG Phone II, завершив состязание дисплеев с высокой частотой обновления, происходившее в 2019 году.
Эта технология теперь гораздо более распространена на смартфонах, чем на момент запуска OnePlus 7 Pro. Тем не менее, производители устройств говоря о более высокой частоте обновления, не объясняют, что на самом деле приводит к более плавной работе экранов. Ниже мы опишем, как это работает.
Как работает рендеринг на Android?
Как упоминалось ранее, стандартный дисплей смартфона обновляется 60 раз в секунду вместе с кадром. Информация для рисования каждого кадра обрабатывается CPU и GPU и передается со скоростью, зависящей от возможностей устройства. Скорость, с которой ЦП и графический процессор обрабатывают данные и отправляют их на дисплей, называется частотой кадров и выражается в кадрах в секунду (fps). Понятие частоты кадров встречается чаще, чем частота обновления, но их часто путают, считая одним и тем же.
В отличие от частоты обновления экрана, которая в большинстве случаев постоянна для смартфонов, частота кадров варьируется в зависимости от приложения, а также от работы связки CPU-GPU. Экран с частотой 60 Гц способен отображать 60 кадров в секунду. Аналогично, экран с частотой обновления 90, 120 Гц или выше может отображать 90, 120 или более кадров в секунду. Чтобы понять это глубже, нужно разобраться, как дисплей смартфона отображает изображения или кадры.
Буферная очередь гарантирует, что новый кадр или изображение будут отправлены на дисплей, только когда он будет готов отобразить их. Как упоминалось ранее, для стандартного экрана с частотой 60 Гц требуется 16.67 мс для полного обновления. SurfaceFlinger отвечает за то, чтобы кадр оставался на дисплее в течение одного цикла обновления, а следующий выдвигался только по прошествии 16.67 мс.
Весь процесс, начиная от визуализации кадра приложением до кадра, представленного на дисплее, включает пять шагов, которые контролируются так называемым Android Choreographer. Он контролирует рендеринг каждого кадра, оптимизируя время, затрачиваемое на шаг, чтобы обеспечить адекватную работу буфера кадров. Во время Google I / O 2018 инженеры Google подробно рассказали о том, как ОС Android обрабатывает кадр.
Как видите, время обновления для дисплеев с частотой 90, 120 или 144 Гц намного короче по сравнению с дисплеем с частотой 60 Гц, что приводит к более короткой обработке и данных в кадре сервисом Choreographer. Вполне возможно, что приложение или система не смогут удовлетворить требованиям и быстро доставить кадры. В этом случае частота кадров просто сокращается до больших интервалов. К примеру, игра, которая не поддерживает 60 fps, обеспечит 30 кадров в секунду на экране с частотой 60 Гц, чтобы выглядеть плавно, поскольку дисплей ограничен отображением изображений с кратностью 16.6 мс. Это особенно актуально для экранов, которые работают со статической частотой обновления.
Как работает экран со статической частотой обновления 120 Гц?
Частоту кадров можно дополнительно снизить до трёх, четырёх или пяти циклов обновления на кадр, в результате чего частота кадров будет составлять 40 fps (120/3), 30 fps (120/4), 24 fps (120/5) или ниже. Точно так же дисплей, поддерживающий режимы 90 Гц и 120 Гц, может поддерживать более широкий диапазон частот кадров, например 120 fps, 90 fps, 60 fps (120/2), 45 fps (90/2), 40 fps (120/3), 30 fps (90 / 3), 24 fps (120/5) и так далее.
Если скорость, с которой кадры обрабатываются CPU-GPU, не синхронизирована со значениями, указанными выше, можно увидеть торможения или рывки из-за несоответствия частоты кадров и частоты обновления. Несмотря на использование VSYNC, это иногда всё ещё случается и может быть серьезной проблемой для дисплеев со статической частотой обновления. К счастью, подсистема UI в Android использует метод, называемый «опережающий рендеринг», для задержки представления кадра; это может поддерживать пропускную способность на уровне 90 Гц, давая приложению не 10 мс для создания кадра, а 21 мс.
Отдельные чипы для визуального улучшения изображения
Некоторые флагманы также могут поставляться с дополнительным чипом для визуального улучшения. OnePlus 8 Pro и OPPO Find X2 Pro используют чип Iris 5 от Pixelworks. Его можно использовать для ускорения некоторых функций, к примеру, MEMC для более плавного рендеринга изображения, автоматической регулировки яркости, контрастности или баланса белого, масштабирования SDR в HDR или других улучшений качества картинки. Помимо визуальных улучшений, Iris 5 может повысить энергоэффективность устройства за счет разгрузки основного процессора, что приводит к снижению расхода заряда батареи при работе с более высокой частотой обновления.
Как работает экран с высокой частотой обновления?
Визуализированный кадр и данные от процессора или DPU отправляются на контроллер дисплея, который управляет обновлением горизонтальных полос пикселей, тем самым отображая новый кадр.
В случае, если в очереди больше нет входящих кадров (допустим, CPU перегрелся и у него возникли проблемы с последовательной визуализацией кадров) дисплей поддерживает кадр до тех пор, пока не появится новый. Это называется самообновлением панели. Для пользователя этот «прилипший» кадр может показаться зависанием смартфона.
Как указано выше, производители смартфонов должны откалибровать параметры экрана для отображения желаемой яркости, тонов и температуры, значений цветовой гаммы в разных режимах. Аналитики отмечают, что «идеальная калибровка экрана практически недостижима при массовом производстве». Ошибки часто приводят к расхождению в производительности и цветопередаче, что наиболее заметно при более низкой яркости, и именно поэтому в Pixel 4 / 4XL при понижении яркости частота обновления снижается до 60 Гц.
Эти ограничения вынуждают производителей устройств калибровать свои дисплеи только для одного или небольшого количества режимов. Из-за этого ограничения большинство устройств не способны плавно переключаться на более низкую частоту обновления по запросу для снижения энергопотребления. Однако компании Samsung удалось сделать первый OLED-дисплей с поддержкой динамического или переменного переключения частоты обновления.
На смартфонах нечто подобное возможно с помощью запатентованной технологии Qualcomm Q-Sync, которая была впервые представлена в Snapdragon 835. Подобно технологиям, предлагаемым NVIDIA и AMD, Qualcomm Q-Sync позволяет частоте обновления экрана соответствовать частоте кадров, отображаемой CPU-GPU. Первым телефоном, в котором использовалась эта технология, был Razer Phone 2018 года. В нем использовался дисплей UltraMotion с использованием тонкоплёночных транзисторов IGZO, которые не позволяли частично обновлять дисплей, а также помогали более эффективно использовать энергию.
Примечательно, что до сих пор динамическая частота обновления была возможна только на смартфонах с LCD-экранами, но появление Samsung Galaxy Note 20 Ultra создало новый тренд.
В чём плюс адаптивной частоты обновления в Galaxy Note 20 Ultra?
Как объясняет AnandTech, экран Galaxy Note 20 Ultra обновляется с разной скоростью в зависимости от того, какое приложение вы используете. В отличие от традиционных дисплеев, которые обновляются только с определенной частотой, новая панель Samsung поддерживает 10 Гц, 24 Гц, 30 Гц, 60 Гц и 120 Гц, и легко переключается между ними, не влияя на яркость или цветопередачу экрана.
Обычно частота обновления дисплея Galaxy Note 20 Ultra переключается между 60 Гц и 120 Гц в процессе гейминга. Частота остаётся на уровне 24 Гц при просмотре фильмов (из-за кинематографического стандарта 24 кадра в секунду) и уменьшается до 10 Гц при чтении. Нельзя сказать, что дисплей Note 20 Ultra действительно имеет полностью динамическую (переменную) частоту обновления, поскольку для этого потребуется, чтобы частота обновления была на 100% синхронизирована с частотой кадров.
Так как Samsung является ведущим производителем AMOLED-панелей для смартфонов, стоит ожидать, что AMOLED-экраны с адаптивной частотой обновления станут доступны и в предстоящих флагманских устройствах других производителей. Потенциально первым брендом, который использует эту идею, может стать OnePlus, поскольку компания готовится к релизу OnePlus 8T.
А пока предлагаем несколько советов, которые помогут вам максимально эффективно использовать дисплей вашего смартфона.
Как получить максимально возможную частоту обновления на вашем смартфоне?
Каждый смартфон с экраном, частота обновления которого 90, 120 или 144 Гц поставляется с меню настроек, которое позволяет переключаться между поддерживаемыми режимами частоты. Большинство смартфонов с дисплеем 90 Гц позволяют настраивать частоту обновления от 90 Гц до 60 Гц, а смартфоны с дисплеем 120 Гц позволяют выбирать между 120 Гц и 60 Гц. ASUS ROG Phone II и ROG Phone 3 также позволяют выбирать промежуточные интервалы, к примеру, 90 Гц, что позволяет лучше контролировать частоту обновления, а значит и расход батареи.
В то же время в большинстве пользовательских скинов Android частота обновления автоматически уменьшается до 60 Гц, даже если для нее установлено более высокое значение. Уменьшение может варьироваться в зависимости от скина Android. Тогда нужно, чтобы OEM заносил в белый список приложения, которые могут использовать более высокую частоту обновления. Но если вы не хотите, чтобы частота обновления автоматически изменялась в различных условиях, вы можете установить максимально возможное значение на своих устройствах.
Если у вас есть смартфон OnePlus с экраном 90 или 120 Гц, вы можете использовать команду ADB, чтобы разблокировать режим 90 Гц / 120 Гц независимо от приложения (для этого вам нужно установить ADB на свой компьютер). Эта команда ADB поддерживается в OnePlus 7 Pro, OnePlus 7T, OnePlus 7T Pro, OnePlus 8, OnePlus 8 Pro и OnePlus Nord. Кроме того, вы можете использовать приложение AutoHz от arter97, чтобы установить отдельную частоту обновления для каждого приложения.
Аналогичная настройка существует в Realme X2 Pro и других смартфонах Realme и OPPO с дисплеями с высокой частотой обновления. Но вам понадобятся root-права, чтобы устанавливать более высокую частоту обновления для каждого конкретного приложения. В настройках Google Pixel 4 и Pixel 4 XL можно обнаружить опцию «Принудительная частота обновления 90 Гц» в параметрах разработчика.
Как разогнать экран вашего смартфона?
Кроме указанных выше способов увеличения частоты обновления, вы можете разогнать дисплей своего смартфона. Это работает на некоторых устройствах Xiaomi. Например, вы можете разогнать Xiaomi Mi 9 до 84 Гц, Redmi K20 Pro (Mi 9T Pro) до 69 Гц, а также другие устройства, работающие на фирменной оболочке MIUI, до 69 Гц на Android 10 и до 75 Гц на Android 9 Pie.
Прежде чем запускать этот процесс, следует осознать риски, связанные с разгоном дисплея смартфона. Это может увеличить его перегрев и привести к необратимым повреждениям.
Частота обновления экрана стала важным маркетинговым ходом для многих производителей смартфонов. Хотя частота обновления выше 60 Гц – это средство более плавного взаимодействия с пользователем, она всё чаще рассматривается как индикатор более высокого качества отображения. На самом деле, частота обновления 90, 120 Гц или выше не обязательно означает, что дисплей действительно высокого качества. Его качество напрямую зависит от технологии производства панели, калибровки и оптимизации на программном и аппаратном уровне.
Надеемся, что эта статья поможет вам понять смысл и важность высокой частоты обновления.