Кіріспе

Дисплей аппараттық құралының жаңа кескінді көрсету жиілігі – дисплей құрылғысының секунд сайын жаңа кескінді қанша рет көрсетуін сипаттайтын жиілік. Бұл, катодты сәулелі түтіктерден (CRT) бастау алған терминологияға сәйкес, тік жаңарту жылдамдығы немесе тік сканерлеу жылдамдығы деп те аталады. Бұл көрсетілімді басқаратын құрылғыда секунд сайын қанша кадр сақталып немесе жасалып жатыр екенін сипаттайтын кадр жылдамдығынан тәуелсіз. CRT дисплейлерінде жоғары жаңарту жылдамдығы экранның жыпылықтауын азайтады, соның салдарынан көздің шаршауын қысқартады. Сұйық кристалды дисплейлер сияқты басқа технологияларда жаңарту жылдамдығы тек кескінді қаншалықты жиі жаңартуға болатынына ғана әсер етеді. Растрлық емес дисплейлерде жаңарту жылдамдығы болуы міндетті емес. Мысалы, векторлық дисплейлер бүкіл экранды емес, тек көрсетіліп тұрған кескін құрайтын желілерді ғана жаңартады, сондықтан жаңарту жылдамдығы кескін деректерінің мөлшері мен күрделілігіне байланысты өзгеруі мүмкін. Компьютерлік бағдарламалар немесе телеметрияда бұл термин кейде басқа дерек көзінен (мысалы, ортақ электрондық кесте немесе аппараттық сигнал) жаңа мәліметтермен қаншалықты жиі жаңартылатын деректерге қолданылады.

Физикалық факторлар

Растрлық дисплей құрылғыларының барлығының дерлік өзіндік жаңарту жиілігі болады, бірақ физикалық іске асыру әртүрлі технологияларда өзгеше болады.

Катодты сәулелі түтіктер

Растрлық сканерлеу CRT-лері табиғаты бойынша экранды жаңартуы тиіс, өйткені олардың люминофорлары (фосфорлары) уақыт өте келе сөнеді және бейне үнемі жаңартылмаса тез жоғалады. КРТ-да тік сканерлеу жиілігі – электрондық сәуле экранның жоғарғы сол жақ бұрышына қайта оралып, жаңа кадрды салуды бастайтын секундтағы қайталану саны. Ол бейнебақылаушымен (видеоконтроллер) генерирленетін тік синхронизация (бос) сигналымен басқарылады және монитордың максималды көлденең сканерлеу жиілігімен шектеледі. Жаңарту жиілігін көлденең сканерлеу жиілігін көлденең сызықтар санына бөлу арқылы есептеуге болады, сондай-ақ сәуленің жоғарыға оралуына уақыт қосылады. Конвенция бойынша, бұл 1,05 есе көбейту коэффициенті болып табылады. Мысалы, 1280 × 1024 ажыратымдылығы бар және 96 кГц көлденең сканерлеу жиілігі бар монитордың жаңарту жиілігі 96 000 ÷ (1024 × 1,05) ≈ 89 Гц (төменге қарай дөңгеленген) болады. КРТ жаңарту жиілігі тарихи тұрғыдан бейне ойындарды бағдарламалауда маңызды рөл атқарды. Ерте бейне ойын жүйелерінде есептеу үшін қол жетімді жалғыз уақыт – тік синхронизация аралығы (бос уақыт) болды, осы уақытта сәуле экранның жоғарғы оң жақ бұрышына қайта оралады және бейне салынбайды. Дегенмен, тіпті қазіргі заманғы ойындарда да графиканың жыпылықтауын немесе экранның жыртылуын болдырмау үшін, тік қайтару кезінде ғана компьютердің бейне буферін өзгертуден аулақ болу қажет.

Сұйық кристалл дисплейлері

КРТ-дан айырмашылығы, егер жаңартылмаса, сурет жоғалып кетеді, ал сұйық кристалды дисплейлердің пиксельдері қуат берілген кезде өз күйін сақтайды, сондықтан жаңарту жылдамдығына қарамастан, ішкі жыпылықтау болмайды. Алайда, жаңарту жылдамдығы көрсетілетін ең жоғары кадр жылдамдығын анықтайды және экранның нақты бос емес екеніне қарамастан, тік бос интервал әр жаңарту циклында экран жаңартылмаған уақыт болып табылады, осы уақытта хост-жүйенің кадрлық буферіндегі бейне деректерін жаңартуға болады. Vsync опциялары суретті бір уақытта көрсету арқылы экранның бөлінуін (screen tearing) жоюға көмектеседі.

Компьютерлік дисплейлер

Кіші КРТ мониторларында (шамамен), азаматтардың көпшілігі 60–72 Гц аралығында ешқандай дискомфортты сезбейді. Үлкен КРТ мониторларында (немесе одан үлкен) көпшілік адам, егер жаңарту жиілігі 72 Гц немесе одан жоғары болмаса, жеңіл дискомфорт сезінеді. 100 Гц жиілігі кез келген өлшемде қолайлы. Дегенмен, бұл ЖК мониторларға қатысты емес. ЖК монитордағы жаңарту жиілігіне ең жақын баламасы – кадр жиілігі, ол көбінесе 60 кадр/с-қа дейін шектелген. Бірақ бұл көбінесе мәселе тудырмайды, себебі ЖК монитордың тек бір бөлігі ғана КРТ сияқты жыпылықтауды тудыра алады – оның артқы жарығы, ол әдетте кемінде 200 Гц жиілікпен жұмыс істейді. Әртүрлі операциялық жүйелер әдепкі жаңарту жиілігін әртүрлі орнатады. Microsoft Windows 95 және Windows 98 (бірінші және екінші нұсқалары) жаңарту жиілігін дисплей қолдайтын ең жоғары жиілікке орнатады. Windows NT негізіндегі операциялық жүйелер, мысалы Windows 2000 және оның ұрпақтары Windows XP, Windows Vista және Windows 7, әдепкі жаңарту жиілігін консервативті жиілікке, әдетте 60 Гц-қа орнатады. Кейбір толық экранды қосымшалар, соның ішінде көптеген ойындар, пайдаланушыға толық экран режиміне кірмес бұрын жаңарту жиілігін қайта конфигурациялауға мүмкіндік береді, бірақ көпшілігі консервативті ажыратымдылық пен жаңарту жиілігін әдепкіге қояды және параметрлерде оны өзгертуге рұхсат береді. Ескі мониторлар егер пайдаланушы бейнекартаны монитор қолдайтын ең жоғары жиіліктен асып кетсе, зақымдануы мүмкін. Кейбір монитор модельдері бейнесигнал қолдаусыз жаңарту жиілігін пайдаланатыны туралы хабарламаны көрсетеді.

Динамикалық жаңарту жылдамдығы

Кейбір LCD дисплейлер жаңарту жиілігін графикалық картадан беріліп отырған ағымдағы кадр жиілігіне сәйкес өзгертуге мүмкіндік береді. Мұндай мүмкіндікті қамтамасыз ететін екі технология – FreeSync және G Sync.

Стерео дисплейлер

Стерео 3D дисплейлер үшін LCD-шынық көзілдіріктер қолданылғанда, тиімді жаңарту жиілігі екі есеге төмендейді, себебі әр көзге жеке сурет керек. Осы себепті, әдетте, кем дегенде 120 Гц жиілікті қолдайтын дисплейді пайдалану ұсынылады, өйткені осы жиілікті екіге бөлгенде 60 Гц шығады. Жоғары жаңарту жиілігі суреттің тұрақтандыруын жақсартады, мысалы, 72 Гц стерео емес дисплей үшін 144 Гц стерео, ал 90 Гц стерео емес дисплей үшін 180 Гц стерео болады. Көптеген төменгі деңгейдегі компьютерлік графикалық карталар мен мониторлар мұндай жоғары жаңарту жиіліктерін, әсіресе жоғары ажыратымдылықта қолдай алмайды. LCD мониторларында пикселдің жарықтығының өзгеруі CRT немесе плазмалық люминофорларға қарағанда әлдеқайда баяу болады. Әдетте, LCD пикселдерінің жарықтығы кернеу қосылғанда, кернеу алынғандағыдан жылдам өзгереді, нәтижесінде пикселдің асимметриялық жауап беру уақыты пайда болады. 3D-шынық көзілдіріктерді пайдаланғанда бұл дисплейде бұлыңғыр іздер пайда болуына және тереңдікті дұрыс қабылдамауға себеп болуы мүмкін, себебі келесі кадр салынғанда алдыңғы кадрдың қара түске өтуі жеткілікті түрде жылдам болмайды.

Теледидар

1930 жылдары теледидарлардың дамуы бірқатар техникалық шектеулермен шартталды. Тік жаңарту жиілігі үшін ауыспалы тоқ желісінің жиілігі екі себепке байланысты қолданылды. Бірінші себеп – телевизордың вакуумдық түтігінің, ішінде қалдық толқындарды қоса, құрылғының қуат көзінен кедергілерге ұшырауы мүмкін. Бұл көлденең жолақтардың (hum жолақтарының) ауытқуына әкелуі мүмкін. Сол жиілікті пайдалану бұл құбылысты азайтып, кедергілерді экранда статикалық етіп, осылайша көзді алаңдатпады. Екінші себеп – телестудиялар ауыспалы ток шамдарын қолданды, ал егер басқа жиілікте түсірілсе, сурет сілкінеп көрінер еді. Сондықтан өндірушілердің Америкада 60 Гц, ал Еуропада 50 Гц жиілігінде жұмыс істеуден басқа амалы қалмады. Осы жиіліктер бүгінгі күні қолданылатын стандарттардың негізін құрады: 60 Гц M жүйесі (көбінесе NTSC түс кодировкасымен қолданылады) және 50 Гц B/G жүйесі (көбінесе PAL немесе SECAM түс кодировкасымен қолданылады). Бұл жағдайдың нәтижесінде еуропалық теледидарлар төмен кадр жылдамдығымен айырбастап, жоғарырақ ажыратымдылыққа ие болды. M жүйесін (704 × 480 30i) және B/G жүйесін (704 × 576 25i) салыстырыңыз. Дегенмен, 50 Гц төмен жаңарту жиілігі көбірек жыпылықтауға себеп болады, сондықтан жаңарту жылдамдығын 100 Гц-қа дейін екі есеге арттыру үшін цифрлық технологияны қолданатын теледидарлар қазір өте танымал. 50 Гц және 60 Гц стандарттарының тағы бір айырмашылығы – бейнекамерадан емес, кинофильмдерден (фильмдік көздер) ақпаратты беру немесе көрсету тәсілінде. 35 мм фильмдер әдетте секундына 24 кадрмен түсіріледі. PAL 50 Гц үшін бұл фильмдік көздерді 4% жылдамдату арқылы оңай түрлендіруге мүмкіндік береді. Нәтижесінде сурет тегіс болады, бірақ дыбыстың тоны сәл өзгереді. NTSC теледидарлары 3:2 кері сору деп аталатын әдіс арқылы жылдамдықты өзгертусіз 24 кадр/с және 25 кадр/с материалды көрсетеді, бірақ бұл телекиноның әсерінен ойнатудың тегіс болмауына әкеледі. Аналогты теледидар жүйелері, кейбір компьютерлік мониторлар мен DVD-лер сияқты, жыпылықтауды азайту үшін интерлейсті пайдаланады, ол алдымен тақ жолдарды, содан кейін жұп жолдарды бояу арқылы жүзеге асырылады (бұл өрістер деп аталады). Бұл сол кадр жылдамдығындағы прогрессивті сканерлеуге қарағанда жаңарту жылдамдығын екі есеге арттырады. Бұл видеокамералар үшін өте жақсы жұмыс істейді, өйткені әрбір өріс жеке экспозицияның нәтижесі болады, тиімді кадр жылдамдығы екі есеге артады, секундына 25 емес, 50 экспозиция пайда болады. Электрондық сәулелі түтіктердің (CRT) динамикасы осы тәсілге өте қолайлы, жылдам көріністер 50 Гц жаңартудан пайда алады, ал жаңа өріс жазылған кезде бұрынғы өріс көбінесе жоғалады, ал тұрақты суреттер екі өрісті де көз біріктіретін болғандықтан жақсартылған ажыратымдылықтан пайда көреді. Қазіргі заманғы CRT-теледидарлар 100 Гц технологиясы арқылы жыпылықтаусыз етілуі мүмкін. Көптеген жоғары сапалы LCD теледидарларда 120 немесе 240 Гц (қазіргі және бұрынғы NTSC елдерінде) немесе 100 немесе 200 Гц (PAL/SECAM елдерінде) жаңарту жиілігі бар. 120 Гц жылдамдығы 24 кадр/с (кино) және 30 кадр/с (NTSC TV) ең кіші ортақ еселі ретінде таңдалды және телекиноны жою арқасында фильмдерді көру кезінде бұрмалануды азайтуға мүмкіндік береді (3:2 кері сору). PAL үшін 25 кадр/с, 100 немесе 200 Гц 600-дің (24 × 25) ең кіші ортақ еселінің үлестік компромисі ретінде қолданылады. Бұл жоғары жаңарту жылдамдықтары 24p видео шығыс көзінен (мысалы, Blu-ray Disc) және/немесе жылдам қозғалыс көріністерінен тиімді.

Теледидарда фильм мазмұнын көрсету

Кино әдетте секундына 24 кадр жылдамдықпен түсірілетіндіктен, ал теледидар жиынтықтары әртүрлі жылдамдықтарда жұмыс істейді, сондықтан кейбір түрлендіру қажет. Көрерменге ең жақсы тәжірибе беру үшін әртүрлі техникалар бар. Контент өндірісі, ойнату құрылғысы және дисплей құрылғысының өңделуінің үйлесімі қажетсіз артефакттарды тудыруы мүмкін. 60 кадр/секунд жылдамдығы бар дисплей құрылғысы 24 кадр/секунд жылдамдығы бар фильмін біркелкі, дірілсіз жылдамдықпен көрсетуге шамасы келмейді. Әдетте 3:2 кері соғу қолданылады, бұл сәл тегіс емес қозғалысқа әкеледі. Көпсинхронды CRT компьютер мониторлары 1990 жылдардың басынан бері 24 Гц-тің толық еселігінде жұмыс істей алса, соңғы "120 Гц" LCD дисплейлері бастапқы материалға және сигналға жасалған кез келген келесі өңдеуге байланысты, тегіс және ағын қозғалыс үшін жасалды. Видеоға түсірілген материал үшін, жаңарту жылдамдығының жоғарылауынан тегіс болудың жақсаруы шамалы байқалуы мүмкін. Фильмге түсірілген материал үшін, 120 саны 24-тің толық есесі болғандықтан, жақсы жобаланған 120 Гц дисплейде (яғни, 5:5 кері соғу деп аталатын) 24 кадрлық тізбекті дірілсіз көрсетуге болады. Егер 120 Гц жылдамдығы 60 кадр/секунд 3:2 кері соғу сигналын екі еселеу арқылы жасалса, тепе-тең емес қозғалыс әлі де көрінуі мүмкін (яғни, 6:4 кері соғу деп аталады). Сонымен қатар, материалды дисплейге қозғалыс интерполяциясы мүмкіндіктерін қосу арқылы синтетикалық түрде жасалған тегіс көрсетуге болады, бұл фильмге түсірілген материалға одан да үлкен әсер етеді. "50 Гц" теледидарлары ("50 Гц" контентпен берілгенде) әдетте қалыптыдан сәл жылдам фильмді алады, бұл тепе-тең емес кері соғумен байланысты проблемаларды болдырмайды.