Что такое частота обновления
Перейти к содержимому

Что такое частота обновления

  • автор:

Статьи

Частота кадров и частота обновления: в чём разница?

frames per second

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.

CRT monitor refresh

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 (~12000 Кбит/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.

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 друг 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.

Последние статьи

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы узнавать о новых статьях:

  • H.264/AVC или H.265/HEVC: Краткий гид по сжатию видео
  • SRT или NDI для удалённого видеопроизводства
  • Новинки Pearl: Новый MultiViewer и улучшения в CMS
  • NDI и NDI|HX для сетевого производства видео
  • Поддержка NDI для «комнат» в Zoom и производство видео в реальном времени
  • Pearl Nano: улучшенное качество записи и трансляций
  • Почему виртуальные мероприятия будут в выигрыше и после пандемии
  • 5 причин, почему виртуальные мероприятия останутся с нами
  • Дикий Запад удаленного видеопроизводства
  • Выбор камеры для стримов в 2021 году
  • Epiphan Cloud: простое управление несколькими устройствами
  • Аудиооборудование для трансляций
  • 7 непростых уроков о видеопроизводстве
  • Видео 4K для онлайн трансляций
  • Искусственный интеллект и транскрибирование в реальном времени
  • HyFlex: новый формат в образовании
  • Удалённый гость на стриме: что и как
  • Где может пригодиться кадрирование?
  • KVM2USB: 6 лет работы в космосе
  • Как лучше выглядеть в Скайпе и Зуме: 5 простых советов

Что такое частота кадров и что такое частота обновления?

Сам термин "частота кадров" означает количество отдельных кадров или изображений, отображаемых в секунду в фильме, на экране телевизора или мониторе компьютера. Очень низкая частота кадров приводит к размытию или дрожанию изображения. Частоту кадров также называют частотой кадров в секунду (fps). Важно понимать роль частоты кадров в секунду. Стандартами частоты кадров в секунду для телевизоров являются 30 кадров в секунду по стандарту NTSC и 25 кадров в секунду по стандарту PAL.

102_1.jpg

Высокая частота кадров — постоянная цель энтузиастов, и эффективно 4K-контент можно оценить при 40-60 кадрах в секунду. Чем мощнее процессор или GPU, тем больше кадров в секунду они способны генерировать.

Частота обновления измеряется в частотах (Гц) — это количество раз в секунду, которое монитор может перерисовывать экран. Частота обновления 60 Гц означает, что монитор может перерисовывать весь экран 60 раз за одну секунду. Другими словами, частота кадров в секунду обеспечивается процессором CPU/GPU, а частота обновления определяется поддержкой экрана.

Доступные форматы дисплея отличаются друг от друга главным образом плотностью поддерживаемых ими пикселей. Независимо от размера экрана, если плотность пикселей сохраняется, то это будет один и тот же дисплей.

Формат High Definition (HD) является наиболее привычным, поскольку он стал стандартом для телевизионного просмотра в семьях по всему миру. Под HD понимается любое видеоизображение с разрешением 1280×720 пикселей и соотношением сторон 16:9.

Full High Definition (Full HD) — это более высокая ступень HD, определяемая поддержкой разрешения 1920×1280 пикселей. Большинство потребителей перевели свои телевизоры и мониторы на 720p/1080p, чтобы видеть более четкие, похожие на жизнь изображения.

Quad High Definition или 2K (QHD) обеспечивает более детальное изображение, имея в четыре раза большее вертикальное разрешение по сравнению со стандартным 720p HD — 2560×1440 пикселей.

Формат Ultra High Definition (UHD) или 4K обеспечивает наилучшие впечатления от просмотра. 4K означает разрешение по горизонтали, равное примерно 4000 пикселей. Дисплеи 4K имеют разрешение 3840×2160 при соотношении сторон 16:9, что в четыре раза превышает разрешение Full HD 1080p. 5K является преемником 4K и отражает разрешение до 5120×2880 и 14 млн. пикселей. По сравнению с 4K, 5K обеспечивает более высокую детализацию, меньшую пикселизацию и дополнительное пространство для одновременного просмотра большего количества окон браузера и документов.

Full Ultra High Definition (FUHD) или 8K имеет разрешение 7680×4320 пикселей.

Quad Ultra High Definition (QUHD) или 10K — разрешение дисплея 15360×8640 пикселей.

Что такое DSC?

Технология сжатия потоков отображения (Display Stream Compression, DSC) была представлена Ассоциацией стандартов видеоэлектроники (VESA). DSC обеспечивает сжатие без визуальных потерь между процессором приложений и подсистемой дисплея в устройствах сверхвысокой четкости (UHD), таких как мобильные телефоны, планшеты и телевизоры. Визуальное отсутствие потерь означает отсутствие ощутимой разницы в качестве изображения или видео при активном сжатии.

Важным фактором при отображении видео является количество отображаемых цветов. Мир предлагает нам бесконечное количество различных цветовых оттенков, в то время как видеооборудование обязательно ограничено в количестве отображаемых цветов, которое называется глубиной цвета (Color Depth). Глубина цвета измеряется количеством битов данных, которые могут быть использованы для создания различных цветовых оттенков, чем больше битов, тем больше цветов можно отобразить.

Что такое HDR?

Дисплеи с высоким динамическим диапазоном способны воспроизводить более реалистичные изображения:

  • Высокая яркость
  • Более широкая цветовая гамма
  • Большая контрастность
  • Более высокая частота обновления

В настоящее время существует два актуальных формата HDR — открытый HDR10 и Dolby Vision, а в вещательной индустрии ведется работа над третьим. Основное различие между ними заключается в том, что HDR10 основан на статических метаданных, в то время как Dolby Vision поддерживает динамические метаданные.

103_1.jpg

Что такое HDCP?

Аудиовизуальный контент все чаще распространяется в цифровой форме в Сети, а также на физических носителях. В связи с этим поставщики контента используют различные технологии защиты контента для предотвращения его несанкционированного использования. High-bandwidth Digital Content Protection (HDCP) защищает последний этап процесса распространения, шифруя контент, передаваемый по цифровым интерфейсам от приставок, DVD-плееров, персональных компьютеров и игровых консолей до устройств отображения, таких как телевизоры высокой четкости. Индустрия бытовой электроники быстро приняла HDCP для интерфейса High-Definition Multimedia Interface (HDMI).

Системы с защитой HDCP могут включать в себя три типа устройств: источники, приемники и репитеры. HDCP защищает данные при их передаче между каждым из этих устройств, когда они подключены через HDMI или другие цифровые интерфейсы, защищенные HDCP. Версии HDCP варьируются от 1.0 до 2.2. Версии HDCP 2.2 не имеют обратной совместимости из-за рисков безопасности и взлома. Как правило, весь упакованный и цифровой 4K-контент премиум-класса, выпущенный после 2015 года, будет зашифрован с помощью HDCP версии 2.2. Если предполагается воспроизведение через вашу систему, интерфейсы мониторов и оборудование управления сигналами должны соответствовать версии 2.2 на каждом интерфейсе.

Что такое частота обновления?

Это один из показателей, характеризующий качество динамического изображения на экране телевизора. Он показывает, с какой скоростью меняются кадры на телеэкране, и измеряется в герцах (Гц). Если частота обновления недостаточна, то пользователь телевизора наблюдает мерцание изображения, сильно утомляющее глаза. Этот недостаток хорошо знаком владельцам устаревших телевизоров с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ).

С широким распространением жидкокристаллических моделей, стандартом частоты обновления стало 50 кадров в секунду, или 50 Гц. Однако в современных моделях это считается недостаточным.

Проблема в том, что пиксели жидкокристаллической матрицы переключаются не мгновенно. Как ни мала инерция переключения, в сценах, насыщенных быстрыми движениями, она становится заметной – изображение «размазывается», появляются разрывы и кометные шлейфы. Чтобы избавиться от этих нежелательных эффектов, следует увеличить скорость смены кадров. Производители добиваются этого при помощи специальных программных решений. Наиболее популярным является вставка промежуточного кадра между двумя основными.

Мощный процессор анализирует и сопоставляет два соседних кадра и на основе этого анализа создаёт переходный между ними. За счёт такой вклейки, частота обновления кадров увеличивается вдвое – с 50 до 100 Гц. А если вставить несколько промежуточных картинок, частота ещё более увеличится. Таким образом, можно поднять скорость обновления до 200 Гц. Используются и другие технологические новации, например, локальное затемнение, мерцающая задняя подсветка, разнообразные алгоритмы сглаживания. Все эти меры позволяют уменьшить нечёткость изображений быстро движущихся объектов.

Стоит добавить, что в чистом виде прорисовка дополнительных кадров в настоящее время не применяется. Дело в том, что если для игр и спортивных трансляций она подходит хорошо, то у фильмов, обработанных с применением этой технологии, появляется нежелательный эффект неестественности, называемый «эффектом мыльной оперы».

Поэтому, чтобы просмотр телевизора не вызывал раздражения зрителей, производители используют сложные комплексы алгоритмов, которые каждая крупная компания разрабатывает самостоятельно и держит в секрете от конкурентов.

Сегодня производители анонсируют совершенно невероятные показатели частоты обновления изображения – 1000 и более герц. Но это не реальная скорость смены кадров, а маркетинговый параметр, изобретённый для оценки эффективности применяемых технологий.

Вы можете купить телевизор в нашем интернет-магазине по низкой цене с доставкой на дом или самовывозом в Москве.

Как улучшить звучание колонок - Полезные советы и рекомендации

Узнайте, как можно улучшить звучание ваших колонок с помощью простых и эффективных методов. Рекомендации по выбору места, настройке и оптимизации акустики вашего дома.

Как выбрать экран для проектора

Выбор идеального экрана для проектора — ключ к созданию идеального домашнего кинотеатра или презентационного зала, гарантирующий высокое качество изображения и комфорт просмотра. Узнайте, как подобрать экран, учитывая тип, размер помещения и освещение, чтобы обеспечить лучший просмотр для любых ваших потребностей.

Обзор Hisense 65U8KQ: 4K ULED Телевизор для Киноманов и Геймеров

В нашем обзоре рассматривается телевизор Hisense U8H, который предлагает ряд премиальных функций, включая высокую контрастность и яркость для HDR-контента, а также поддержку VRR, делая его идеальным выбором для дома.

Изменение частоты обновления на мониторе в Windows

Частота обновления экрана — это количество обновлений изображения на экране в секунду. Например, экран с частотой 60 Гц будет обновляться 60 раз в секунду.

Каковы преимущества изменения частоты обновления дисплея?

Преимущества изменения частоты обновления дисплея зависят от типа просматриваемого содержимого и возможностей дисплея. Ниже приведены некоторые преимущества.

  • Игры: более высокая частота обновления может улучшить игровой процесс, уменьшив размытие движения и разрыв экрана. Это может дать вам конкурентное преимущество в быстро развивающихся играх, уменьшая задержку ввода и повышая скорость реагирования.
  • Просмотр и рукописный ввод. Более высокая частота обновления может сделать прокрутку и использование цифрового пера более плавной и естественной. Это также может уменьшить напряжение глаз и усталость путем минимизации мерцания и призрака.
  • Срок службы батареи. Снижение частоты обновления может сэкономить заряд батареи, уменьшив количество потребляемой дисплеем энергии. Это может быть полезно, если вы используете ноутбук или планшет и хотите продлить время работы батареи.

Изменение частоты обновления

  1. Выберите Пуск >Параметры >Системный >Дисплей >Дополнительно .
  2. Рядом с полем Выберите частоту обновления выберите нужную частоту.
    Частота обновления зависит от вашего дисплея и поддерживаемых им показателей. Выбор ноутбуков и внешних дисплеев будет поддерживать более высокую частоту обновления.

Что такое динамическая частота обновления (DRR)?

Windows 11 представляет новую функцию под названием Динамическая частота обновления (DRR), которая автоматически настраивает частоту обновления в зависимости от того, что вы делаете в данный момент. Это поможет вам получить все возможное из обоих миров: плавный опыт, когда он вам нужен для игр, просмотра или рукописного ввода, и более длительное время автономной работы, когда вы не делаете эти типы вещей.

Чтобы включить или отключить DRR, выполните приведенные далее действия.

  • Выберите Пуск >Параметры >Системный >Дисплей >Дополнительно .
  • Рядом с полем Выбор частоты обновления выберите параметр Динамический . (Примечание. Этот параметр доступен только на поддерживаемом оборудовании. Если параметр Dynamic не отображается, ваше оборудование не поддерживает DRR.)
  • Если вы хотите отключить DRR и использовать фиксированную частоту обновления, в раскрывающемся меню можно выбрать определенное значение, например 60 Гц, 120 Гц и т. д.

Изменение частоты обновления

  1. Нажмите кнопку Пуск , а затем выберите Параметры >Системный >Дисплей >Дополнительные параметры дисплея.
  2. Если вы используете несколько мониторов, выберите свой дисплей в раскрывающемся списке в разделе Выбор дисплея.
  3. В разделе Частота обновления выберите нужную частоту.
    Частота обновления зависит от вашего дисплея и поддерживаемых им показателей. Некоторые ноутбуки и внешние дисплеи поддерживают более высокую частоту обновления.

Что такое динамическая частота обновления (DRR)?

Примечание: Windows 10 не поддерживает динамическую частоту обновления (DRR). Если вы хотите включить DRR, рассмотрите возможность обновления до Windows 11.

Windows 11 представляет новую функцию под названием Динамическая частота обновления (DRR), которая автоматически настраивает частоту обновления в зависимости от того, что вы делаете в данный момент. Это поможет вам получить все возможное из обоих миров: плавный опыт, когда он вам нужен для игр, просмотра или рукописного ввода, и более длительное время автономной работы, когда вы не делаете эти типы вещей.

См. также

  • Просмотр параметров отображения в Windows
  • Изменение яркости экрана в Windows

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *