Waarom is de vernieuwingsfrequentie van de monitor belangrijk?

Een steeds vaker voorkomend kenmerk van zowel computermonitoren als schermen van mobiele telefoons is een hoge verversingssnelheid. Monitoren tonen eigenlijk geen bewegende beelden, maar een reeks stilstaande beelden. Het concept is vergelijkbaar met dat van een flipbook, als je genoeg afbeeldingen snel genoeg laat zien, zien je ogen het resultaat als een bewegend beeld.

De verversingssnelheid van een monitor en de framesnelheid van een bewegend beeld wordt gemeten in Hz (Hertz) of FPS (Frames Per Second). De eenheden zijn in wezen uitwisselbaar omdat ze dezelfde maatstaf zijn voor "veranderingen per seconde". Ondanks dat de eenheden hetzelfde zijn, wordt de verversingsfrequentie van de monitor meestal gemeten in hertz, terwijl bewegende beelden gewoonlijk beide eenheden gebruiken.

Onderzoek heeft aangetoond dat het menselijk oog bij framerates van minder dan tien tot twaalf frames per seconde individuele beelden waarneemt. Met meer frames die per seconde worden weergegeven, wordt het beeld als bewegend ervaren, hoewel de kijker de beweging nog steeds als schokkerig kan beschouwen.

Algemene vernieuwingssnelheden

Moderne tv-beelden worden meestal opgenomen en weergegeven met 50 Hz of 59,94 Hz. Dit komt omdat televisiecamera's zijn ontwikkeld om te vergrendelen op de frequentie van het elektriciteitsnet. In het grootste deel van de wereld is dit 50 Hz, maar in de VS, Canada, Japan en Zuid-Korea werkt het elektriciteitsnet op 60 Hz.

In landen die een 60 Hz-netvoeding gebruiken, werd een visueel probleem met de naam "dotcrawl" geïdentificeerd in zwart-wit-tv's die kleuren-tv-signalen ontvingen toen kleuren-tv werd geïntroduceerd. Er werd ontdekt dat het verminderen van de framerate van het kleuren-tv-signaal met 0,1% tot 59,94 FPS het probleem aanzienlijk verminderde. Sindsdien is de verlaagde framerate blijven hangen, ondanks dat er geen behoefte meer aan is.

Hoe lager de framerate, hoe minder vaak het beeld wordt bijgewerkt, dit leidt ertoe dat alle bewegingen trillen of haperen. Dit effect is vooral merkbaar in filmscènes met zeer snelle bewegingen of snel bewegende beelden, aangezien films doorgaans worden opgenomen met 24 FPS.

Tip: Een relatief bekend voorbeeld hiervan is het verschijnen van helikopterrotorbladen in video's. Bij de juiste verversingssnelheid lijken de rotorbladen van de helikopter erg langzaam te bewegen of stil te staan. Dit gebeurt omdat de rotatiesnelheid van de rotorbladen perfect of bijna perfect synchroon loopt met de framesnelheid van de camera. Met video opgenomen en weergegeven met hogere verversingsfrequenties, kan dit effect worden verminderd en uitgeroeid.

Voor competitieve pc-gaming kan een snellere verversingsfrequentiemonitor een prestatievoordeel bieden. Dit komt omdat bij hogere verversingsfrequenties belangrijke gebeurtenissen, zoals een vijand die om een ​​hoek beweegt, fracties van een seconde sneller worden weergegeven dan op een monitor met een lagere verversingsfrequentie. De vloeiendere beweging maakt het ook gemakkelijker om precies te voorspellen waar je moet richten om het doel te raken.

Om aan deze vraag naar monitoren met een hoge verversingssnelheid te voldoen, is het relatief gebruikelijk om monitoren te vinden die verversingsfrequenties tot 120, 144 en 240 Hz ondersteunen. Op CES in 2020 werd aangekondigd dat de snelste monitor een verversingssnelheid van 360 Hz zou hebben.

Problemen met betrekking tot een monitor met hoge vernieuwingsfrequentie

De verversingssnelheid van de monitor vereist meestal ook dat de beelden die worden afgespeeld dezelfde hoge verversingssnelheid hebben om de beste resultaten te bereiken. Met video- en filmarchieven is het onmogelijk om inhoud opnieuw op te nemen met hogere framesnelheden, daarom wordt soms een techniek gebruikt die frame-interpolatie wordt genoemd. Frame-interpolatie verdubbelt in wezen de framesnelheid door een nieuw frame tussen elke afbeelding in te voegen. Dit nieuwe frame is gebaseerd op het originele frame, zowel ervoor als erna. Hierdoor kan oudere video er veel vloeiender uitzien, maar vereist een voorbewerking van de beelden of voldoende verwerkingskracht op het weergaveapparaat om de verwerking in realtime uit te voeren.

Frame-interpolatie werkt het beste wanneer de nieuwe framesnelheid van het scherm een ​​veelvoud is van het origineel. Als het originele beeldmateriaal bijvoorbeeld is opgenomen met 30 fps en is geïnterpoleerd naar 60 fps, moet voor elk echt frame een eenvoudig enkel frame worden geïnterpoleerd. Als de beoogde framesnelheid 50 fps is, wordt het proces echter een stuk moeilijker, omdat slechts twee van de drie frames een geïnterpoleerd frame nodig hebben, wat leidt tot een haperend resultaat.

Bij pc-gaming met monitoren met een zeer hoge verversingssnelheid is een veelvoorkomend probleem dat de grafische kaart niet alleen niet consistent overeenkomt met de framesnelheid van de monitor, maar helemaal geen consistente framesnelheid kan bieden. Om dit probleem op te lossen, bevatten veel moderne gamingmonitors een functie die variabele verversingssnelheid of VFR wordt genoemd. Met VFR kan een monitor zijn verversingsfrequentie synchroniseren met de snelheid waarmee de grafische kaart frames produceert om weer te geven.

VFR voorkomt een probleem dat screen tearing wordt genoemd. Monitoren tonen niet het hele beeld in één keer op het scherm, maar beginnen het beeld van boven naar beneden weer te geven. Bij screen tearing begint de monitor een oud frame weer te geven en krijgt dan halverwege een nieuw frame om weer te geven en voltooit de rest van het beeld met het nieuwe frame. Dit leidt ertoe dat één afbeelding op het scherm bestaat uit twee frames die enigszins verkeerd zijn uitgelijnd door de beweging van de camera.

Voordelen van een monitor met hoge verversingssnelheid

Over het algemeen biedt een hoge verversingssnelheid een ervaring van hogere kwaliteit dan een monitor met een lage verversingssnelheid. Dit komt door de toegenomen vloeiendheid van de inhoud die het kan weergeven. Moderne technieken zoals frame-interpolatie en monitoren met variabele verversingssnelheid kunnen een vloeiender resultaat opleveren voor oudere inhoud en zwakkere hardware, waardoor het bereik van verbeterde ervaringen wordt vergroot.

In scenario's die gebaseerd zijn op reactietijden, zoals competitief gamen, kunnen monitoren met een hoge verversingssnelheid echte voordelen bieden ten opzichte van tegenstanders. Dit komt in twee delen, hoe vaker een nieuwe afbeelding wordt weergegeven, hoe eerder een belangrijke verandering kan worden opgemerkt, de toegenomen vloeiendheid van de afbeelding maakt het ook gemakkelijker om preciezere acties te ondernemen.