Tại sao Tốc độ làm mới màn hình lại quan trọng?

Một tính năng ngày càng phổ biến ở cả màn hình máy tính và màn hình điện thoại di động là tốc độ làm tươi cao. Màn hình không thực sự hiển thị hình ảnh chuyển động, chúng hiển thị một loạt hình ảnh tĩnh. Khái niệm này tương tự như của một cuốn sách lật, nếu bạn hiển thị đủ hình ảnh đủ nhanh, mắt bạn sẽ cảm nhận kết quả là một hình ảnh chuyển động.

Tốc độ làm tươi của màn hình và tốc độ khung hình của hình ảnh chuyển động được đo bằng Hz (Hertz) hoặc FPS (Khung hình trên giây). Về cơ bản, các đơn vị có thể hoán đổi cho nhau vì chúng có cùng thước đo về “thay đổi trên giây”. Mặc dù các đơn vị giống nhau, tốc độ làm tươi màn hình thường được đo bằng hertz, trong khi hình ảnh chuyển động thường sử dụng cả hai đơn vị.

Nghiên cứu đã chứng minh rằng ở tốc độ khung hình dưới mười đến mười hai khung hình mỗi giây, mắt người nhận biết các hình ảnh riêng lẻ. Với nhiều khung hình được hiển thị hơn mỗi giây, hình ảnh được coi là đang chuyển động, mặc dù người xem vẫn có thể coi chuyển động là bị giật.

Tỷ lệ làm mới chung

Cảnh phim truyền hình hiện đại thường được ghi lại và hiển thị ở tần số 50 Hz hoặc 59,94 Hz. Điều này là do máy quay truyền hình được phát triển để khóa tần số của nguồn điện lưới. Ở hầu hết thế giới, đây là tần số 50 Hz, tuy nhiên, ở Mỹ, Canada, Nhật Bản và Hàn Quốc, lưới điện chạy ở tần số 60Hz.

Ở các quốc gia sử dụng nguồn điện chính 60 Hz, một vấn đề hình ảnh được gọi là "thu thập thông tin điểm" đã được xác định trong các TV đen trắng nhận tín hiệu TV màu khi TV màu đang được giới thiệu. Người ta phát hiện ra rằng việc giảm 0,1% tốc độ khung hình của tín hiệu TV màu xuống 59,94 FPS đã làm giảm đáng kể vấn đề. Kể từ đó, tốc độ khung hình giảm đã bị kẹt, mặc dù không còn nhu cầu nữa.

Tốc độ khung hình càng thấp, hình ảnh càng được cập nhật ít thường xuyên hơn, điều này dẫn đến tất cả các chuyển động đều xuất hiện rung hoặc giật hình. Hiệu ứng này đặc biệt đáng chú ý trong các cảnh phim hiển thị chuyển động rất nhanh hoặc quay nhanh, vì phim thường được quay ở 24 FPS.

Mẹo: Một ví dụ tương đối nổi tiếng về điều này là sự xuất hiện của cánh quạt máy bay trực thăng trong video. Với tốc độ làm mới phù hợp, các cánh quạt của máy bay trực thăng dường như di chuyển rất chậm hoặc đứng yên. Điều này xảy ra vì tốc độ quay của các cánh rôto đồng bộ hóa hoàn hảo hoặc gần như hoàn hảo với tốc độ khung hình của máy ảnh. Với video được quay và hiển thị ở tốc độ làm mới cao hơn, hiệu ứng này có thể được giảm bớt và loại bỏ.

Đối với chơi game PC cạnh tranh, màn hình tốc độ làm mới nhanh hơn có thể mang lại lợi thế về hiệu suất. Điều này là do ở tốc độ làm mới cao hơn, các sự kiện quan trọng như kẻ thù di chuyển xung quanh một góc, được hiển thị nhanh hơn một phần giây so với chúng trên màn hình tốc độ làm mới thấp hơn. Chuyển động mượt mà hơn cũng giúp bạn dễ dàng dự đoán chính xác vị trí cần nhắm để bắn trúng mục tiêu.

Để đáp ứng nhu cầu về màn hình có tốc độ làm tươi cao này, tương đối phổ biến là tìm các màn hình hỗ trợ tốc độ làm mới lên đến 120, 144 và 240 Hz. Tại CES năm 2020, màn hình nhanh nhất đã được công bố có tốc độ làm tươi 360 Hz.

Các vấn đề liên quan đến Màn hình tốc độ làm mới cao

Tốc độ làm mới của màn hình thường cũng yêu cầu cảnh phim mà nó đang phát phải có cùng tốc độ làm mới cao để đạt được kết quả tốt nhất. Với các kho lưu trữ video và phim, không thể quay lại nội dung ở tốc độ khung hình cao hơn, do đó, một kỹ thuật gọi là nội suy khung hình đôi khi được sử dụng. Nội suy khung về cơ bản tăng gấp đôi tốc độ khung hình bằng cách chèn một khung hình mới vào giữa mỗi hình ảnh, khung hình mới này dựa trên khung hình gốc cả trước và sau nó. Điều này có thể giúp video cũ trông mượt mà hơn nhiều nhưng yêu cầu xử lý trước cảnh quay hoặc đủ sức mạnh xử lý trên thiết bị hiển thị để thực hiện xử lý trong thời gian thực.

Nội suy khung hình hoạt động tốt nhất khi tốc độ khung hình hiển thị mới là bội số của tốc độ khung hình ban đầu. Ví dụ: nếu cảnh gốc được ghi ở tốc độ 30 khung hình / giây và được nội suy đến 60 khung hình / giây, thì một khung hình đơn dễ dàng cần được nội suy cho mọi khung hình thực. Tuy nhiên, nếu tốc độ khung hình mục tiêu là 50 khung hình / giây, quá trình này sẽ khó hơn rất nhiều, vì chỉ có hai trong số ba khung hình cần một khung nội suy, dẫn đến kết quả giật hình.

Khi chơi game trên PC với màn hình có tốc độ làm tươi rất cao, một khó khăn chung là cạc đồ họa có thể không những không phù hợp nhất quán với tốc độ khung hình của màn hình mà còn không thể cung cấp tốc độ khung hình nhất quán. Để giải quyết vấn đề này, nhiều màn hình chơi game hiện đại bao gồm một tính năng được gọi là tốc độ làm tươi thay đổi, hoặc VFR. VFR cho phép màn hình đồng bộ hóa tốc độ làm tươi của nó với tốc độ mà cạc đồ họa đang tạo ra các khung hình để hiển thị.

VFR ngăn chặn một sự cố được gọi là xé màn hình. Màn hình không hiển thị toàn bộ hình ảnh trên màn hình cùng một lúc, thay vào đó, chúng bắt đầu hiển thị hình ảnh từ trên xuống. Xé màn hình là nơi màn hình bắt đầu hiển thị một khung hình cũ và sau đó tiếp tục làm như vậy, lấy một khung hình mới để hiển thị và hoàn thành phần còn lại của hình ảnh bằng khung hình mới. Điều này dẫn đến một hình ảnh trên màn hình được tạo thành từ hai khung hình hơi lệch với nhau do máy ảnh di chuyển.

Ưu điểm của màn hình tốc độ làm mới cao

Nhìn chung, tốc độ làm mới cao mang lại trải nghiệm chất lượng cao hơn so với màn hình có tốc độ làm mới thấp. Điều này là do nội dung nó có thể hiển thị được mượt mà hơn. Các kỹ thuật hiện đại như nội suy khung hình và màn hình tốc độ làm tươi thay đổi có thể cung cấp kết quả mượt mà hơn cho nội dung cũ hơn và phần cứng yếu hơn, tăng phạm vi trải nghiệm được cải thiện.

Trong các tình huống dựa trên thời gian phản ứng, chẳng hạn như chơi trò chơi cạnh tranh, màn hình tốc độ làm mới cao có thể mang lại lợi thế thực sự so với đối thủ. Điều này bao gồm hai phần, một hình ảnh mới được hiển thị càng thường xuyên thì một thay đổi quan trọng có thể nhận thấy sớm hơn, độ mịn của hình ảnh tăng lên cũng giúp bạn dễ dàng thực hiện các hành động chính xác hơn.