Aktualisierungsrate - Refresh rate

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Die Aktualisierungsrate (oder „vertikaler Auffrischrate“, „vertikale Scanrate“, Terminologie Ursprung mit den Kathodenstrahlröhren ) ist die Anzahl von Malen pro Sekunde , die eine rasterbasierte Anzeigevorrichtung zeigt ein neues Bild. Dies ist unabhängig von der Bildrate , die beschreibt, wie viele Bilder pro Sekunde von dem Gerät gespeichert oder erzeugt werden, das das Display steuert.

Auf Kathodenstrahlröhren (CRT) -Displays erzeugen höhere Bildwiederholraten weniger Flackern , wodurch die Augenbelastung verringert wird. Bei anderen Technologien wie Flüssigkristallanzeigen wirkt sich die Bildwiederholfrequenz nur darauf aus, wie oft das Bild möglicherweise aktualisiert werden kann.

Nicht-Raster-Anzeigen weisen möglicherweise keine charakteristische Aktualisierungsrate auf. Vektor - Displays , zum Beispiel, nicht den gesamten Bildschirm verfolgt, nur die tatsächlichen Linien das angezeigte Bild, so refresh Geschwindigkeit kann durch die Größe und Komplexität der Bilddaten abweichen.

Bei Computerprogrammen oder Telemetrie wird der Begriff manchmal verwendet, um zu bestimmen, wie häufig ein Datum mit einem neuen externen Wert aus einer anderen Quelle aktualisiert wird (z. B. einer gemeinsam genutzten öffentlichen Tabelle oder einem Hardware-Feed).

Physische Faktoren

Während alle Rasteranzeigegeräte eine charakteristische Aktualisierungsrate aufweisen, unterscheidet sich die physische Implementierung zwischen den Technologien.

Kathodenstrahlröhren

Elektronenstrahl beim Scannen eines Bildes

Raster-Scan- CRTs müssen von Natur aus den Bildschirm aktualisieren, da ihre Leuchtstoffe verblassen und das Bild schnell verschwindet, sofern es nicht regelmäßig aktualisiert wird.

In einer CRT gibt die vertikale Abtastrate an, wie oft pro Sekunde der Elektronenstrahl in die obere linke Ecke des Bildschirms zurückkehrt, um mit dem Zeichnen eines neuen Rahmens zu beginnen. Sie wird durch das vom Videocontroller erzeugte vertikale Austastsignal gesteuert und ist teilweise durch die maximale horizontale Abtastrate des Monitors begrenzt .

Die Bildwiederholfrequenz kann aus der horizontalen Abtastrate berechnet werden, indem die Abtastfrequenz durch die Anzahl der horizontalen Linien plus etwas Zeit dividiert wird, damit der Strahl nach oben zurückkehren kann. Konventionell ist dies ein 1,05-facher Multiplikator. Beispielsweise führt ein Monitor mit einer horizontalen Abtastfrequenz von 96 kHz bei einer Auflösung von 1280 × 1024 zu einer Bildwiederholfrequenz von 96.000 ÷ (1024 × 1,05) ≈ 89 Hz (abgerundet).

CRT-Aktualisierungsraten waren in der Vergangenheit ein wichtiger Faktor bei der Programmierung von Videospielen. In frühen Videospielsystemen war die einzige Zeit für die Berechnung während des vertikalen Austastintervalls verfügbar , in dem der Strahl in die obere Ecke des Bildschirms zurückkehrt und kein Bild gezeichnet wird. Selbst in modernen Spielen ist es jedoch wichtig, den Videopuffer des Computers nur während des vertikalen Rücklaufs zu verändern, um flackernde Grafiken oder Bildschirmrisse zu vermeiden .

Flüssigkristallanzeigen

Im Gegensatz zu CRTs, bei denen das Bild verblasst, wenn es nicht aktualisiert wird, behalten die Pixel von Flüssigkristallanzeigen ihren Zustand bei, solange Strom bereitgestellt wird, und folglich gibt es unabhängig von der Aktualisierungsrate kein intrinsisches Flimmern. Die Aktualisierungsrate bestimmt jedoch immer noch die höchste Bildrate, die angezeigt werden kann, und obwohl keine tatsächliche Ausblendung des Bildschirms vorliegt, ist das vertikale Ausblendungsintervall immer noch ein Zeitraum in jedem Aktualisierungszyklus, in dem der Bildschirm nicht aktualisiert wird, während dessen das Bild angezeigt wird Daten im Frame Buffer des Host-Systems können aktualisiert werden.

Computeranzeigen

Auf kleineren CRT-Monitoren (bis zu 38 cm) bemerken nur wenige Menschen Beschwerden zwischen 60 und 72 Hz. Bei größeren CRT-Monitoren (43 cm oder größer) treten bei den meisten Menschen leichte Beschwerden auf, es sei denn, die Aktualisierung ist auf 72 Hz oder höher eingestellt. Eine Frequenz von 100 Hz ist bei fast jeder Größe angenehm. Dies gilt jedoch nicht für LCD-Monitore. Das nächste Äquivalent zu einer Bildwiederholfrequenz auf einem LCD-Monitor ist die Bildrate , die häufig auf 60 fps festgelegt ist. Dies ist jedoch selten ein Problem, da der einzige Teil eines LCD-Monitors, der ein CRT-ähnliches Flimmern erzeugen kann - seine Hintergrundbeleuchtung - normalerweise mit einem Minimum von etwa 200 Hz arbeitet.

Verschiedene Betriebssysteme legen die Standardaktualisierungsrate unterschiedlich fest. Microsoft Windows 95 und Windows 98 (erste und zweite Ausgabe) legen die Aktualisierungsrate auf die höchste Rate fest, die ihrer Meinung nach von der Anzeige unterstützt wird. Windows NT- basierte Betriebssysteme wie Windows 2000 und seine Nachkommen Windows XP , Windows Vista und Windows 7 legen die Standardaktualisierungsrate auf eine konservative Rate fest, normalerweise 60 Hz. Bei einigen Vollbildanwendungen, einschließlich vieler Spiele, kann der Benutzer die Aktualisierungsrate jetzt neu konfigurieren, bevor er in den Vollbildmodus wechselt. In den meisten Fällen wird jedoch standardmäßig eine konservative Auflösung und Aktualisierungsrate verwendet, und Sie können die Einstellungen in den Optionen erhöhen.

Alte Monitore können beschädigt werden, wenn ein Benutzer die Grafikkarte auf eine Aktualisierungsrate einstellt, die höher ist als die höchste vom Monitor unterstützte Rate. Einige Monitormodelle weisen darauf hin, dass das Videosignal eine nicht unterstützte Bildwiederholfrequenz verwendet.

Dynamische Bildwiederholfrequenz

Einige LCDs unterstützen die Anpassung ihrer Bildwiederholfrequenz an die aktuelle Bildrate der Grafikkarte. Zwei Technologien, die dies ermöglichen, sind FreeSync und G-Sync .

Stereoanzeigen

Wenn LCD- Shutterbrillen für Stereo- 3D-Displays verwendet werden , halbiert sich die effektive Bildwiederholfrequenz, da jedes Auge ein eigenes Bild benötigt. Aus diesem Grund wird normalerweise empfohlen, ein Display mit mindestens 120 Hz zu verwenden, da diese Rate in zwei Hälften geteilt wiederum 60 Hz beträgt. Höhere Bildwiederholraten führen zu einer höheren Bildstabilität. Beispielsweise ist 72-Hz-Nicht-Stereo 144-Hz-Stereo und 90-Hz-Nicht-Stereo 180-Hz-Stereo. Die meisten Low-End-Computergrafikkarten und -Monitore können diese hohen Bildwiederholraten nicht verarbeiten, insbesondere bei höheren Auflösungen.

Bei LCD-Monitoren sind die Änderungen der Pixelhelligkeit viel langsamer als bei CRT- oder Plasma-Leuchtstoffen. Typischerweise sind Änderungen der LCD-Pixelhelligkeit beim Anlegen einer Spannung schneller als beim Entfernen der Spannung, was zu einer asymmetrischen Pixelantwortzeit führt. Bei 3D-Shutterbrillen kann dies zu einem verschwommenen Verschmieren des Displays und einer schlechten Tiefenwahrnehmung führen, da der vorherige Bildrahmen beim Zeichnen des nächsten Rahmens nicht schnell genug schwarz wird.

Fernseher

Diese GIF-Animation zeigt einen rudimentären Vergleich, wie sich die Bewegung mit den Bildwiederholfrequenzen von 4   Hz, 12   Hz und 24   Hz ändert. Die gesamte Sequenz hat eine Bildrate von 24   Hz.

Die Entwicklung von Fernsehgeräten in den 1930er Jahren wurde durch eine Reihe technischer Einschränkungen bestimmt. Die AC Stromnetzfrequenz wurde für die vertikale Bildwiederholfrequenz aus zwei Gründen verwendet. Der erste Grund war, dass die Vakuumröhre des Fernsehgeräts anfällig für Störungen durch die Stromversorgung des Geräts war, einschließlich Restwelligkeit. Dies kann zu driftenden horizontalen Balken (Brummbalken) führen. Die Verwendung der gleichen Frequenz reduzierte dies und machte Interferenzen auf dem Bildschirm statisch und daher weniger aufdringlich. Der zweite Grund war, dass Fernsehstudios Wechselstromlampen verwendeten und das Filmen mit einer anderen Frequenz zu Stroboskopen führte . Daher hatten die Hersteller keine andere Wahl, als Sets mit 60 Hz in Amerika und 50 Hz in Europa zu betreiben. Diese Raten bildeten die Grundlage für die heute verwendeten Sätze: 60-Hz-System M (fast immer mit NTSC- Farbcodierung verwendet) und 50-Hz-System B / G (fast immer mit PAL- oder SECAM- Farbcodierung verwendet). Dieser Zufallsunfall gab europäischen Sets eine höhere Auflösung im Austausch für niedrigere Frameraten. Vergleiche System M (704 × 480 bei 30i) und System B / G (704 × 576 bei 25i). Die niedrigere Bildwiederholfrequenz von 50 Hz führt jedoch zu mehr Flimmern. Daher sind Geräte, die die Bildwiederholfrequenz mithilfe digitaler Technologie auf 100 Hz verdoppeln, mittlerweile sehr beliebt. (siehe Fernsehsysteme )

Ein weiterer Unterschied zwischen 50-Hz- und 60-Hz-Standards besteht in der Art und Weise, wie Filme (Filmquellen im Gegensatz zu Videokameraquellen) übertragen oder präsentiert werden. 35-mm-Filme werden normalerweise mit 24 Bildern pro Sekunde (fps) aufgenommen. Bei PAL 50 Hz können Filmquellen leicht übertragen werden, indem der Film um 4% beschleunigt wird. Das resultierende Bild ist daher glatt, es gibt jedoch eine kleine Verschiebung in der Tonhöhe des Audios. NTSC-Sets zeigen sowohl 24-fps- als auch 25-fps-Material ohne Geschwindigkeitsverschiebung an, indem eine als 3: 2-Pulldown bezeichnete Technik verwendet wird , jedoch auf Kosten der Einführung einer ungleichmäßigen Wiedergabe in Form eines Telecine-Ruckelns .

Ähnlich wie bei einigen Computermonitoren und einigen DVDs verwenden analoge Fernsehsysteme Interlace , wodurch das scheinbare Flimmern verringert wird, indem zuerst die ungeraden und dann die geraden Linien (diese als Felder bezeichnet) gemalt werden. Dies verdoppelt die Bildwiederholfrequenz im Vergleich zu einem progressiven Scanbild bei gleicher Bildrate. Dies funktioniert perfekt für Videokameras, bei denen jedes Feld aus einer separaten Belichtung resultiert - die effektive Bildrate verdoppelt sich, es gibt jetzt 50 statt 25 Belichtungen pro Sekunde. Die Dynamik einer CRT ist für diesen Ansatz ideal geeignet. Schnelle Szenen profitieren von der 50-Hz-Aktualisierung, das frühere Feld ist beim Schreiben des neuen Felds weitgehend verfallen, und statische Bilder profitieren von einer verbesserten Auflösung, da beide Felder gleich sind durch das Auge integriert. Moderne CRT-basierte Fernseher können in Form der 100-Hz-Technologie flimmerfrei gemacht werden.

Viele High-End-LCD-Fernseher haben jetzt eine Bildwiederholfrequenz von 120 oder 240 Hz (aktuelle und frühere NTSC- Länder) oder 100 oder 200 Hz ( PAL / SECAM- Länder). Die Rate von 120 wurde als das am wenigsten verbreitete Vielfache von 24 fps (Kino) und 30 fps (NTSC-TV) gewählt und ermöglicht eine geringere Verzerrung beim Betrachten von Filmen aufgrund der Eliminierung von Telecine ( 3: 2-Pulldown ). Für PAL bei 25 fps werden 100 oder 200 Hz als Bruchkompromiss des kleinsten gemeinsamen Vielfachen von 600 (24 × 25) verwendet. Diese höheren Bildwiederholraten sind am effektivsten bei einer Videoausgabe mit 24p- Quellen (z. B. Blu-ray Disc ) und / oder bei Zeitrafferszenen .

Anzeigen von Filminhalten auf einem Fernseher

Da Filme normalerweise mit einer Geschwindigkeit von 24 Bildern pro Sekunde gedreht werden, während Fernsehgeräte mit unterschiedlichen Raten arbeiten, ist eine gewisse Konvertierung erforderlich. Es gibt verschiedene Techniken, um dem Betrachter ein optimales Erlebnis zu bieten.

Die Kombination aus Inhaltserstellung, Wiedergabegerät und Anzeigegerät kann auch zu unnötigen Artefakten führen. Ein Anzeigegerät, das eine feste Rate von 60 fps erzeugt, kann einen Film mit 24 fps nicht mit einer gleichmäßigen, ruckelfreien Rate anzeigen . Normalerweise wird ein 3: 2-Pulldown verwendet, der eine leicht ungleichmäßige Bewegung ergibt.

Während herkömmliche Multisync-CRT-Computermonitore seit Anfang der neunziger Jahre sogar mit einem Vielfachen von 24 Hz betrieben werden können, wurden neuere "120 Hz" -LCDs hergestellt, um je nach Ausgangsmaterial und jedem anderen eine gleichmäßigere und flüssigere Bewegung zu erzielen anschließende Verarbeitung des Signals. Bei auf Video aufgenommenem Material sind Verbesserungen der Glätte aufgrund einer höheren Bildwiederholfrequenz möglicherweise kaum spürbar.

Im Fall von gefilmtem Material ist es möglich, eine 24-fps-Sequenz ohne Ruckeln auf einem gut gestalteten 120-Hz-Display (dh einem sogenannten 5-5-Pulldown) darzustellen, da 120 ein gerades Vielfaches von 24 ist. Wenn die 120-Hz-Rate durch Frame-Verdoppelung eines 3: 2-Pulldown-Signals mit 60 fps erzeugt wird, kann die ungleichmäßige Bewegung immer noch sichtbar sein (dh sogenannter 6-4-Pulldown).

Zusätzlich kann Material mit synthetisch erzeugter Glätte angezeigt werden, wobei der Anzeige Bewegungsinterpolationsfähigkeiten hinzugefügt werden , was einen noch größeren Effekt auf gefilmtes Material hat.

"50 Hz" -Fernsehgeräte (wenn sie mit "50 Hz" -Inhalten gespeist werden) erhalten normalerweise einen Film, der etwas schneller als normal ist, wodurch Probleme mit ungleichmäßigem Pulldown vermieden werden.

Siehe auch

Verweise

Dieser Artikel basiert auf Material, das vor dem 1. November 2008 aus dem Free Online Dictionary of Computing entnommen und unter den "Relicensing" -Bedingungen der GFDL , Version 1.3 oder höher, aufgenommen wurde.