Кадри вирішують все! Різниця між 100 та 200 Гц телевізором

Зображення на екрані типового побутового телевізора оновлюється з частотою 50 разів на секунду. Здавалося б, цього цілком достатньо - в кінотеатрі картинка і зовсім змінюється 24-25 разів на секунду. Навіщо потрібно більше, адже ми і так бачимо на екрані досить яскраве, контрастне, і деталізоване зображення, особливо в новітніх моделях телевізорів, що підтримують Full HD розширення? Але не все так просто: виявляється, велика частота кадрів дає дуже вагомі переваги...

Частіше - значить краще

Уявімо, що відбувається, коли на типовому рідкокристалічному телевізорі демонструється динамічне, швидке зображення. Це не така вже й рідкість: гепард, який переслідує антилопу на Animal Planet, чи скажімо «Руйнівники легенд» на Discovery, що стріляють з курячої гармати - в будь-якому з цих випадків стандартних 50 Гц для відображення швидких рухів може виявитися недостатньо. Те ж саме стосується спортивних змагань: уявіть, наприклад, хокеїста-воротаря, відбиваючого шайбу - якщо воротаря при низькій частоті кадрів ви розглянете ще більш-менш нормально, то шайба ризикує взагалі загубитися із виду. Тому як при низькій частоті кадровій розгортці швидко переміщаючися по екрану об'єкти виглядають нечіткими, розмитими. Або відображатися дискретно, що теж не додає реалізму зображенню - створюється ілюзія, що предмети переміщуються ривками.

Як же вирішити ці проблеми? Відповідь очевидна: потрібно постаратися відтворити природно плавну динаміку руху швидких об'єктів. Зробити це можна тільки одним способом - збільшивши частоту зміни кадрів. Тільки це дозволить більш чітко візуалізувати переміщення динамічних об'єктів. Наприклад, футбольний м'яч що летить в повітрі вже не буде миготіти по екрану, а буде плавно переміщатися по його площі, що робить зображення більш реалістичним. Але звідки ж узяти відсутні кадри? Адже джерело відеосигналу їх не передає. Як не парадоксально це звучить, але відсутні проміжні кадри доводиться «вигадувати». Займається цим спеціальний чіп - «вигадник», так званий відеопроцесор. Саме він створює нові кадри, вставляючи їх між уже існуючими. Попутно відеопроцесор встигає займатися шумопоглинанням, збільшенням різкості зображення, корекцією передачі кольору та іншими корисними справами.

Перші сто

Спочатку їх було 100. Сто кадрів в секунду. Втричі менше, ніж добре відомих спартанців, але справу свою вони виконували справно. І хоча при технології 100 Гц між двома послідовними «справжніми» кадрами вставлявся всього один проміжний, результат цілком був того вартий: різкі переходи між послідовними кадрами ставали м'якше, а для динамічних зображень на екрані починали проглядатися деталі, які були малопомітні, а то й зовсім невиразні в звичайному режимі. Відзначимо, до речі, що вставляються між оригінальними нові фрейми є унікальними, а не просто копією сусідніх кадрів.

Однак для самих стрімких екшенів навіть 100 Гц деколи виявлялося мало. Технології не стоять на місці, і ось виробники обладнання вже презентують нам технологію, здатну відображати за секунду ще більше кадрів - цілих 200. Здавалося б, з такою частотою візуальні гріхи зображення повинні безповоротно піти в минуле. Але не тут-то було. Справа в тому, що якщо одні виробники дійсно перейшли на технологію 200 Гц, то інші вирішили піти на хитрощі...

Переваги чесності

200 кадрів в секунду - це збільшення стандартної частоти кадрів в 4 рази! Завдання це не з простих: на сьогодні чіпи, що забезпечують виведення чесних 200 кадрів за секунду, встановлюються тільки в телевізори компаній Samsung і Sony. Тільки ці бренди використовують технологію чесних 200 Гц, коли телевізор демонструє реальні 200 кадрів в секунду - для цього MEMC відеопроцесори (зазвичай їх два) вставляють між послідовними кадрами стандартного 50 Гц відеопотоку ще три повноцінних проміжних зображення.

Щоб добитися швидкості зміни кадрів у 200 Гц, потрібно згенерувати кілька Full HD кадрів за п'ятдесяту частку секунди! Однак сучасним електронним чіпам це цілком під силу. Результатом їх роботи є сама природна, м'яка і чітка промальована динамічна сцена. При 200 Гц розгортці зір помічає деталі і нюанси зображення, про існування яких раніше доводилося лише здогадуватися: вони вислизали в нечітко промальованьому «шлейфі» об'єктів через малу частоту кадрів. Завдяки технології 200 Гц ви отримуєте можливість у всіх деталях смакувати швидкісну атаку Шевченка і не пропустити стрімкий правий боковий удар Кличка. Технологія 200 Гц і передає спортивні трансляції неймовірно реалістично і чітко! Втім, технологія досить універсальна: вона додає реалізму не тільки спортивним передачам, а й стрімким бойовикам, фантастиці. Всі, хто грає в динамічні ігри на великому екрані, підключаючи ігрову приставку або комп'ютер до домашньої телевізійної панелі, також будуть в захваті від нової технології, що надає небувалий реалізм і масштабність подій на екрані.

Важливо відзначити, що поліпшення зображення при 200 Гц розгортці стосується не тільки динамічних сцен! За рахунок більш детального опрацювання дрібних деталей, у тому числі в глибині сцени, картинка на екрані набуває додаткової природної рельєфності, а неприємний розпливчастий муар на рухомих похилих лініях безслідно зникає навіть при перегляді звичайних телесеріалів і неспішних мелодрам.

Навіть якщо дивитися фільми, які відображаються з оригінальною «кінотеатральною» швидкістю 24 кадри в секунду (режим 24p, т.зв. прогресивна розгортка без чергування рядків), то технологія MEMC (Motion Estimation Motion Compensation) додасть цілих сім проміжних кадрів, щоб і в цьому випадку ваші очі не побачили мерехтіння або дискретності зображення. Причому сучасні телевізори дозволяють регулювати ступінь обробки додаткового зображення, підбираючи найбільш оптимальний варіант. Якщо на максимальних налаштуваннях буде занадто багато надто різких дрібних деталей, - картинка здасться зайво театральною і «штучною», - то, переключивши телевізор в інший, більш «м'який» режим роботи MEMC - чіпів, ви легко позбавитеся від зайвої насиченості картинки, не втративши плавності двухсотгерцевого переходу між сценами, що розгортаються на телеекрані.

Після того, як ви побачите технологію 200 Гц в роботі, то навряд чи зможете повернутися до меншої частоти. При низькій частоті розгортки зору стають помітні навіть дрібні ривки рухомих об'єктів, на які раніше просто навіть не зверталася увага.

Коли двісті не дорівнює двомстам

Однак не всі виробники електроніки пішли по прогресивному шляху чесної 200 Гц розгортки. Деякі віддали перевагу «обхідному» маневру, видаючи за 200 - герцову розгортку щось зовсім інше.

Замість зменшення розмитості зображення рухомих об'єктів методом інтерполяції даних MEMC, заснованому на створенні додаткових кадрів, ці виробники використовують інший метод - технологію гасіння заднього підсвічування (т.зв. технологія скануючого підсвічування, Scanning Backlight). Яка нібито усуває ефект розмитості рухомого зображення. При роботі в псевдо-200 Гц режимі, біля телевізора, що працює за технологією Scanning Backlight, використовуються реальна частота оновлення кадрів 100 Гц. При цьому екран ділиться по горизонталі на три частини, в яких задня підсвітка синхронно включається і вимикається. Щоб зображення з частотою оновлення 100 Гц виглядало як зображення з частотою оновлення 200 Гц, до зображення на екрані фактично додається «біжучий» по екрану з частою 100 раз за секунду темний прямокутник. Природно, нічого спільного з реальною 200 Гц частотою кадрів це не має.

Рис. 1. Відмінності реальної 200 Гц розгортки від псевдо-200 Гц технології Scanning Backlight.

За словами прихильників цієї (зауважимо, дешевої) технології , чорні вставки дозволяють мінімізувати ефект розмитості рухомого об'єкту, роблячи більш чіткими контури в проміжному кадрі. Також гасіння ламп дозволяє злегка знизити витрату електроенергії.

Однак при цьому зазвичай скромно замовчують про вагомі недоліки подібного рішення. По-перше, пластика динамічного руху не стає більш плавною, ніж при 100 Гц розгортці - адже фактично в даному випадку глядач бачить всі ті ж 100 реальних кадрів в секунду. По-друге, за рахунок гасіння ламп знижується загальна яскравість зображення. Ну і по-третє, на екрани телевізорів Scanning Backlight присутнє мерехтіння і розмитість, від яких, як здавалося, ми назавжди позбулися з відходом телевізорів кінескопів .

Рис. 2. Недоліки «нечесної» 200 Гц кадрової розгортки: знижена яскравість, змазане зображення і мерехтіння.

Незважаючи на очевидні недоліки методу гасіння підсвічування і відсутність у цьому разі реальної 200 Гц зміни кадрів (тобто фактично йдеться про обман споживача), ця технологія сьогодні широко використовується не тільки виробниками другого ешелону, а й такими великими брендами як LG, Philips, Toshiba і ін.

З точки зору науки

Природно, поборники псевдо-200 Гц технології не соромилися приводити масу аргументів на свій захист. Однак крапку в суперечці, яка з технологій краще, остаточно поставили незалежні дослідження.

Група професорів з університету Сан -Дієго провела спеціальне дослідження, в якому встановила, що традиційна MEMC - технологія, що забезпечує 200 реальних зображень в секунду, набагато більш ефективна, ніж технологія, що використовує гасіння підсвічування. Згідно зі звітом «Порівняння РК-телевізорів c частотою оновлення зображення 200 Гц і 100 Гц», опублікованому 8 жовтня експертами з візуалізації в сигнальній обробці, співробітниками підрозділу проектування електрообладнання та обчислювальних пристроїв Каліфорнійського університету Сан-Дієго професором Труонг Нгюеном (Truong Nguyen) і професором Стенлі Х. Ченом (Stanley H. Chan) , РК-телевізори 100 Гц з керуванням підсвічуванням поступаються РК-телевізорів 200 Гц на базі технології MEMC. Відповідно з укладенням вчених, телевізори з 100 Гц розгорткою на базі управління підсвічуванням не можна називати пристроями 200 Гц, оскільки різниця в якості зображення між цими двома технологіями досить істотна. У звіті також сказано, що хоча технологія MEMC і є більш дорогою в реалізації, але тільки вона забезпечує чотириразове підвищення тимчасової роздільної здатності і зменшує розмиття динамічної картинки. Управління ж підсвічуванням знижує яскравість зображення і не гарантує необхідної чіткості у швидко мінливих сценах.

Видання Consumer Report, що публікує огляди споживчої електроніки, у свою чергу пише: «Технологія «реальних 200 Гц» , використовувана Samsung і Sony, є найбільш ефективною в мінімізації розмиття в динамічних сценах. Водночас телевізори на базі технології «квазі-200 Гц» недостатньо добре справляються з таким розмиттям в порівнянні з телевізорами з частотою оновлення 200 Гц». Сайт hdguru.com , в тому числі спеціалізується і на оглядах і HDTV, так пише про LED-телевізорах Samsung серії 8000, що підтримують 200 Гц розгортку: «На відміну від інших виробників, які рекламують телевізори з частотою оновлення екрану 100 Гц і управлінням підсвічуванням як телевізори 200 Гц, Samsung використовує дві мікросхеми MEMC, які забезпечують реальну частоту оновлення 200 Гц».

Підсумок

Технологія 200 Гц - інструмент дійсно підвищує візуальну якість зображення. Поповнення відеоряду проміжними кадрами помітно покращує сприйняття картинки на екрані, особливо в сценах, де ведучі «ролі» грають швидко рухомі персонажі або предмети. Можливість регулювання ступеня обробки проміжного зображення тільки додає плюсів цій технології, яка призначена для практично всіх: і для любителів спорту, і для цінителів фільмів, і для досвідчених геймерів. Однак всі ці переваги реально проявляють себе тільки в телевізорах з справжньою 200-герцовою частотою зміни кадрів, які на сьогодні випускають тільки компанії Samsung і Sony. Водночас широко використовувана багатьма виробниками технологія псевдо-200 Гц , що базується на затемненні підсвічування екрану, має суттєві недоліки, які не дозволяють їй на рівних конкурувати з реальною 200 Гц розгорткою.