Ρυθμός ανανέωσης: τι είναι και γιατί παίζει ρόλο στην επιλογή οθόνης

Οι οθόνες όλων των συσκευών πλέον προσφέρουν ποιότητα την οποία, μέχρι και πριν λίγα χρόνια, δε θα μπορούσαμε να ονειρευτούμε. Από τις παλιές τηλεοράσεις-γλόμπους με τον καθοδικό σωλήνα (CRT), όμως, ο ρυθμός ανανέωσης (refresh rate) είναι μια παράμετρος η οποία επηρεάζει τη λειτουργία όλων των οθονών μέχρι και σήμερα. Αυτή η παράμετρος πλέον έχει μεγάλη σημασία με τα παιχνίδια δράσης να φτάνουν το hardware στα όριά του – εκεί, κάθε καρέ μετράει και μπορεί να κρίνει τη διαφορά μεταξύ ήττας και νίκης. Πάμε να δούμε τι είναι, πώς λειτουργεί, αλλά και γιατί δεν είναι απλά ένας αριθμός. Σημείωση: με τη λέξη «οθόνη» στο παρόν άρθρο εννοούμε το σύνολο ηλεκτρονικών και πάνελ, ανεξάρτητα από το αν αυτό χρησιμοποιείται σε κινητό, υπολογιστή, ή τηλεόραση.

Ανθρώπινο μάτι και ρυθμός ανανέωσης

Το ανθρώπινο μάτι έχει τη δυνατότητα να διακρίνει συχνότητες έως 24Hz (Hz ή Hertz: κύκλοι ανά δευτερόλεπτο) περίπου· αυτός είναι και ο λόγος που η συχνότητα του ηλεκτρικού ρεύματος επιλέχθηκε να είναι (στην Ευρώπη) 50Hz, χοντρικά διπλάσια, ώστε το ανθρώπινο μάτι να μην αντιλαμβάνεται το αναβόσβημα των λαμπτήρων πυρακτώσεως. Όμως το όριο αυτό στην περιφερειακή όραση του ματιού (δηλαδή όχι στο κέντρο) είναι διαφορετικό, επομένως πολλοί άνθρωποι μπορούν να διακρίνουν τρεμόπαιγμα ακόμη και σε φωτεινές πηγές που λειτουργούν πάνω από τα 50Hz. Ομοίως και στην εικόνα μιας οθόνης, το ανθρώπινο μάτι μπορεί να διακρίνει τρεμόπαιγμα ή ασυνέχειες κάτω από 50Hz, κι αυτό είναι ο λόγος που πλέον το ιδανικό frame rate για παιχνίδια είναι τα 60Hz.

Ρυθμός ανανέωσης και εικόνα

Αφού ξεκινήσαμε αναφέροντας τις οθόνες καθοδικού σωλήνα, ας το πούμε κι αυτό. Αυτές οι οθόνες λειτουργούν με τρεις ακτίνες ηλεκτρονίων, μία για κάθε βασικό χρώμα (πράσινο, κόκκινο, μπλε), οι οποίες σαρώνουν την επιφάνεια της οθόνης γραμμή-γραμμή, από πάνω αριστερά έως κάτω δεξιά. Εκεί είναι που συναντάμε για πρώτη φορά τον ρυθμό ανανέωσης, ο οποίος πρακτικά είναι ο χρόνος που χρειάζονται οι ακτίνες ηλεκτρονίων της οθόνης να καλύψουν όλη την ορατή επιφάνεια. Στα περισσότερα μοντέλα τηλεοράσεων, ο ρυθμός ανανέωσης ήταν 50Hz, κάτι που σήμαινε πως οι οθόνες (υπολογιστών, τηλεοράσεων) είχαν ένα ελαφρύ τρεμόπαιγμα, ειδικά αν δεν τις κοίταγες απ’ ευθείας.

Οι οθόνες LCD και OLED, όμως, δεν ανανεώνουν την εικόνα με τον ίδιο τρόπο, επομένως ο ρυθμός ανανέωσης δεν προκαλεί ορατό τρεμόπαιγμα· ο ρυθμός ανανέωσης πλέον μεταφέρει δύο διαφορετικά χαρακτηριστικά: την ικανότητα των ηλεκτρονικών της οθόνης να δεχθούν σήμα με αρκετή ταχύτητα, να παράξουν την εικόνα, και να στείλουν τα κατάλληλα σήματα στο πάνελ, αλλά και την ικανότητα του ίδιου του πάνελ να αλλάξει την κατάστασή του ώστε να προβάλλει την εικόνα αυτή. Εδώ μπαίνουμε σε πιο «τεχνικές» λεπτομέρειες, μα πρέπει να αναφέρουμε πως ειδικά οι οθόνες υγρών κρυστάλλων απαιτούν περισσότερο χρόνο για να αλλάξουν κατάσταση στα pixels τους, καθώς τα μόρια των υγρών κρυστάλλων πρέπει να αλλάξουν προσανατολισμό. Αναλόγως της τεχνολογίας (STN, IPS, VA, κλπ) ο χρόνος διαφέρει. Εδώ δεν έχει τόση σημασία η ταχύτητα των ηλεκτρονικών, καθώς ο περιοριστικός παράγοντας είναι η ίδια η φύση των υγρών κρυστάλλων.

Αντιθέτως, οι οθόνες OLED δεν έχουν τέτοιο περιορισμό, καθώς τα οργανικά LEDs μπορούν να αναβοσβήσουν εξωφρενικά γρήγορα, με αποτέλεσμα ο μόνος περιορισμός να είναι το αν τα ηλεκτρονικά της οθόνης είναι σε θέση να λειτουργήσουν με την απαιτούμενη ταχύτητα.

Ρυθμός ανανέωσης και τα όρια της πηγής

Ο ρυθμός ανανέωσης συνεπάγεται και ικανότητα της όποιας πηγής να παράγει ένα νέο καρέ (frame) αρκετά γρήγορα. Για παράδειγμα, στα 60Hz σημαίνει πως η πηγή (υπολογιστής, κονσόλα) θα πρέπει να παράγει μια νέα εικόνα κάθε 1/60 του δευτερολέπτου ή περίπου κάθε 16,6 χιλιοστά του δευτερολέπτου (millisecond). Για 100Hz, ο διαθέσιμος χρόνος πέφτει στα 10msec, ενώ στα 144Hz γίνεται λιγότερο από 7msec. Σε αυτά τα ελάχιστα κλάσματα του δευτερολέπτου μια κονσόλα ή υπολογιστής θα πρέπει να εκτελέσει όλους τους υπολογισμούς του τρισδιάστατου χώρου ενός παιχνιδιού, της φυσικής, της λογικής του παιχνιδιού, να συνυπολογίσει τις αντιδράσεις του παίκτη, και να «ζωγραφίσει» το νέο καρέ και να το στείλει στην οθόνη.

Προφανώς αυτό έχει σημαντικές απαιτήσεις από την κάθε πηγή, καθώς όλα τα τμήματα του συστήματος θα πρέπει να είναι σε θέση να λειτουργήσουν σε αυτή την ταχύτητα. Τόσο ο επεξεργαστής (CPU), όσο και ο επεξεργαστής γραφικών (GPU) θα πρέπει να υπερκαλύπτουν αυτές τις ταχύτητες. Αν όχι, η ικανότητα μιας οθόνης δεν έχει σημασία. Για παράδειγμα, αν η οθόνη σου (monitor, τηλεόραση) μπορεί να φτάσει τα 144Hz, αλλά ο υπολογιστής δεν ξεπερνά τα 30fps, τότε η ικανότητα της οθόνης δεν έχει σημασία.

Είναι ρεαλιστικοί τέτοιοι ρυθμοί ανανέωσης;

Αν όλα αυτά τα νούμερα σου φαίνονται εξωφρενικά, ας δούμε λίγο την κατάσταση σήμερα. Ένας μέσος επεξεργαστής λειτουργεί περίπου στα 3GHz, ήτοι 3 δισεκατομμύρια κύκλους ανά δευτερόλεπτο, και διαθέτει 8 πυρήνες. Μια μέση GPU περίπου στο 1,5GHz και διαθέτει 2-3 χιλιάδες «πυρήνες». Αυτό σημαίνει πως η CPU σε 7msec μπορεί να χωρέσει πάνω από 20 εκατομμύρια κύκλους, ενώ η GPU πάνω από 10 εκατομμύρια. Αν πολλαπλασιάσεις αυτούς τους κύκλους με 8 πυρήνες για τη CPU και 2-3 χιλιάδες πυρήνες για τη GPU, μπορείς να δεις ότι πλέον δεν είναι ανέφικτο το να έχεις 144 καρέ το δευτερόλεπτο σε ένα παιχνίδι.

Στην πράξη τι γίνεται;

Κάνοντας μια βόλτα στο Public.gr θα βρεις πολλές οθόνες gaming αλλά και τηλεοράσεις, οι οποίες υποστηρίζουν ρυθμούς ανανέωσης πάνω από τα 60Hz, σε κάποιες περιπτώσεις πολύ πιο πάνω. Αλλά και στα smartphones, θα δεις πως υπάρχουν μοντέλα τα οποία προορίζονται για gaming και έχουν οθόνη (και hardware) που ξεπερνά τα όρια. Υπάρχουν και smartphones, όμως, τα οποία χρησιμοποιούν τα αυξημένα Hz για το ίδιο το λειτουργικό σύστημα, προσφέροντας πιο ομαλά εφέ και κινήσεις. Σε κάθε περίπτωση, όμως, στην πράξη ο ρυθμός ανανέωσης είναι όντως αντιληπτός και ακόμη κι αν δεν είσαι φανατικός gamer, θα καταλάβεις από τα πρώτα δευτερόλεπτα τη διαφορά, πηγαίνοντας σε μια οθόνη gaming υψηλού ρυθμού ανανέωσης. Έλα στα Public και θα σου δείξουμε τη διαφορά!