La frecuencia de actualización , también conocida como frecuencia de actualización vertical o frecuencia de barrido vertical en referencia a la terminología originada con los tubos de rayos catódicos (CRT), es la cantidad de veces por segundo que un dispositivo de visualización basado en trama muestra una nueva imagen. Esto es independiente de la frecuencia de cuadros , que describe cuántas imágenes se almacenan o generan cada segundo por el dispositivo que controla la pantalla. En las pantallas CRT, las frecuencias de actualización más altas producen menos parpadeo , lo que reduce la fatiga visual. En otras tecnologías, como las pantallas de cristal líquido , la frecuencia de actualización afecta solo la frecuencia con la que potencialmente se puede actualizar la imagen. [1]
Las pantallas que no son de trama pueden no tener una frecuencia de actualización característica. Las pantallas vectoriales , por ejemplo, no trazan toda la pantalla, solo las líneas reales que componen la imagen mostrada, por lo que la velocidad de actualización puede variar según el tamaño y la complejidad de los datos de la imagen. [2] En el caso de los programas informáticos o la telemetría , el término se aplica a veces a la frecuencia con la que se actualiza un dato con un nuevo valor externo de otra fuente (por ejemplo, una hoja de cálculo pública compartida o una fuente de hardware).
Si bien todos los dispositivos de visualización rasterizada tienen una frecuencia de actualización característica, la implementación física difiere entre tecnologías.
Los CRT con escaneo rasterizado, por su naturaleza, deben refrescar la pantalla ya que sus fósforos se desvanecerán y la imagen desaparecerá rápidamente a menos que se refresque regularmente.
En un CRT, la velocidad de exploración vertical es la cantidad de veces por segundo que el haz de electrones regresa a la esquina superior izquierda de la pantalla para comenzar a dibujar un nuevo cuadro. [3] Está controlada por la señal de borrado vertical generada por el controlador de video y está parcialmente limitada por la velocidad de exploración horizontal máxima del monitor .
La frecuencia de actualización se puede calcular a partir de la frecuencia de barrido horizontal dividiendo la frecuencia de barrido por el número de líneas horizontales, más una cierta cantidad de tiempo para permitir que el haz regrese a la parte superior. Por convención, este es un multiplicador de 1,05x. [4] Por ejemplo, un monitor con una frecuencia de barrido horizontal de 96 kHz a una resolución de 1280 × 1024 da como resultado una frecuencia de actualización de 96 000 ÷ (1024 × 1,05) ≈ 89 Hz (redondeado hacia abajo).
Históricamente, las frecuencias de actualización de los CRT han sido un factor importante en la programación de videojuegos. En los primeros sistemas de videojuegos, el único momento disponible para realizar cálculos era durante el intervalo de borrado vertical , durante el cual el haz regresa a la esquina superior derecha de la pantalla y no se dibuja ninguna imagen. [5] Sin embargo, incluso en los juegos modernos, es importante evitar alterar el búfer de video de la computadora, excepto durante el retroceso vertical, para evitar gráficos parpadeantes o desgarros de pantalla .
A diferencia de los CRT, donde la imagen se desvanece a menos que se actualice, los píxeles de las pantallas de cristal líquido conservan su estado mientras se les proporcione energía y, en consecuencia, no hay parpadeo intrínseco independientemente de la frecuencia de actualización. Sin embargo, la frecuencia de actualización aún determina la frecuencia de cuadros más alta que se puede mostrar y, a pesar de que no hay un borrado real de la pantalla, el intervalo de borrado vertical sigue siendo un período en cada ciclo de actualización cuando la pantalla no se actualiza, durante el cual se pueden actualizar los datos de imagen en el búfer de cuadros del sistema host. Las opciones de sincronización vertical pueden eliminar el desgarro de la pantalla al renderizar toda la imagen al mismo tiempo.
En los monitores CRT más pequeños (hasta aproximadamente 15 pulgadas o 38 cm), pocas personas notan alguna incomodidad entre 60 y 72 Hz. En los monitores CRT más grandes (17 pulgadas o 43 cm o más grandes), la mayoría de las personas experimentan una leve incomodidad a menos que la frecuencia de actualización esté configurada a 72 Hz o más. Una frecuencia de 100 Hz es cómoda en casi cualquier tamaño. Sin embargo, esto no se aplica a los monitores LCD. El equivalente más cercano a una frecuencia de actualización en un monitor LCD es su frecuencia de cuadros , que a menudo se bloquea en 60 fps. Pero esto rara vez es un problema, porque la única parte de un monitor LCD que podría producir un parpadeo similar al de los CRT (su luz de fondo) generalmente funciona a un mínimo de alrededor de 200 Hz.
Los distintos sistemas operativos configuran la frecuencia de actualización predeterminada de forma diferente. Microsoft Windows 95 y Windows 98 (primera y segunda edición) configuran la frecuencia de actualización a la frecuencia más alta que creen que admite la pantalla. Los sistemas operativos basados en Windows NT , como Windows 2000 y sus descendientes Windows XP , Windows Vista y Windows 7 , configuran la frecuencia de actualización predeterminada a una frecuencia conservadora, generalmente 60 Hz. Algunas aplicaciones de pantalla completa, incluidos muchos juegos, ahora permiten al usuario reconfigurar la frecuencia de actualización antes de ingresar al modo de pantalla completa, pero la mayoría tiene una resolución y una frecuencia de actualización conservadoras por defecto y le permiten aumentar la configuración en las opciones. [ cita requerida ]
Los monitores antiguos pueden dañarse si un usuario configura la tarjeta de video con una frecuencia de actualización superior a la máxima admitida por el monitor. Algunos modelos de monitores muestran un aviso que indica que la señal de video utiliza una frecuencia de actualización no admitida.
Algunas pantallas LCD permiten adaptar su frecuencia de actualización a la frecuencia de cuadros actual que ofrece la tarjeta gráfica. Dos tecnologías que permiten esto son FreeSync y G-Sync .
Cuando se utilizan gafas con obturador LCD para pantallas 3D estéreo , la frecuencia de actualización efectiva se reduce a la mitad, porque cada ojo necesita una imagen independiente. Por este motivo, normalmente se recomienda utilizar una pantalla capaz de alcanzar al menos 120 Hz, porque dividida a la mitad esta frecuencia es de nuevo 60 Hz. Las frecuencias de actualización más altas dan como resultado una mayor estabilidad de la imagen, por ejemplo, 72 Hz no estéreo son 144 Hz estéreo y 90 Hz no estéreo son 180 Hz estéreo. La mayoría de las tarjetas gráficas y monitores de gama baja no pueden manejar estas frecuencias de actualización altas, especialmente a resoluciones más altas.
En los monitores LCD, los cambios de brillo de los píxeles son mucho más lentos que en los CRT o los fósforos de plasma. Normalmente, los cambios de brillo de los píxeles de los LCD son más rápidos cuando se aplica voltaje que cuando se elimina, lo que da como resultado un tiempo de respuesta de píxeles asimétrico. Con los anteojos con obturador 3D, esto puede dar como resultado una imagen borrosa y una percepción de profundidad deficiente, debido a que el cuadro de la imagen anterior no se vuelve negro lo suficientemente rápido a medida que se dibuja el siguiente cuadro. [ cita requerida ]
El desarrollo de los televisores en la década de 1930 estuvo determinado por una serie de limitaciones técnicas. La frecuencia de la línea de alimentación de CA se utilizó para la frecuencia de actualización vertical por dos razones. La primera razón fue que el tubo de vacío del televisor era susceptible a la interferencia de la fuente de alimentación de la unidad, incluida la ondulación residual. Esto podría causar barras horizontales que se desplazaban (barras de zumbido). El uso de la misma frecuencia redujo esto y hizo que la interferencia fuera estática en la pantalla y, por lo tanto, menos molesta. La segunda razón fue que los estudios de televisión usarían lámparas de CA, filmar a una frecuencia diferente causaría estrobismo . [7] [8] [9] Por lo tanto, los productores no tuvieron más remedio que utilizar los televisores a 60 Hz en Estados Unidos y a 50 Hz en Europa. Estas frecuencias formaron la base de los televisores que se utilizan hoy en día: Sistema M de 60 Hz (casi siempre utilizado con codificación de color NTSC ) y Sistema B/G de 50 Hz (casi siempre utilizado con codificación de color PAL o SECAM ). Este accidente del azar proporcionó a los televisores europeos una resolución más alta, a cambio de velocidades de cuadro más bajas. Compare el Sistema M (704 × 480 a 30i) y el Sistema B/G (704 × 576 a 25i). Sin embargo, la frecuencia de actualización más baja de 50 Hz introduce más parpadeo, por lo que los equipos que utilizan tecnología digital para duplicar la frecuencia de actualización a 100 Hz ahora son muy populares. (ver Sistemas de televisión abierta )
Otra diferencia entre los estándares de 50 Hz y 60 Hz es la forma en que se transfieren o presentan las imágenes en movimiento (fuentes de película en contraposición a fuentes de cámaras de video). La película de 35 mm se graba típicamente a 24 cuadros por segundo (fps). Para PAL 50 Hz esto permite transferir fácilmente fuentes de película acelerando la película en un 4%. La imagen resultante es, por lo tanto, suave, sin embargo, hay un pequeño cambio en el tono del audio. Los equipos NTSC muestran material de 24 fps y 25 fps sin ningún cambio de velocidad mediante el uso de una técnica llamada pulldown 3:2 , pero a expensas de introducir una reproducción no uniforme en forma de vibración de telecine .
Al igual que algunos monitores de ordenador y algunos DVD, los sistemas de televisión analógica utilizan el entrelazado , que reduce el parpadeo aparente pintando primero las líneas impares y luego las pares (conocidas como campos). Esto duplica la frecuencia de actualización, en comparación con una imagen de barrido progresivo a la misma frecuencia de imagen. Esto funciona perfectamente para las cámaras de vídeo, donde cada campo resulta de una exposición independiente: la frecuencia de imagen efectiva se duplica, ahora hay 50 en lugar de 25 exposiciones por segundo. La dinámica de un CRT es ideal para este enfoque, las escenas rápidas se beneficiarán de la actualización de 50 Hz, el campo anterior se habrá desintegrado en gran medida cuando se escriba el nuevo campo y las imágenes estáticas se beneficiarán de una resolución mejorada, ya que ambos campos estarán integrados por el ojo. Los televisores modernos basados en CRT pueden fabricarse sin parpadeo en forma de tecnología de 100 Hz.
Muchos televisores LCD de alta gama tienen ahora una frecuencia de actualización de 120 o 240 Hz (países NTSC actuales y antiguos) o 100 o 200 Hz (países PAL/SECAM). La frecuencia de 120 se eligió como el mínimo común múltiplo de 24 fps (cine) y 30 fps (televisión NTSC), y permite una menor distorsión cuando se ven películas debido a la eliminación del telecine (conversión 3:2). Para PAL a 25 fps, se utilizan 100 o 200 Hz como un compromiso fraccionario del mínimo común múltiplo de 600 (24 × 25). Estas frecuencias de actualización más altas son más efectivas desde una salida de video de fuente 24p (por ejemplo, Blu-ray Disc ) y/o escenas de movimiento rápido. [10]
Como las películas suelen filmarse a una velocidad de 24 fotogramas por segundo, mientras que los televisores funcionan a velocidades diferentes, es necesario realizar alguna conversión. Existen distintas técnicas para ofrecer al espectador una experiencia óptima.
La combinación de producción de contenido, dispositivo de reproducción y procesamiento del dispositivo de visualización también puede generar artefactos innecesarios. Un dispositivo de visualización que produce una velocidad fija de 60 fps no puede mostrar una película de 24 fps a una velocidad uniforme y sin vibraciones. Por lo general, se utiliza una conversión pulldown de 3:2, lo que genera un movimiento ligeramente irregular.
Si bien los monitores de ordenador CRT multisincronizados comunes han sido capaces de funcionar incluso a múltiplos de 24 Hz desde principios de los años 90, los LCD de "120 Hz" más recientes se han producido con el propósito de tener un movimiento más suave y fluido, dependiendo del material de origen y de cualquier procesamiento posterior realizado a la señal. En el caso del material grabado en vídeo, las mejoras en la suavidad simplemente por tener una frecuencia de actualización más alta pueden ser apenas perceptibles. [11]
En el caso de material filmado, como 120 es un múltiplo par de 24, es posible presentar una secuencia de 24 fps sin vibraciones en una pantalla de 120 Hz bien diseñada (es decir, el llamado pulldown 5-5). Si la frecuencia de 120 Hz se produce duplicando el cuadro de una señal pulldown 3:2 de 60 fps, el movimiento desigual podría seguir siendo visible (es decir, el llamado pulldown 6-4).
Además, el material se puede mostrar con una suavidad creada sintéticamente añadiendo capacidades de interpolación de movimiento a la pantalla, lo que tiene un efecto aún mayor en el material filmado.
Los televisores de "50 Hz" (cuando se alimentan con contenido de "50 Hz") generalmente obtienen una película ligeramente más rápida de lo normal, lo que evita problemas de descarga desigual.