La frecuencia de actualización , también conocida como frecuencia de actualización vertical o frecuencia de escaneo vertical en referencia a la terminología originada en 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 velocidad 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 parpadeos , lo que reduce la fatiga visual. En otras tecnologías, como las pantallas de cristal líquido , la frecuencia de actualización afecta únicamente la frecuencia con la que se puede actualizar la imagen. [1]
Es posible que las pantallas no rasterizadas no tengan una frecuencia de actualización característica. Las visualizaciones 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 diferir según el tamaño y la complejidad de los datos de la imagen. [2] Para programas informáticos o telemetría , el término a veces se aplica 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 de escaneo de trama, por su naturaleza, deben actualizar la pantalla, ya que sus fósforos se desvanecerán y la imagen desaparecerá rápidamente a menos que se actualice regularmente.
En un CRT, la velocidad de escaneo 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 controlado por la señal de supresión vertical generada por el controlador de vídeo y está parcialmente limitado por la velocidad de exploración horizontal máxima del monitor .
La frecuencia de actualización se puede calcular a partir de la frecuencia de escaneo horizontal dividiendo la frecuencia de escaneo 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 escaneo horizontal de 96 kHz con 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 tiempo disponible para el cálculo 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 buffer de video de la computadora, excepto durante el retroceso vertical, para evitar gráficos parpadeantes o roturas de pantalla .
A diferencia de los CRT, donde la imagen se desvanecerá a menos que se actualice, los píxeles de las pantallas de cristal líquido conservan su estado mientras haya energía y, en consecuencia, no hay parpadeo intrínseco independientemente de la frecuencia de actualización. Sin embargo, la frecuencia de actualización aún determina la velocidad de fotogramas 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 la Los datos de imagen en el búfer de fotogramas del sistema host se pueden actualizar. Las opciones de Vsync pueden eliminar el desgarro de la pantalla al renderizar toda la imagen al mismo tiempo.
En monitores CRT más pequeños (hasta aproximadamente 15 pulgadas o 38 cm), pocas personas notan alguna molestia entre 60 y 72 Hz. En monitores CRT más grandes (17 pulgadas o 43 cm o más), la mayoría de las personas experimentan una leve molestia a menos que la actualización esté configurada en 72 Hz o más. Una frecuencia de 100 Hz resulta 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 velocidad de cuadros , que a menudo está bloqueada 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 un CRT (su luz de fondo) normalmente funciona a un mínimo de 200 Hz.
Los diferentes sistemas operativos configuran la frecuencia de actualización predeterminada de manera diferente. Microsoft Windows 95 y Windows 98 (primera y segunda ediciones) establecen la frecuencia de actualización en 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 , establecen la frecuencia de actualización predeterminada en 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 usa de forma predeterminada una resolución y frecuencia de actualización conservadoras y le permite aumentar la configuración en las opciones. [ cita necesaria ]
Los monitores antiguos podrían dañarse si un usuario configura la tarjeta de video con una frecuencia de actualización superior a la frecuencia más alta admitida por el monitor. Algunos modelos de monitores muestran un aviso de que la señal de video utiliza una frecuencia de actualización no compatible.
Algunas pantallas LCD admiten la adaptación de su frecuencia de actualización a la velocidad de fotogramas actual proporcionada por 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 separada. Por este motivo, normalmente se recomienda utilizar una pantalla con capacidad de al menos 120 Hz, porque dividida por la mitad esta frecuencia vuelve a ser 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 computadora de gama baja no pueden soportar estas altas frecuencias de actualización, especialmente en resoluciones más altas.
En los monitores LCD, los cambios de brillo de los píxeles son mucho más lentos que en los CRT o en los fósforos de plasma. Normalmente, los cambios de brillo de los píxeles de la pantalla 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 gafas con obturador 3D, esto puede provocar una mancha borrosa en la pantalla y una mala percepción de la profundidad, debido a que el cuadro de la imagen anterior no se desvanece a negro lo suficientemente rápido cuando se dibuja el siguiente cuadro. [ cita necesaria ]
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 interferencias de la fuente de alimentación de la unidad, incluidas ondulaciones residuales. Esto podría provocar que las barras horizontales se desvíen (barras de zumbido). El uso de la misma frecuencia redujo esto e 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 y filmar en una frecuencia diferente provocaría luces estroboscópicas . [7] [8] [9] Por lo tanto, los productores no tuvieron más remedio que utilizar equipos a 60 Hz en Estados Unidos y 50 Hz en Europa. Estas velocidades formaron la base de los conjuntos utilizados hoy en día: Sistema M de 60 Hz (casi siempre usado con codificación de colores NTSC ) y Sistema B/G de 50 Hz (casi siempre usado con codificación de colores PAL o SECAM ). Esta casualidad dio a los equipos europeos una mayor resolución, a cambio de velocidades de fotogramas más bajas. Compare el Sistema M (704 × 480 en 30i) y el Sistema B/G (704 × 576 en 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 son ahora muy populares. (ver Sistemas de transmisión de televisión )
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 películas en lugar de fuentes de cámaras de video). Las películas de 35 mm suelen filmarse a 24 fotogramas por segundo (fps). Para PAL 50 Hz, esto permite transferir fácilmente fuentes de película acelerando la película en un 4%. Por lo tanto, la imagen resultante es suave, aunque hay un pequeño cambio en el tono del audio. Los equipos NTSC muestran material a 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 poco fluida en forma de vibración de telecine .
Al igual que algunos monitores de computadora y algunos DVD, los sistemas de televisión analógica utilizan entrelazado , lo que disminuye el parpadeo aparente pintando primero las líneas impares y luego las pares (éstas se conocen como campos). Esto duplica la frecuencia de actualización, en comparación con una imagen de escaneo progresivo a la misma frecuencia de cuadros. Esto funciona perfectamente para cámaras de vídeo, donde cada campo resulta de una exposición separada: la velocidad de fotogramas efectiva se duplica, ahora hay 50 en lugar de 25 exposiciones por segundo. La dinámica de un CRT se adapta idealmente a este enfoque, las escenas rápidas se beneficiarán de la actualización de 50 Hz, el campo anterior habrá decaído en gran medida cuando se escriba el nuevo campo y las imágenes estáticas se beneficiarán de una resolución mejorada ya que ambos campos serán integrado por el ojo. Los televisores CRT modernos pueden funcionar sin parpadeos gracias a la tecnología de 100 Hz.
Muchos televisores LCD de alta gama ahora tienen una frecuencia de actualización de 120 o 240 Hz (países NTSC actuales y anteriores) o 100 o 200 Hz (países PAL/SECAM). La velocidad de 120 se eligió como el mínimo común múltiplo de 24 fps (cine) y 30 fps (NTSC TV), y permite una menor distorsión cuando se ven películas debido a la eliminación del telecine (pulldown 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 en una salida de vídeo de fuente de 24p (por ejemplo, disco Blu-ray ) y/o escenas de movimiento rápido. [10]
Como las películas normalmente se filman a una velocidad de 24 fotogramas por segundo, mientras que los televisores funcionan a diferentes velocidades, es necesaria cierta conversión. Existen diferentes técnicas para brindar 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. Generalmente se utiliza un pulldown de 3:2, dando un movimiento ligeramente desigual.
Mientras que los monitores de computadora CRT multisincronización comunes han sido capaces de funcionar incluso a múltiplos de 24 Hz desde principios de la década de 1990, los LCD de "120 Hz" 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 del 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 fotogramas una señal pulldown 3:2 de 60 fps, el movimiento desigual aún podría ser visible (es decir, el llamado pulldown 6-4).
Además, el material se puede mostrar con una suavidad creada sintéticamente con la adición de 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 con una reducción desigual.