CZAS REAKCJI MATRYCY – JAKIE MA ZNACZENIE W MONITORZE?
Kupując monitor do komputera, przede wszystkim z myślą o grach komputerowych, zwracamy uwagę na wiele parametrów technicznych. Jednym z najważniejszych, wymienianym w każdym poradniku jest czas reakcji matrycy, a oprócz tego zwykle częstotliwość odświeżania monitora (ekranu). Ogólna zasada jest prosta – im niższy parametr tym lepiej, jednak czas reakcji matrycy powinien być zsynchronizowany z częstotliwością odświeżania monitora. Nie wszyscy jednak wiedzą czym tak naprawdę jest czas reakcji matrycy i jaki powinien być dla gracza i do oglądania telewizji wystarczającym. Czas reakcji matrycy monitora to termin, który pojawia się w każdej informacji na temat monitorów - niezależnie czy jest to poradnik, recenzja czy zwykła aktualność. Jest to ważny parametr każdego urządzenia tego typu.
Czas reakcji matrycy monitora (ekranu)
Czas reakcji matrycy monitora to parametr, który mówi nam, jak szybko pojedyncze piksele są zdolne do zmiany swojego stanu, czyli w gruncie rzeczy wyświetlenia kolejnej klatki obrazu lub po prostu zmiany koloru. Wytyczne ISO mówią, aby mierzyć go od wyświetlenia barwy czarnej do białej i następnie znowu zmiany na barwę czarną. Jednak producenci najczęściej decydują się na podawanie parametru GtG (grey to grey), czyli między odcieniami szarości. Oznacza to, że mierzony jest czas od przejścia z koloru szarego przez biały i ponowne wyświetlenie szarego. Nie trudno się domyślić, że trwa to zdecydowanie krócej niż w przypadku barwy czarnej. Dlatego często w specyfikacjach można znaleźć informacje o czasie reakcji matrycy na poziomie 1 ms. W rzeczywistości jest zwykle nieco gorzej, ale nie oznacza to, że jest bardzo źle. Tak naprawdę w dzisiejszych monitorach komputerowych nikt nie potrzebuje aż tak szybkiego czasu reakcji matrycy, gdyż ekran i tak nie jest odświeżany z aż tak wielką częstotliwością aby móc z takiego parametru realnie skorzystać.
 |
| Monitor z częstotliwością odświeżania 360 Hz |
Czas reakcji matrycy w monitorze do gier komputerowych
Czas reakcji matrycy monitora jest ściśle powiązany z innym parametrem, a mowa o częstotliwości odświeżania monitora, która mówi nam, jak często na sekundę matryca monitora odświeża obraz jaki widzimy na ekranie. Wystarczą proste obliczenia, aby te zależności zauważyć. Jeśli dysponujemy modelem monitora z odświeżaniem 60 Hz, to oznacza to, że obraz na ekranie jest odświeżany co każde 16,7 ms, zatem wystarczy nam matryca ze zdolnością odświeżania nieco lepszą, tak z 15 milisekund (15 ms). Taka liczba bieże się stąd, że sekunda ma 1000 ms, a skoro obraz zmienia się 60 razy na sekundę, to dzieje się to co każde 16,7 ms - milisekund (Proste, jak 1000 podzielić przez 60, co daje dokładniej 16,666 ms - złośliwie lub uszczypliwie nazywane w Ameryce monitorem dla satanistów). A skoro odświeżanie odbywa się w takim odstępie czasowym, to po co nam lepsza matryca, w której piksele będą w stanie zmieniać swój stan co 1 ms, skoro i tak tego nie wykorzystamy. Jedynie płacimy za możliwość z której nie skorzystamy, bo nie ma jak skorzystać.
Sytuacja staje się nieco bardziej skomplikowana w przypadku bardziej zaawansowanych konstrukcji, jak w przypadku monitorów z częstotliwością odświeżania 144 Hz. Znowu musimy podzielić 1000 ms na 144, a dzięki temu dowiemy się, że w monitorach gamingowych obraz odświeżany jest co 6,9 ms (6,9444 ms) czyli w praktyce co 7 milisekund, co siedem tysięcznych sekundy, zatem znowu czas reakcji matrycy na poziomie 1 ms jest niepotrzebny, bo i tak z tego nie uda się nam w praktyce skorzystać. Dla monitorów z częstotliwością odświeżania 165 Hz obraz odświeżany jest co 6 ms (6,0606 ms), a dla najbardziej zaawansowanych modeli 240 Hz mniej więcej co 4,16 ms (4,1666 ms). Nie ma sensu szukać modeli o lepszych parametrach czasu reakcji matrycy, bo i tak ich w żaden sposób nie wykorzystamy ani grach, ani w filmach.
Jaki czas reakcji matrycy dobrać do filmów?
Zastanówmy się jaki czas reakcji matrycy potrzebujemy w przypadku filmów i oglądania telewizji na ekranie komputerów. Tutaj powinniśmy być jeszcze mniej wymagający od monitora. Standardem w europejskiej telewizji jest nadawanie materiałów z prędkością 25 klatek na sekundę. Z kolei w kinach oglądamy materiały z prędkością 24 klatek na sekundę (wyjątkiem była między innymi trylogia Hobbit, nagrana w 48 klatkach na sekundę). Czy to oznacza, że w telewizorach wystarczy czas reakcji 40 ms? Absolutnie nie, gdyż oglądanie czegokolwiek na takim ekranie byłoby dla wielu zapewne katorgą, chociaż może warto sobie przypomnieć jak telewizję ogladali nasi rodzice i dziadkowie. Poza tym trzeba pamiętać, że telewizory oferują dzisiaj odświeżanie na poziomie 60 lub 100 Hz. Zatem te 8-12 ms jako czas rekacji matrycy dla filmów TV można uznać za rozsądny standard, zapewne jeszcze na dekadę lub więcej od publikacji tego artykułu. Tym bardziej, że gry konsolowe ograniczane są zazwyczaj do 30 lub maksymalnie 60 klatek na sekundę, więc i tak nie osiągniemy rezultatów zbliżonych do wydajnego komputera z monitorem 144 Hz, który dla większości graczy domowych i koleżeńskich będzie całkiem wystarczającym.
 |
| Monitor o częstości odświeżania 240 Hz |
Zapewne lepiej skorzystać z większej rozdzielczości matrycy jak 3440x1440 czy 3840 x 2160 niźli myśleć tylko o jak najszybszym czasie reakcji matrycy, i dobrze patrzeć czy parametry monitora są zoptymalizowane ze sobą. Warto patrzeć także na typ panelu w monitorze gamingowym, a nie tylko na pojedyncze parametry. Czas reakcji panelu LCD zastosowanego w monitorze gamingowym ma duże znaczenie, decyduje bowiem o tym, jak szybko piksele matrycy są zdolne zmieniać swój stan, a tym samym wyświetlać kolejne barwy/klatki obrazu. Monitor odświeżający obraz z częstotliwością 144 Hz powinien mieć czas reakcji matrycy nieco mniejszy niż 7 ms (1/144), a wyświetlający 165 obrazów w czasie sekundy – nieco mniejszy niż 6 ms (1/165). Producenci w specyfikacjach monitorów zwykle podają czas reakcji typu grey-to-grey (bardziej optymistyczny), laboratorium PCLab zaś stosuje standardową procedurę pomiaru zgodną z wytycznymi ISO, czyli mierzy czas przejścia piksela od wyświetlania barwy czarnej do białej i powrotu do wyświetlania barwy czarnej (0 – 255 – 0). W pomiarach wykorzystują własne programy sterujące wyświetlaniem obrazu, czułą i szybką fotodiodę oraz cyfrowy oscyloskop. Na wykresach z badań PCLab widać wyraźnie, że pod względem czasu reakcji matrycy panele LCD TN wciąż górują nad panelami LCD IPS, choć najszybsze spośród tych drugich powoli doganiają słabsze ekrany typu LCD TN. Na rok 2017 kilkanaście badanych monitorów miało reakcję od 4,8 do 12,9 ms tego solidnego parametru.
Typowy monitor komputerowy z roku 2017 odświeża wyświetlany obraz 60 razy na sekundę. Okazuje się jednak, że w wypadku szybkich zmian obrazu, z którymi często mamy do czynienia w grach, wyraźną poprawę płynności ruchu można osiągnąć przez zwiększenie wartości tego parametru do 120 Hz, 144 Hz, a nawet 165 razy na sekundę bo częstotliwość to ilość odświeżeń na sekundę. Dlatego standardem w obecnie od 2017/2018 roku oferowanych monitorach gamingowych stało się odświeżanie na poziomie 144 Hz lub 165 Hz (ta druga wartość dotyczy głównie modeli obsługujących technikę Nvidia G-Sync).
Opóźnienie sygnału (input lag)
Opóźnienie sygnału (input lag) mówi nam o tym, ile czasu monitor potrzebuje na wyświetlenie informacji przesłanej do niego przez kartę graficzną. Zasadniczo przyjmuje się za dobre urządzenia, w których wypadku czas ten wynosi do 20–30 ms, ale gdy mamy do czynienia z monitorami dla graczy, opóźnienie to powinno być możliwie małe, bo jest to opóźnienie sygnału z powodu przetwarzania ruchu gracza przez kartę graficzną (i tego się nie przeskoczy). Aż 8 z 10 uczestników testów PCLab z 2017 roku udało się utrzymać poziom przywoity w zakresie 8–11 ms, zatem lepsza matryca z szybszym czasem reakcji i tak nic tu nie pomoże. Wyraźnie od reszty stawki odstawały urządzenie Philipsa, które wydłuża to opóźnienie do 27,5 ms. Parametr ten mierzono w PCLab z użyciem własnej metody. Tak czy owak, szukając komputera dla graczy, szukamy input lag (opóźnienia z karty graficznej na monitorze) poniżej 10 ms. Taki parametr może bardziej zaważyć w grach wymagających jak największej szybkości reakcji gracza. Przyszłościowo, szukamy też monitorów o coraz wyższych częstościach odświeżania, skorelowanych z czasem reakcji matrycy (zawsze trochę mniejszym niż wymaga tego proces odświeżania) czyli z małym zapasem.
W ekranach LCD od przyłożenia napięcia do komórki ciekłokrystalicznej, do faktycznej zmiany stanu tej komórki (blokowanie lub przepływ światła) wymagany jest pewien czas, dodatkowo bezwładność ciekłych kryształów oznacza, że gdy prąd przestaje płynąć komórka ciekłokrystaliczna również potrzebuje czasu by powrócić do wyjściowego położenia. Zresztą ta bezwładność ciekłych kryształów w pewnych zastosowaniach (np. matryce pasywne) jest cechą pożądaną, bo dzięki temu obraz statyczny jest wyświetlany na ekranie dłużej, bez zużywania energii na jego podtrzymanie. We wszystkich współczesnych monitorach oczywiście używa się matryc aktywnych, a nie pasywnych, zatem utrzymanie pożądanego stanu piksela (utrzymanie właściwej luminancji każdego z subpikseli) wymaga właśnie częstego odświeżania stanu komórki ciekłokrystalicznej. To jedno z zadań matrycy TFT. Pomiar rzeczywistego czasu reakcji matrycy w monitorze może odbiegać od spodziewanych parametrów, zatem zwykle jest znacznie reakcja monitora wolniejsza. Mamy przykładowy monitor przeznaczony dla graczy, wyróżniający się wysoką częstotliwością odświeżania ekranu wynoszącą 165 Hz (z czasem reakcji 1 ms). Zgodnie z tym co napisane wyżej, spodziewany idealny czas reakcji dla takiego monitora powinien wynosić 1/165 sekundy, czyli około 6,06 ms. Jednak z badań PCLab, rzeczywisty, zmierzony przez nich czas reakcji jest znacznie dłuższy i wynosi 16 ms, chociaż producent podaje reklamową 1 ms (a są już takie na 0,4 ms).
 |
| Xiaomi - monitory z czasem odświeżania 240 oraz 360 Hz |
Częstotliwość odświeżania w monitorze decyduje o płynności ruchu. Ruch na monitorze odświeżanym z częstotliwością 144 Hz będzie zawsze zauważalnie bardziej płynny niż na jakimkolwiek monitorze o częstotliwości 60 Hz. Jednak płynność - choć podnosi komfort obserwacji ruchomych obiektów na ekranie monitora - nie jest tożsama z jakością obrazu i samej animacji. O jakości obrazu animowanego decyduje już właśnie czas reakcji. Optymalna sytuacja to taka, kiedy dany monitor charakteryzuje się czasem reakcji nie dłuższym niż czas wymagany na wyświetlenie jednej klatki obrazu, czyli jeden cykl odświeżenia ekranu. Na przykład dla monitora 60 Hz pojedyncza klatka zostanie wyświetlona na ekranie w czasie 16,7 ms (1/60 s). Dla monitora 75 Hz będzie to już 13,3 ms. Jeżeli czas reakcji matrycy jest krótszy od jednego cyklu odświeżania, to znaczy, że nawet w najbardziej kontrastowych animacjach obraz nie będzie smużył. Tym samym wszelkie "polepszacze" jakości animacji, w stylu różnych technik korekcji rozmycia ruchu itp. nie są konieczne.
Tabelka optymalnych częstotliwość odświeżania monitora dla czasów reakcji matrycy
48 Hz ---> 20 do 21 ms (dla filmu 48 klatek na sekundę)
60 Hz ---> 15 do 16 ms (milisekund)
75 Hz ---> 12-13 ms
90 Hz ---> 10-11 ms
100 Hz ---> 9-10 ms
120 Hz ---> 8 ms
144 Hz ---> 6-7 ms
165 Hz ---> 6 ms
200 Hz ---> 5 ms
240 Hz ---> 4 ms
360 Hz ---> 2 do 3 ms
480 Hz ---> 2 ms
600 Hz ---> 1,6 ms
1000 Hz ---> 1 ms
2500 Hz ---> 0,4 ms
Przy danej częstotliwości odświeżania, nie mniejszy niż podany czas reakcji matrycy! A jak przyszłość przyniesie jakieś lepsze ciekawsze rozwiązania, to pewnie dodamy tutaj link do nowego artykułu na temat.
(Artykuł odświeżony i trochę uzupełniony w grudniu 2020 roku)
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz