27 de abril de 2010

Refresh rate

Quantos Hz!!!  Afinal o que são, e para que servem estes Hz? Para que tanta variedade? Qual a influência na qualidade da imagem? É diferente conforme a tecnologia?

Estes números representam o refresh rate, a taxa de atualização de imagens numa tela. Como o Hz (Hertz) é ciclos por segundo, o refresh rate é o número de vezes em que imagens são colocadas numa tela em 1 segundo.

Antes de continuar, seria melhor entender como as imagens são produzidas numa tela. Se desejar, veja Produção de imagem na tela em Tecnologias de display HD.

Filme: No filme, a imagem em movimento é produzida através de 24Fps (Frames per second - quadros por segundo), que é conhecido como Frame rate. É a sequência de 24 imagens estáticas em 1 segundo. A princípio o frame rate deveria ser igual ao refresh rate, mas quase sempre são diferentes. No caso do filme, em geral, cada quadro é iluminado 2 ou 3 vezes, para oferecer maior conforto visual, ou seja, tem refresh rate de 48Hz ou 72Hz. Apesar de ser 16Fps, a menor frequência em que um movimento contínuo é sentido pelo ser humano, foi definido 24Fps em filme, depois da introdução de som, devido a razão técnica-financeira.

Display de CRT: Em display de CRT, devido a limitação tecnológica da época do desenvolvimento nos anos de 1920, era difícil rodar o display diferente de múltiplo de frequência da rede elétrica de 60Hz (NTSC) e de 50Hz na Europa (PAL, SECAM), por causa do sincronismo. Considerando a economia na banda de frequência utilizada na transmissão, e problema do flicker no display, foi decidida a divisão de 1 frame (imagem completa) em 2 campos (fields) de imagens, um de linhas ímpares e outro de pares (entrelaçados, veja 1080i 1080p), assim cada campo teria 30fps (fields per second), totalizando 60fps, ou seja refresh rate de 60Hz, equivalente a frame rate de 30Fps (Frame per second). Depois da introdução da cor, para evitar interferência entre subportadora de croma e portadora de som, houve ligeira alteração, em valor exato para 29.97fps e 59.94fps, mas usualmente mencionado ainda como 30 e 60 arrendondado.


Flicker é um efeito em que a tela apagada, no intervalo entre refresh, se torna visível em baixo refresh rate. A visibilidade deste efeito depende também da tecnologia do display (principalmente de fósforo como CRT e plasma) e da iluminação, e é sentido mais nas bordas do que no centro da visão, por isso é mais crítico em monitor CRT de PC, pois o usuário fica bem próximo da tela (numa lâmpada fluorescente, de vez em quando, pode sentir que está piscando, mas se olhar direto, não consegue perceber). Um bom refresh rate é considerado entre 75Hz a 200Hz, desde que o display consiga suportar (CRT é limitado). Display de LCD que utiliza backlight de lâmpada fluorescente, tem flicker da própria lâmpada, provocado pela alimentação em torno de 200Hz.

Visão humana: A nossa visão e a mente são bem complexas. Na natureza o movimento é contínuo, e o olho não tem frame rate, tem a persistência da visão, que é o processo em que a retina e o cérebro retêm a imagem por um breve momento de tempo. Como vimos acima, para iludir o cérebro de que a imagem tem movimento, sem sentir o flicker, é necessário pelo menos de 16 quadros por segundo. Nas tecnologias de LCD com backlight de LED e projetores de imagem com lâmpadas incandescentes ou de arco (UHP), não há produção de flicker, mas é necessário criar para que o espectador não sinta um desconforto e fadiga visual. Mesmo que o consciente não perceba, incomoda o subconsciente. Realmente é bem complicado adaptar o artificial no natural.

Conversão Filme-Display

Agora imagine converter o 24Fps de um filme em refresh rate de 60Hz do display. No caso da Europa em que o refresh rate é de 50Hz (25fps) é bem mais simples, pois é só aumentar em menos de 4% a velocidade e consegue compatibilizar (a mudança na imagem e som é praticamente imperceptível), fazendo 2-2 pull-down, onde cada quadro é repetido 2 vezes. Em 60Hz é utilizada a técnica chamada 2-3 pull-down.

2-3 pull-down: Nesta técnica, 1 quadro é repetido 2 vezes e o próximo 3 vezes, ou seja, a cada 2 quadros são gerados 5 refresh, em 24 quadros são gerados 60 refresh, portanto com frame rate de 24Fps, foi gerado refresh rate de 60Hz, compatibilizando com o display. Por não ter a mesma quantidade repetida de cada quadro, acaba gerando um artefato visual conhecido como judder, tipo vibração ou solavanco, dependendo da cena.


Nos displays modernos, a utilização de refresh rate de 120Hz se tornou ideal, pois é múltiplo de 24 e de 30, eliminando o artefato de judder. Assim um filme de Blu-ray disc gravado em 24Fps, é possível assistir sem o artefato nos displays de 120Hz (5-5 pull-down). No caso do filme 3D, o ideal seria de 240Hz, por ter imagem dobrada em frame sequential (esquerda e direita). Não é aplicável esta técnica na Europa, pois o mínimo múltiplo comum de 24 e 25 é 600.

Refresh rate em LCD e Plasma

Para entender melhor as diferenças das tecnologias de LCD e plasma, veja Tecnologias de display HD.

LCD: A tecnologia LCD tem tempo de resposta baixo e para reduzir os problemas das imagens em movimentos rápidos, é aumentado o refresh rate. Alguns fabricantes inserem refresh de backlight apagada para aumentar o contraste, e neste caso não deveria ser computado como refresh rate (pois não há imagem), mas sim uma espécie de flicker, mas é normal incluir. O melhor é solicitar esclarecimento, quando se vê anúncio com refresh rate de 120Hz, 240Hz, 480Hz. Muitos televisores têm tecnologias que criam imagens intermediárias, como motionflow da Sony. Veja na ilustração, 60Hz é normal, motionflow de 120Hz insere uma imagem e motionflow de 240Hz, três imagens. O HDTV Sony, KDL-40NX800 com backlight de LED, que será lançado no próximo mês no Japão, tem motionflow de 240Hz.


Plasma: Os fabricantes não mencionavam o refresh rate dos displays de plasma, pois normalmente é de 60Hz, alguns modelos disponibilizam também 48Hz e 96Hz, mas atualmente anunciam como 480Hz, 600Hz, por causa da propaganda do LCD. Estes números não são refresh rate de verdade, pois referem-se a tecnologia de plasma, são sub-fields drive frequency, que no caso de 480Hz é quebrado em 8 sub-fields de 60Hz, e 600Hz em 10 sub-fields. Como o display de plasma tem tempo de resposta super rápido, não tem o mesmo problema do LCD, estes sub-fields são piscadas (flash) de dots, para melhorar o contraste e a qualidade da imagem. Na ilustração, HDTV de plasma da Panasonic, modelo TH-P50GZ que tem refresh rate de 48Hz, 60Hz e 96Hz.

Conclusão: Como pode ver, é um assunto bem complexo, pois hoje tem tecnologia suficiente para criar padrões, reduzindo variedade de refresh rate, mas não podem ser ignorados tudo que já existem, como conteúdos, televisores, transmissões de TV, etc. Além de tantas coisas, depende também da tecnologia de cada display. Não vá atrás só de número alto. Analise bem cada TV e faça uma boa comparação, pois cada série de um mesmo fabricante tem tecnologias e recursos diferentes e obviamente, preços diferentes. A substituição do display de LCD pelas novas tecnologias como OLED, poderia reduzir e criar novos padrões de refresh rate.

Veja também:
HDTV
HDTV: LCD ou Plasma
HDTV 3D, Blu-ray Disc Player
TV digital
Imagem de alta definição
Formatos de vídeo HD

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