Wyświetl opóźnienie

Opóźnienie wyświetlania to zjawisko związane z większością typów wyświetlaczy ciekłokrystalicznych (LCD), takich jak smartfony i komputery, oraz prawie wszystkimi typami telewizorów o wysokiej rozdzielczości (HDTV). Odnosi się do opóźnienia lub opóźnienia między momentem wysłania sygnału do wyświetlacza a momentem, w którym wyświetlacz zaczyna pokazywać ten sygnał. Ten czas opóźnienia został zmierzony na poziomie 68 ms, co odpowiada 3-4 ramkom na wyświetlaczu 60 Hz . Opóźnienia wyświetlania nie należy mylić z czasem reakcji piksela , czyli czasem potrzebnym do zmiany jasności piksela z jednej wartości jasności na drugą. Obecnie większość producentów podaje czas reakcji piksela, ale zaniedbuje raportowanie opóźnienia wyświetlania. [ potrzebne źródło ]

Technologia analogowa kontra cyfrowa

W przypadku starszej technologii analogowej lampy elektronopromieniowej (CRT) opóźnienie wyświetlania jest bliskie zeru ze względu na charakter technologii, która nie ma możliwości przechowywania danych obrazu przed wyświetleniem. Sygnał obrazu jest w minimalnym stopniu przetwarzany wewnętrznie, po prostu w celu demodulacji z fali nośnej o częstotliwości radiowej (RF) (dla telewizorów), a następnie dzielenia na osobne sygnały dla czerwonego, zielonego i niebieskiego działa elektronowego oraz dla synchronizacji pionowej i synchronizację poziomą. Korekty obrazu zwykle obejmują zmianę kształtu fali sygnału, ale bez przechowywania, więc obraz jest zapisywany na ekranie tak szybko, jak jest odbierany, z zaledwie nanosekundowym opóźnieniem , aby sygnał przeszedł przez okablowanie wewnątrz urządzenia od wejścia do ekranu.

W przypadku nowoczesnych sygnałów cyfrowych do przygotowania sygnału wejściowego do wyświetlenia potrzebna jest znaczna moc obliczeniowa komputera i pamięć. W przypadku telewizji naziemnej lub kablowej stosuje się te same analogowe techniki demodulacji, ale następnie sygnał jest konwertowany na dane cyfrowe, które muszą zostać zdekompresowane przy użyciu kodeka MPEG i wyrenderowane na bitmapę obrazu zapisaną w bufor ramki .

W przypadku trybów wyświetlania ze skanowaniem progresywnym przetwarzanie sygnału zatrzymuje się w tym miejscu, a bufor ramki jest natychmiast zapisywany do urządzenia wyświetlającego. W najprostszej postaci przetwarzanie to może zająć kilka mikrosekund.

W przypadku wideo z przeplotem często stosowane jest dodatkowe przetwarzanie w celu usunięcia przeplotu z obrazu i sprawienia, że ​​wydaje się on wyraźniejszy lub bardziej szczegółowy niż jest w rzeczywistości. Odbywa się to poprzez przechowywanie kilku klatek z przeplotem, a następnie zastosowanie algorytmów w celu określenia obszarów ruchu i bezruchu oraz w celu łączenia klatek z przeplotem w celu wygładzenia lub ekstrapolacji, gdzie piksele są w ruchu, wynikowy bufor klatek jest następnie zapisywany na urządzeniu wyświetlającym.

Usuwanie przeplotu narzuca opóźnienie, które nie może być krótsze niż liczba klatek przechowywanych jako odniesienie, plus dodatkowy zmienny okres do obliczenia wynikowego ekstrapolowanego bufora ramek; opóźnienia 16-32 ms są powszechne.

Przyczyny opóźnienia wyświetlania

czas reakcji piksela wyświetlacza jest zwykle podawany w specyfikacjach monitora, żaden producent nie reklamuje opóźnienia wyświetlania swoich wyświetlaczy, prawdopodobnie dlatego, że istnieje tendencja do zwiększania opóźnienia wyświetlania, ponieważ producenci znajdują więcej sposobów przetwarzania danych wejściowych na poziomie wyświetlacza, zanim to nastąpi. jest pokazane. Możliwymi winowajcami są narzuty przetwarzania HDCP , zarządzanie prawami cyfrowymi (DRM), a także techniki DSP stosowane w celu zmniejszenia efektów zjawy – a przyczyna może się różnić w zależności od modelu wyświetlacza. Dochodzenia zostały przeprowadzone przez kilka stron internetowych związanych z technologią, z których niektóre są wymienione na dole tego artykułu.

Wyświetlacze LCD, plazmowe i DLP, w przeciwieństwie do CRT, mają natywną rozdzielczość . Oznacza to, że mają stałą siatkę pikseli na ekranie, która pokazuje obraz najostrzejszy, gdy działa w natywnej rozdzielczości (więc nic nie musi być skalowane w pełnym rozmiarze, co powoduje rozmycie obrazu). Aby wyświetlać rozdzielczości inne niż natywne, takie wyświetlacze muszą wykorzystywać skalery wideo , które są wbudowane w większość nowoczesnych monitorów. Na przykład wyświetlacz, który ma natywną rozdzielczość 1600x1200 i dostarczany jest sygnał 640x480, musi przeskalować szerokość i wysokość o 2,5x, aby wyświetlić obraz dostarczany przez komputer na natywnych pikselach. Aby to zrobić, przy jednoczesnym wytwarzaniu jak najmniejszej liczby artefaktów , wymagane jest zaawansowane przetwarzanie sygnału, które może być źródłem wprowadzanych latencji. Sygnały wideo z przeplotem , takie jak 480i i 1080i, wymagają etapu usuwania przeplotu , który dodaje opóźnienie. Anegdotycznie [ oryginalne badania? ] opóźnienie wyświetlania jest znacznie mniejsze, gdy wyświetlacze działają w natywnych rozdzielczościach dla danego ekranu LCD oraz w trybie skanowania progresywnego . Wykazano również, że urządzenia zewnętrzne zmniejszają ogólne opóźnienia, zapewniając szybsze algorytmy zmiany rozmiaru przestrzeni obrazu niż te obecne na ekranie LCD. [ Potrzebne źródło ] W praktyce spowodowałoby to nałożenie wewnętrznych i zewnętrznych opóźnień.

Wiele monitorów LCD wykorzystuje również technologię zwaną „overdrive”, która buforuje kilka klatek do przodu i przetwarza obraz w celu zmniejszenia rozmycia i smug pozostawionych przez zjawy. Efekt jest taki, że wszystko jest wyświetlane na ekranie kilka klatek po przesłaniu przez źródło wideo. [ potrzebne źródło ]

Testowanie opóźnienia wyświetlania

Opóźnienie wyświetlania można zmierzyć za pomocą urządzenia testowego, takiego jak Video Signal Input Lag Tester. Pomimo swojej nazwy urządzenie nie może samodzielnie mierzyć opóźnienia wejściowego. Może mierzyć tylko opóźnienie wejściowe i czas odpowiedzi razem.

W przypadku braku urządzenia pomiarowego pomiar można przeprowadzić za pomocą wyświetlacza testowego (mierzonego wyświetlacza), wyświetlacza kontrolnego (zwykle CRT ) , który w idealnym przypadku miałby znikome opóźnienie wyświetlania, komputera zdolnego do odzwierciedlenia wyniku na dwóch wyświetlaczach, oprogramowania stopera , a szybka kamera skierowana na dwa wyświetlacze z programem stopera. Czas opóźnienia jest mierzony poprzez zrobienie zdjęcia wyświetlaczy z uruchomionym oprogramowaniem stopera, a następnie odjęcie dwóch czasów z wyświetlaczy na zdjęciu. Ta metoda mierzy tylko różnicę w opóźnieniu wyświetlania między dwoma wyświetlaczami i nie pozwala określić bezwzględnego opóźnienia wyświetlania pojedynczego wyświetlacza. Monitory CRT są preferowane jako wyświetlacze kontrolne, ponieważ ich opóźnienie wyświetlania jest zazwyczaj pomijalne. Jednak kopia lustrzana wideo nie gwarantuje, że ten sam obraz zostanie wysłany do każdego wyświetlacza w tym samym momencie.

W przeszłości powszechnie uważano, że wyniki tego testu były dokładne, ponieważ wydawały się łatwe do odtworzenia, nawet gdy wyświetlacze były podłączone do różnych portów i różnych kart, co sugerowało, że efekt jest spowodowany wyświetlaczem, a nie system komputerowy. Dogłębna analiza opublikowana na niemieckiej stronie internetowej Prad.de wykazała, że ​​te założenia były błędne. Uśrednianie pomiarów w sposób opisany powyżej prowadzi do porównywalnych wyników, ponieważ zawiera taką samą ilość błędów systematycznych. Jak widać na różnych recenzjach monitorów, tak ustalone wartości opóźnienia wyświetlania dla tego samego modelu monitora różnią się o marginesy do 16 ms lub nawet więcej.

Aby zminimalizować skutki asynchronicznych wyjść wyświetlacza (punkty czasowe przesyłania obrazu do każdego monitora są różne lub rzeczywista częstotliwość używana dla każdego monitora jest inna) wysoce wyspecjalizowane oprogramowanie o nazwie SMTT lub bardzo złożone i drogie środowisko testowe musi być użytym.

Kilka podejść do pomiaru opóźnienia wyświetlania zostało ponownie uruchomionych w nieco zmienionych sposobach, ale nadal przywróciło stare problemy, które zostały już rozwiązane przez poprzednie wspomniane SMTT. Jedna z takich metod polega na podłączeniu laptopa do telewizora HDTV za pomocą połączenia kompozytowego i uruchomieniu kodu czasowego, który jest wyświetlany jednocześnie na ekranie laptopa i telewizora HDTV oraz nagraniu obu ekranów za pomocą oddzielnego rejestratora wideo. Kiedy wideo na obu ekranach jest wstrzymane, różnica czasu pokazywana na obu ekranach została zinterpretowana jako oszacowanie opóźnienia wyświetlania. Niemniej jednak jest to prawie identyczne z użyciem zwykłych stoperów na dwóch monitorach przy użyciu konfiguracji monitora „widoku klonowania”, ponieważ nie przejmuje się brakiem synchronizacji między kompozytowym sygnałem wideo a wyświetlaczem ekranu laptopa ani opóźnieniem wyświetlania tego ekran lub szczegół, że pionowe odświeżanie ekranu dwóch monitorów jest nadal asynchroniczne i nie jest ze sobą połączone. Nawet jeśli w sterowniku karty graficznej włączona jest synchronizacja pionowa, sygnały wideo wyjścia analogowego i cyfrowego nie zostaną zsynchronizowane. W związku z tym nie jest możliwe użycie jednego stopera do pomiaru opóźnienia wyświetlania, jednak jeśli jest on tworzony przez kod czasowy lub prostą aplikację stopera, ponieważ zawsze spowoduje to błąd do 16 ms lub nawet więcej .

Wpływ opóźnienia wyświetlania na użytkowników

Opóźnienie wyświetlania ma wpływ na ogólne opóźnienie w łańcuchu interfejsów użytkownika (mysz, klawiatura itp.) łączących kartę graficzną z monitorem. W zależności od monitora zmierzono czasy opóźnienia wyświetlania w zakresie od 10 do 68 ms . Jednak wpływ opóźnienia na użytkownika zależy od wrażliwości każdego użytkownika na to opóźnienie.

Opóźnienie wyświetlania jest najbardziej zauważalne w grach (zwłaszcza starszych konsolach do gier wideo), przy czym różne gry wpływają na postrzeganie opóźnienia. Na przykład w PvE World of Warcraft niewielkie opóźnienie wejścia nie jest tak krytyczne w porównaniu z PvP lub innymi grami preferującymi szybki refleks, takimi jak Counter-Strike . Gry oparte na rytmie, takie jak Guitar Hero , również wymagają dokładnego wyczucia czasu; opóźnienie wyświetlania stworzy zauważalne przesunięcie między muzyką a monitami na ekranie. Warto zauważyć, że wiele gier tego typu zawiera opcję, która próbuje skalibrować opóźnienie wyświetlania. Prawdopodobnie gry walki, takie jak Street Fighter , Super Smash Brothers Melee i Tekken , są najbardziej dotknięte, ponieważ mogą wymagać ruchu w bardzo ciasnych oknach wydarzeń, które czasami trwają tylko 1 klatkę lub 16,67 ms na ekranie.

Przyjmując gaussowski czas reakcji człowieka na określone zdarzenie w grze, możliwe staje się omówienie wpływu opóźnienia w kategoriach prawdopodobieństwa. Biorąc pod uwagę wyświetlacz bez opóźnień, człowiek ma pewne prawdopodobieństwo, że wyląduje w oknie ramek. Ponieważ gry wideo działają na dyskretnych klatkach, pominięcie ostatniej klatki okna nawet o 0,1 ms powoduje, że wejście jest interpretowane o pełną klatkę później. Z tego powodu każde opóźnienie wpłynie na zdolność człowieka do trafienia w określone okno czasowe. Nasilenie tego wpływu jest funkcją pozycji i wariancji reakcji człowieka na wskazówkę wizualną, wielkości wprowadzonego opóźnienia i wielkości okna czasowego. Na przykład, biorąc pod uwagę bardzo duże okno z 30 klatkami, człowiek miałby prawdopodobnie 99,99% szans na trafienie w to okno. Wprowadzając jedną klatkę opóźnienia, zdolność człowieka do trafienia w okno 30 klatek prawdopodobnie utrzymałaby się w zakresie 99,99% (zakładając, że człowiek odpowiada gdzieś w pobliżu środka okna). Jednak biorąc pod uwagę mniejsze okno, powiedzmy 2 klatki, efekt opóźnienia staje się znacznie bardziej znaczący. Zakładając, że reakcja człowieka jest skoncentrowana na oknie 2-klatkowym, a nadczłowiek ma 99,99% szans na trafienie w okno, wprowadzenie pełnej klatki opóźnienia powoduje spadek wskaźnika sukcesu aż do około 50%.

Jeśli kontroler gry generuje dodatkowe sprzężenie zwrotne (dudnienie, głośnik Wii Remote itp.), opóźnienie wyświetlania spowoduje, że sprzężenie to nie będzie dokładnie pasować do obrazu na ekranie, co może powodować dodatkową dezorientację (np. dudnienie na ułamek sekundy przed uderzeniem w ścianę).

Widzowie telewizyjni również mogą zostać dotknięci. Jeśli używany jest amplituner kina domowego z głośnikami zewnętrznymi, opóźnienie wyświetlania powoduje, że dźwięk jest słyszalny wcześniej niż widoczny jest obraz. „Wczesny” dźwięk jest bardziej irytujący niż dźwięk „późny”. Wiele odbiorników kina domowego ma ręczną regulację opóźnienia dźwięku, którą można ustawić w celu kompensacji opóźnienia wyświetlania.

Rozwiązania

Tryb gry

Wiele telewizorów, skalerów i innych konsumenckich urządzeń wyświetlających oferuje teraz tak zwany „tryb gry”, w którym obszerne przetwarzanie wstępne odpowiedzialne za dodatkowe opóźnienie jest specjalnie poświęcane w celu zmniejszenia, ale nie wyeliminowania opóźnień. Ta funkcja jest zwykle przeznaczona dla konsol do gier wideo, ale jest również przydatna w przypadku innych aplikacji interaktywnych. Z tego samego powodu podobne opcje są od dawna dostępne w domowym sprzęcie audio i modemach . Połączenie za pomocą kabla VGA lub komponentu powinno wyeliminować zauważalne opóźnienie wejścia na wielu telewizorach, nawet jeśli mają już tryb gry. Zaawansowane przetwarzanie końcowe nie istnieje w połączeniu analogowym, a sygnał przechodzi bez opóźnień.

Zmiana nazwy wejścia

Telewizor może mieć tryb obrazu, który zmniejsza opóźnienie wyświetlania dla komputerów. Niektóre telewizory Samsung i LG automatycznie zmniejszają opóźnienie dla określonego portu wejściowego, jeśli użytkownik zmieni nazwę portu na „PC”.

Wyświetl opóźnienie a czas odpowiedzi

Ekrany LCD o wysokim czasie reakcji często nie dają zadowalających wrażeń podczas oglądania szybko poruszających się obrazów (często pozostawiają smugi lub rozmycie, tzw. smużenie ). Ale ekran LCD o zarówno długim czasie reakcji, jak i znacznym opóźnieniu wyświetlania nie nadaje się do grania w szybkie gry komputerowe lub wykonywania szybkich operacji na ekranie z dużą dokładnością, ponieważ kursor myszy pozostaje w tyle.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Display_lag&oldid=1130593842 ”