Näytön viive - Display lag

Näytön viive on ilmiö, joka liittyy tietyntyyppisiin nestekidenäyttöihin (LCD), kuten älypuhelimiin ja tietokoneisiin, ja lähes kaikkiin teräväpiirtotelevisioihin (HDTV). Se viittaa latenssiin tai viiveeseen, joka mitataan signaalin tuloajan ja tulon näytöllä näyttämiseen kuluvan ajan erotuksella . Tämä viiveaika on mitattu jopa 68 ms: ksi tai vastaa 3-4 kuvaa 60 Hz: n näytöllä. Näytön viivettä ei pidä sekoittaa pikselin vasteaikaan . Suurin osa valmistajista ei tällä hetkellä sisällä eritelmiä tai tietoja näytön viiveestä tuotetuilla näytöillä.

Analoginen vs digitaalinen tekniikka

Vanhan analogisen katodisädeputken (CRT) tekniikan osalta näytön viive on erittäin alhainen tekniikan luonteen vuoksi, koska sillä ei ole mahdollisuutta tallentaa kuvatietoja ennen näyttämistä. Kuvasignaali käsitellään minimaalisesti sisäisesti yksinkertaisesti radiotaajuisen (RF) kantoaallon demoduloimiseksi (televisioille) ja jaetaan sitten erillisiksi signaaleiksi punaiselle, vihreälle ja siniselle elektronipistoolille ja pystysuoran ajoitukselle ja vaakasynkronointi. Kuvan säätöihin kuuluu tyypillisesti signaalin aaltomuodon uudelleenmuotoilu, mutta ilman tallennustilaa, joten kuva kirjoitetaan näytölle niin nopeasti kuin se vastaanotetaan. Vain nanosekuntien viiveellä signaali kulkee laitteen sisällä olevien johtojen välillä tulosta näyttöön.

Nykyaikaisille digitaalisille signaaleille tarvitaan huomattavaa tietokoneen prosessointitehoa ja muistitilaa tulosignaalin valmistelemiseksi näytölle. Joko langattomassa tai kaapeli-TV: ssä käytetään samoja analogisia demodulointitekniikoita, mutta sen jälkeen signaali muunnetaan digitaaliseksi dataksi, joka on purettava MPEG-koodekilla ja tehtävä kuvan bittikarttaksi, joka on tallennettu kehyspuskuri .

For progressive scan näyttötiloja, signaalin käsittely päättyy tähän, ja kehys puskuri kirjoitetaan välittömästi näyttölaitteeseen. Yksinkertaisimmassa muodossaan tämä käsittely voi kestää useita mikrosekunteja.

Saat lomitettu video , ylimääräinen käsittely on usein sovellettu lomittelun poisto Poistaa kuvan ja tehdä siitä näyttää olevan selkeämpi tai yksityiskohtaisempia kuin se todellisuudessa on. Tämä tehdään tallentamalla useita lomitettuja kehyksiä ja käyttämällä sitten algoritmeja liikealueiden ja liikkumattomuuden määrittämiseksi ja joko yhdistämällä limitetyt kehykset tasoitusta varten tai ekstrapoloimalla, missä pikselit ovat liikkeessä, tuloksena oleva laskettu kehyspuskuri kirjoitetaan sitten näyttölaitteeseen.

Lomituksen poisto asettaa viiveen, joka ei voi olla lyhyempi kuin viitteellisesti tallennettavien kehysten lukumäärä, ja lisäksi muuttuvan ajanjakson tuloksena olevan ekstrapoloidun kehyspuskurin laskemiseksi.

Näytön viiveen syyt

Vaikka pikselin vasteaika näytön yleensä lueteltu monitorin tekniset tiedot, ei valmistajat mainostavat näytön viipeellä niiden näyttöjen, todennäköisesti siksi, että suuntauksena on ollut lisätä näytön lag valmistajat löytää uusia tapoja prosessin tulo näytön tasaantua on näytetty. Mahdollisia syyllisiä ovat HDCP: n , digitaalisten oikeuksien hallinnan (DRM) käsittelykulut ja myös haamukuvien vaikutusten vähentämiseen käytetyt DSP -tekniikat  - ja syy voi vaihdella näyttömallista riippuen. Tutkimuksia on suorittanut useat teknologiaan liittyvät verkkosivustot, joista osa on lueteltu tämän artikkelin lopussa.

LCD-, plasma- ja DLP -näytöissä, toisin kuin CRT -näytöissä, on alkuperäinen resoluutio . Toisin sanoen niillä on ruudulla kiinteä pikseliruudukko, joka näyttää kuvan terävimmin käytettäessä alkuperäistä resoluutiota (joten mitään ei tarvitse skaalata täysikokoiseksi, mikä sumentaa kuvaa). Muiden kuin alkuperäisten resoluutioiden näyttämiseksi tällaisissa näytöissä on käytettävä videoskaalaimia , jotka on integroitu useimpiin moderneihin näyttöihin. Esimerkiksi näytön, jonka alkuperäinen resoluutio on 1600x1200 ja jonka signaali on 640x480, on skaalattava leveys ja korkeus 2,5 -kertaiseksi, jotta tietokoneen näyttämä kuva näkyy alkuperäisissä pikseleissä. Tätä varten, vaikka tuotetaan mahdollisimman vähän artefakteja , tarvitaan edistynyttä signaalinkäsittelyä, joka voi olla viiveen lähde. Lomitetut videosignaalit, kuten 480i ja 1080i, vaativat lomituksen poistamisen, joka lisää viivettä. Anecdotally, näytön viive on merkittävästi pienempi, kun näytöt toimivat luonnollisella resoluutiolla tietyssä LCD -näytössä ja progressiivisessa skannaustilassa . Ulkoisten laitteiden on myös osoitettu vähentävän yleistä latenssia tarjoamalla nopeampia kuva-tilan koon muuttamisalgoritmeja kuin nestekidenäytössä olevat. Käytännössä tämä pinoa sisäiset ja ulkoiset viiveet.

Monet nestekidenäytöt käyttävät myös "overdrive" -tekniikkaa, joka puskuroi useita kehyksiä eteenpäin ja käsittelee kuvan vähentääkseen epäterävyyttä ja haamukuvien jättämiä juovia. Vaikutus on, että kaikki näkyy näytöllä useita kehyksiä sen jälkeen, kun videolähde on lähettänyt sen.

Näytön viiveen testaus

Näytön viive voidaan mitata käyttämällä testauslaitetta, kuten videosignaalin tulon viiveen testauslaitetta. Nimestään huolimatta laite ei voi mitata itsenäisesti syöttöviivettä. Se voi mitata vain syöttöviiveen ja vasteajan yhdessä.

Mittauslaitteen puuttuessa mittaus voidaan suorittaa käyttämällä testinäyttöä (mitattava näyttö), ohjausnäyttöä (yleensä CRT -näyttöä ), jolla olisi mieluiten vähäinen näyttöviive, tietokonetta, joka pystyy peilaamaan lähdön kahteen näyttöön, sekuntikello -ohjelmistoa , ja nopea kamera osoitti kahta näyttöä, jotka käyttävät sekuntikello-ohjelmaa. Viiveaika mitataan ottamalla valokuva näytöistä, joissa on sekuntikello -ohjelmisto, ja vähentämällä sitten kaksi kertaa valokuvan näytöistä. Tämä menetelmä mittaa vain kahden näytön välisen viiveen eron eikä voi määrittää yksittäisen näytön absoluuttista näyttöviivettä. CRT -laitteita suositellaan käytettäväksi ohjausnäytönä, koska niiden näyttöviive on tyypillisesti vähäinen. Videon peilaus ei kuitenkaan takaa, että sama kuva lähetetään jokaiselle näytölle samaan aikaan.

Aiemmin pidettiin yleisesti tiedossa, että tämän testin tulokset olivat täsmällisiä, koska ne näyttivät olevan helposti toistettavissa, vaikka näytöt olisi kytketty eri portteihin ja eri kortteihin, mikä viittasi siihen, että vaikutus johtuu näytöstä eikä tietokonejärjestelmä. Saksalaisella Prad.de -verkkosivustolla julkaistu perusteellinen analyysi paljasti, että nämä oletukset ovat olleet vääriä. Yllä kuvatut keskimääräiset mittaukset johtavat vertailukelpoisiin tuloksiin, koska ne sisältävät saman määrän järjestelmällisiä virheitä. Kuten eri näyttöarvioinneista nähdään, niin saman näyttömallin näytön viiveen määritetyt arvot eroavat jopa 16 ms : n marginaaleilla tai jopa enemmän.

Asynkronisten näyttölähtöjen vaikutusten minimoimiseksi (ajankohta, jolloin kuva siirretään kuhunkin näyttöön on erilainen tai todellinen käytetty taajuus kullekin näytölle on erilainen) on käytettävä erittäin erikoistunutta ohjelmistosovellusta nimeltä SMTT tai erittäin monimutkainen ja kallis testiympäristö. käyttää.

Useita lähestymistapoja näytön viiveen mittaamiseen on käynnistetty uudelleen hieman muuttuneilla tavoilla, mutta silti otettu uudelleen käyttöön vanhoja ongelmia, jotka on jo ratkaistu aiemmin mainitulla SMTT: llä. Yksi tällainen menetelmä sisältää kannettavan tietokoneen liittämisen HDTV: hen komposiittiyhteyden kautta ja ajaa aikakoodin, joka näkyy kannettavan tietokoneen näytöllä ja HDTV: ssä samanaikaisesti, ja tallentaa molemmat näytöt erillisellä videonauhurilla. Kun molempien näyttöjen video on keskeytetty, molemmissa näytöissä näkyvä aikaero on tulkittu näytön viiveen arvioksi. Tämä on kuitenkin lähes sama kuin satunnaisten sekuntikellojen käyttö kahdessa näytössä, joissa käytetään "klooninäkymän" monitoriasetusta, koska se ei välitä puuttuvasta synkronoinnista yhdistetyn videosignaalin ja kannettavan tietokoneen näytön välillä tai näytön viiveestä. näytön tai yksityiskohdat siitä, että kahden näytön pystysuora näytön päivitys on edelleen asynkroninen eikä liity toisiinsa. Vaikka V-sync on aktivoitu näytönohjaimen ohjaimessa, analogisen ja digitaalisen lähdön videosignaaleja ei synkronoida. Siksi on mahdotonta käyttää yhtä sekuntikelloa näytön viiveen mittauksiin, jos se kuitenkin luodaan aikakoodilla tai yksinkertaisella sekuntikellosovelluksella, koska se aiheuttaa aina jopa 16 ms: n tai jopa suuremman virheen .

Näytön viiveen vaikutukset käyttäjiin

Näytön viive edistää käyttäjän näytön (hiiri, näppäimistö jne.) Liitäntäketjun yleistä latenssia näytön grafiikkakortille. Näytöstä riippuen näytön viiveajat on mitattu 10-68 ms . Viiveen vaikutukset käyttäjään riippuvat kuitenkin kunkin käyttäjän omasta herkkyydestä sille.

Näytön viive näkyy parhaiten peleissä (erityisesti vanhemmissa videopelikonsoleissa), ja eri pelit vaikuttavat viiveen havaitsemiseen. Esimerkiksi World of Warcraft : n PvE lievää tulo viive ei ole yhtä kriittinen kuin PvP , tai muita pelejä suosivat nopeita refleksejä kuten Counter-Strike . Rytmipohjaiset pelit, kuten Guitar Hero , vaativat myös tarkan ajoituksen; näytön viive luo huomattavan poikkeaman musiikin ja näytön kehotteiden välillä. Erityisesti monissa tämän tyyppisissä peleissä on vaihtoehto, joka yrittää kalibroida näytön viiveen. Epäilemättä taistelupelit, kuten Street Fighter , Super Smash Brothers Melee ja Tekken, vaikuttavat eniten, koska ne saattavat vaatia liikkeitä erittäin tiukoissa tapahtumaikkunoissa, jotka kestävät joskus vain yhden kehyksen tai 16,67 ms näytöllä.

Jos oletetaan Gaussin ihmisen vasteaika tiettyyn pelin sisäiseen tapahtumaan, on mahdollista keskustella viiveen vaikutuksista todennäköisyyksissä. Viiveettömän näytön ansiosta ihmisellä on tietty todennäköisyys sijoittaa syötteensä kehysikkunaan. Koska videopelit toimivat erillisillä kehyksillä, ikkunan viimeisen kehyksen puuttuminen jopa 0,1 ms aiheuttaa tulon tulkinnan täyden kehyksen myöhemmin. Tämän vuoksi mikä tahansa viive vaikuttaa ihmisen kykyyn osua tiettyyn ajoitusikkunaan. Tämän vaikutuksen vakavuus riippuu ihmisen reaktion sijainnista ja vaihtelusta visuaaliseen vihjeeseen, lisätyn viiveen määrään ja ajoitusikkunan kokoon. Esimerkiksi kun otetaan huomioon erittäin suuri 30 kehyksen ikkuna, ihmisellä on todennäköisesti 99,99% mahdollisuus osua tähän ikkunaan. Kun otetaan käyttöön yksi viivekehys, ihmisen kyky osua 30 kehyksen ikkunaan pysyy todennäköisesti 99,99%: n alueella (olettaen, että ihminen reagoi jonnekin ikkunan keskelle). Ottaen huomioon pienemmän ikkunan, esimerkiksi 2 kehystä, viiveestä tulee kuitenkin paljon merkittävämpi. Jos oletetaan, että ihmisen reaktio keskittyy 2 kehyksen ikkunaan ja super-ihmisellä on 99,99% mahdollisuus osua ikkunaan, täyden viiveen ottaminen käyttöön onnistumisprosentti laskee aina noin 50%: iin.

Jos pelin ohjain tuottaa lisäpalautetta (jyrinä, Wii-kaukosäätimen kaiutin jne.), Näytön viive aiheuttaa sen, että tämä palaute ei vastaa tarkasti näytön visuaalisuutta, mikä saattaa aiheuttaa lisähäiriöitä (esim. jyrinä sekunnin murto ennen kuin törmäät seinään).

Tämä voi vaikuttaa myös television katsojiin. Jos käytetään kotiteatterivastaanotinta, jossa on ulkoiset kaiuttimet, näytön viive saa äänen kuulumaan aikaisemmin kuin kuva näkyy. "Varhainen" ääni on järkyttävämpi kuin "myöhäinen" ääni. Monissa kotiteatterivastaanottimissa on manuaalinen äänen viiveen säätö, joka voidaan asettaa kompensoimaan näytön viive.

Ratkaisut

Pelitila

Monet televisiot, skaalaimet ja muut kuluttajan näyttölaitteet tarjoavat nyt niin kutsuttua "pelitilaa", jossa lisäviiveestä vastaava laaja esikäsittely uhrataan erityisesti viiveen vähentämiseksi, mutta ei poistamiseksi. Vaikka tämä ominaisuus on tyypillisesti tarkoitettu videopelikonsolille, se on hyödyllinen myös muille interaktiivisille sovelluksille. Samanlaisia ​​vaihtoehtoja on pitkään ollut saatavilla kodin äänilaitteistoissa ja modeemeissa samasta syystä. VGA -kaapelin tai komponentin kautta tapahtuvan yhteyden pitäisi poistaa havaittavissa oleva viive monissa televisioissa, vaikka niillä olisi jo pelitila. Kehittynyt jälkikäsittely ei ole analogisessa liitännässä ja signaali kulkee viipymättä.

Tulon nimeäminen uudelleen

Televisiossa voi olla kuvatila, joka vähentää tietokoneiden näytön viiveitä. Jotkin Samsungin ja LG: n televisiot vähentävät automaattisesti tietyn tuloportin viiveitä, jos käyttäjä nimeää portin uudelleen "PC": ksi.

Näytön viive vs. vasteaika

LCD-näytöt, joilla on korkea vasteaika- arvo, eivät useinkaan anna tyydyttävää kokemusta katsellessasi nopeasti liikkuvia kuvia (ne jättävät usein raitoja tai sumeutta; kutsutaan haamukuviksi ). Nestekidenäyttö, jolla on sekä korkea vasteaika että merkittävä näytön viive, ei sovellu nopeatempoisten tietokonepelien pelaamiseen tai nopeiden korkean tarkkuuden toimintojen suorittamiseen näytöllä, koska hiiren kursori on jäljessä. Valmistajat ilmoittavat vain näyttöjensä vasteajan eivätkä ilmoita asiakkaille näytön viivearvosta, joka voi vaihdella valitun näytön vaihtoehdon mukaan.

Katso myös

Viitteet

Ulkoiset linkit