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高刷新率显示器是如何提升用户体验的

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发表于 2019-11-1 09:24

高刷新率屏幕指的是比一般的60Hz拥有更高刷新率的屏幕,在近几年中,这类屏幕如雨后春笋一般的开始多了起来,逐渐从高端玩家专属的玩物变成普通用户也能买得起的“堂前燕”。现在市场上新的显示器几乎都开始做成高刷新率了,两千元级别你就可以买到一块1440p分辨率+144Hz刷新率的显示器。高刷新率屏幕甚至在手机领域中也开始流行起来了,比如以OnePlus 7 Pro为代表带起的90Hz屏幕潮流。毫无疑问,如果要列举近几年对于人主观体验有很大提升的产品,那么高刷新率显示器绝对是榜上有名的。那么它究竟是怎么样提升用户体验的呢?本期课堂就来简单讲一讲高刷新率显示器为什么能够带来更好的体验,开头我们先来简单了解一下什么是刷新率。

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垂直刷新率

显示器的刷新率一般指的是垂直刷新率,描述的是每秒以垂直方向计算,显示器每秒会刷新多少帧画面出来。那么为什么要有刷新率呢?这还是CRT引入的,因为CRT使用的阴极射线是一条连续的电子束,它不能在同一瞬间覆盖整个荧光屏幕,只能通过磁场对于电子的偏转效应使电子束从左往右、从上往下移动。

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而又因为人眼的视觉残留效应。这种效应的特性决定了每秒需要有16张以上的连续画面才能欺骗人脑,让大脑感觉画面是连贯的。每秒给的连续画面越多,人会感觉内容越真实,比如说起始和结束相同的两套连环画,张数更多的看上去肯定是比张数少的要更爽一点。

所以CRT尽可能的将自己在垂直方向上的刷新率提高,以带给人尽量好的视觉体验,而LCD的显示原理虽然完全不同,但也保留了从左往右、从上到下的方式来刷新画面,所以现在基本上就是用这个参数来描述显示器每秒种会刷新多少幅画面出来,这个参数目前最常见的值是60Hz。

显卡把显示器喂撑了

我们知道,现代PC的图形输出是由显卡负责的,它吃进CPU喂的数据进行处理,然后再把渲染完成的画面传给显示器,由显示器完成最终的输出,让我们看到。显示器的刷新率是固定的,但是由于画面的复杂度不同,在3D渲染的时候很容易就会出现显卡喂给显示器的画面数量不等同于显示器刷新率的情况。显示器刷新一副画面的时间基本上是固定的,而显卡输出并不是,当喂给显示器的画面数量高于刷新率的时候,显示器就会随机丢弃一些画面。这时候就会出现你看到的画面和你的操作间出现不同步的情况。

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比如说我们现在有一台刷新率为60Hz的显示器,也就是说这台显示器会在1000/60=16.67ms中刷新一副画面,而显卡此时的帧率为100fps,也就是说帧生成时间为1000/100=10ms,显示器显示的第一帧为显卡在10ms时候喂到显示器的画面,当画面刷新完毕时时间已经来到了第16.67毫秒,相差了6.67毫秒。而显示器的第二帧显示完毕的时间点为33.33ms,此时显卡已经将第三帧的画面喂到显示器了,两者之间出现了严重的不同步,那么显示器不可能把拿到的所有画面数据给显示出来,这时候显示器就会丢弃一些画面来达到与显卡的同步,但是这就会导致画面的上半部分是前一帧,下半部分变成了后一帧,画面内容变化较大的情况下,就会出现画面撕裂。

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图片来自于TechSpot

那么怎么办呢?人们想到了一种解决方法,那就是垂直同步,强行让显卡等待显示器完成上一帧的刷新,然后再将下一帧的画面数据给传过去。这样做,画面撕裂的问题解决了,但是因为显卡存在有一个等待时间,所以又引来了新的操作延迟问题。

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为了解决操作延迟,人们又引入了三重缓冲这个办法,就是在显卡的输出缓存区中设立两块后部缓冲区,在前部缓冲区被锁定向显示器输出时,显卡仍然可以在两块后部缓冲里面不断写入新的画面数据,而最终发给显示器的是最后面完成渲染的那个缓冲区的数据。这种方式既可以避免画面撕裂的问题,同时也尽可能地降低了延迟,最终被很多游戏采纳使用。

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但是即使是用三重缓冲也只是限于硬件条件的暂时之策,人们最后还是从问题的根源——显示器的刷新率出发,去解决现在实际体验中存在的一系列“不爽”。

60Hz吃撑了,那换一个240Hz的大胃呢?

为了不浪费显卡输出的画面数据,同时让人眼感觉更自然,显示器的刷新率就要相应地进行提高,开始的时候还是玩家自行动手把原本刷新率为60Hz的LCD超频到75Hz,而后随着显示器行业的发展,原生120Hz、144Hz的面板和驱动板也开始出现,现在TN面板做到240Hz已经是家常便饭了。

在高刷新率下,显卡开始喂不饱显示器了,这时候原本因为帧数过高而出现的画面撕裂问题自然而然地就消失了,不过如果是因为帧数过低而让整个画面出现卡顿感,那显示器本身还是无能为力的。

所以就算是不会给显示器超频、或者超不了频的大众也能够用上有更好体验的屏幕,于是一场缓慢进行的“视觉革命”就此展开了。直到今天,1440p分辨率、144或165Hz刷新率,使用IPS面板的显示器已经在两千元级别的市场上普及了。其实我们之前已经对高刷新率显示器做过视频对比,非常直观如果有朋友想要更直观的看出区别的话,看这个视频就行了。

极低延迟成就游戏玩家神器

为什么说高刷新率显示器是玩家神器呢?很简单,高刷新率显示器每秒显示出来的图像数量比原本的60Hz少则多出两倍,多则高出四倍,对于全程需要使用鼠标进行点选操作的竞技类游戏来说,倍数级增加的画面可以让玩家更加精确地瞄准目标,所以我们比较早就可以在CSGO这个对于设备要求非常高的赛场上看到高刷新率显示器的出现。

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另外高刷新率显示器还存在延迟时间更短的优势,继续拿CSGO做例子,本身游戏帧数就非常高,如果用老的60Hz显示器这些多出来的帧数跟浪费了没什么区别,原本60Hz刷新率的显示器帧延迟在16.67ms,而换用144Hz的显示器,帧延迟会降低到1000/144=6.94ms,虽然只有短短约10ms,但相比起来快了有58.37%,如果是240Hz,那么将提高75%,由此可见换上高刷新率的显示器可以有效缓解在显示环节中出现的瓶颈,让显示设备影响选手发挥的因素减少到最小。

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在1/100的快门速度下,可以看到最上面144fps的UFO出现了残影。

专业电竞的选择会错吗?在发现了高刷新率显示器对于游戏体验有着巨大提升之后,从高端玩家开始自上而下就开始换用高刷新率显示器了,几乎每一个换了高刷显示器的玩家都会说这份钱花的值。就连原本就可以跑75Hz,但是被锁定到60Hz的一票显示器也放开了限制,用75Hz做高刷新率噱头了,由此可以一窥整个显示器市场的风向。

就连刷微博都有提升

这绝对不是开玩笑,虽然说高刷新率显示器的优势绝大部分会体现在游戏应用中,但它对于日常使用体验同样有着不容小觑的提升。本身各大系统的界面渲染帧数都是与显示器的刷新率相绑定的,所以在换用更高刷新率的显示器之后,你所看到的过渡动画都是更高帧数的。这段的标题之所以用了刷微博,是因为以微博、知乎为代表的这类长网页在快速上下滚动的时候会在两种刷新率的显示器上面出现尤为明显的差距,甚至各位读者可以点开我们网站的万字长文,简单试一下快速上下拉,更高帧数的过渡动画带来的是更加自然的类“动态模糊”效果,至少在视觉体验上面会增加阅读文章时候的“愉悦”程度。

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注意看最左边,以144fps滚动的文本的残影与原本的文字间距离是最短的。

当然,这种滚动演示还是用视频最为直观,比如我们之前测试OnePlus 7 Pro时候做的视频对比就非常直观

总结

高刷新率能够提供更短的画面延迟,可以有效地防止画面出现撕裂现象,可以让人眼感受更自然更流畅的动画效果。这么一个参数的提升带来的是整个体验的升级,虽然说起来好像就是将显示器的刷新率提高上去那么简单,但它提升的背后是整个显示器产业链的升级——面板厂商和驱动板厂商都在这个潮流中推出了更加先进的产品。

高刷新率、高色域和HDR这三大要素基本上就是目前主流级显示器市场上面的主要宣传要点,也是人们购买显示器时主要参考的几个点,他们基本代表着目前显示器行业的发展方向,而随着国产LCD面板的价格下降质量提升,我们将能以更低的成本享受到更好的视觉体验。显示器——包括手机屏幕——这个现代人每天都要对着看几个小时的工具,已经可以说是变成了生活中不可缺少的一部分了,它的提升对于提升整个生活的质量都是非常有帮助的,绝非只是在游戏中获得更好的表现那么简单,如果你看到最后还是认为高刷新率并没有什么用的话,我建议你去大的电脑城看看有没有那些知名品牌的体验店,亲身体验一下高刷新率显示器吧。相信我,你会买的。


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