100/200/... Hz? - FlatpanelsDK
100 og 200 Hz

Få styr på frekvensen
100/200/... Hz?

04 Nov 2010 | Torben Rasmussen (@flatpanelsdk) |

I din færd omkring i fladskærmsverdenen er du uden tvivl stødt på flere forskellige tal i listen over specifikationer, hvor “Hz” optræder. Enheden Hertz (Hz) bruges i disse sammenhænge typisk som mål for opdateringsfrekvens, men er sagen nu også så simpel som så? I denne artikel ser vi nærmere på hvad producenternes angivelse for opdateringsfrekvens og begreberne 100 Hz, 200 Hz, 400 Hz og scanning backlight egentlig dækker over.



Baggrund


I tidernes morgen, hvor CRT-TV (billedrørs-Tv) regerede, var en frekvensangivelser i specifikationerne synonym med det antal gange skærmbilledet blev gentegnet hvert sekund. Da CRT-TV benytter sig af fosfor til at skabe farve på skærmen, som beskydes med elektroner og derved lyser op, og da disse lysglimt er forholdsvist korte, så var det nødvendigt at få hvert billedpunkt til at lyse op adskillige gange i sekundet. Alternativet var at billedet blev opfattet som flimrende. I de sidste generationer af CRT-TV nåede frekvensen op på 100 Hz, hvilket endte med at være et kvalitetsstempel, som hævede et TV over masserne (selvom det egentlig slet ikke var en garant for noget som helst ud over et mindre flimrende billede).









Men hvad med fladskærmene? Princippet med fosforen er det samme i plasma-TV, hvor man også typisk benytter sig af opdateringsfrekvenser på 100 Hz for at undgå flimren på skærmen. På et LCD-TV er der derimod en konstant lyskilde, som lyser igennem nogle røde, grønne og blå farvefiltre og hvor lysintensiteten reguleres med flydende krystaller. Med andre ord, så er der ikke noget der blinker på en LCD-skærm. Men hvor kommer frekvensangivelserne så fra?



LCD-TV genopfrisker selvfølgelig stadig billedet, hvor de flydende krystaller reguleres. Dette gøres ved en given frekvens, som typisk er 50 Hz ligesom vores TV-signal herhjemme. Dvs. 50 gange pr. sekund sendes der informationer til hver enkelt sub-pixel om hvor meget lys den skal slippe igennem. Mellem hver opdatering holder en sub-pixel på sin lysgennemstrøm, hvilket kendetegnes som “sample and hold”-effekten.



Frame interpolation - de første Hz


Med LCD-teknologien fik vi også et nyt problem i form af “slør” eller “trailing”. Problemet opstår idet det tager en vis tid at dreje de flydende krystaller.








Dét problem søgte LCD-producenterne i første omgang at kompensere for ved at indføre dobbelt så mange opdateringer af billedet, så de i stedet opdaterer ved 100 Hz. Problemet var blot, at der manglede noget at opdatere billedet til - der var kun 50 billeder fra antennesignalet og at opdatere skærmen uden nye informationer bidrager ikke med noget. Det nye koncept blev til “frame interpolation” eller i mere jordnære termer “indsættelse af kunstige billeder”. Idéen går ud på at se på to på-hinanden-følgende billeder fra kildematerialet (eks. antennesignalet) og udregne forskellen mellem disse to billeder. Ud fra forskellen kan man da udregne hvordan et mellemliggende billede skulle have set ud. Denne nye udregning bliver da til det billede som skærmen opdateres med. Dette er illustreret herunder. Før musen henover illustrationen og tryk på Play-knappen








På denne måde gik man fra at opdatere skærmen 50 gange pr. sekund til at gøre det 100 gange hvoraf de 50 billeder rent faktisk var kunstige. 100 Hz systemet var genopfundet. Samtidigt med at afhjælpe slør på billeder, så har teknikken også potentialet til at give en mere flydende bevægelser, da der nu er dobbelt så mange billeder i en bevægelse. I dag benyttes teknikken ikke udelukkende med 100 Hz opdatering, men også med eks. 200 Hz opdatering, hvor der i stedet er 150 kunstige billeder indsat hvert sekund. Teknikken er ikke begrænset til brug med LCD-skærme og da plasma-TV i forvejen opdaterer sit billede ved 100 Hz (samme billede 2 gange), erstatter teknikken blot repetitionen med et kunstigt udregnet billede.



Frame interpolation har dog et par bivirkninger, som kan være ødelæggende for oplevelsen. Først og fremmest så er det vigtigt at have for øje, at der er tale om en algoritme som udregner et billede og dermed åbnes der også for muligheden for regnefejl. Den mest grelle form for fejl opleves som “soap opera”-effekten, hvor billedet får et unaturligt skær over sig. Grunden til parallellen til soap opera er, at denne type serier blev skudt ved 60 fps på billige videobånd (frem for 24 fps på filmruller) så udseendet bliver lidt af det samme. Derudover så er det sjældent muligt at foretage interpolationen uden at introducere en vis mængde støj omkring de objekter der er i bevægelse. Især ved fodboldkampe er disse fejl tydelige omkring spillere og bold i bevægelse. Da udregningerne er baseret på mindst 2 billeder (dvs. du er mindst 1 billede bagud i fremvisningen), så vil teknikken også introducere en vis portion inputlag, som kan have ødelæggende virkning hvis man spiller konsolspil på sin skærm.




Artefakter som følge af frame interpolation. Læg mærke til området omkring bolden, som er i bevægelse.



Grundet de mange kedelige bivirkninger anbefales det oftest at slå den feature der relaterer til frame interpolation fra på sit TV. I enkelte situationer kan systemet give et løft, men det er mere undtagelsen end reglen. Her bør det også nævnes at der er stor forskel på hvor godt hver enkelt TV-producent klarer opgaven - ingen nævnt, ingen glemt. Du finder en liste over hvad de individuelle producenter kalder deres frame interpolation nederst i artiklen.



Efterhånden som LCD-panelerne er blevet hurtigere og hurtigere, så er reduktionen af slør ikke længere det primære mål med brugen af frame interpolation. Det næste afsnit beskriver derimod den teknik som for tiden stormer frem, der tager hånd om en langt mere fundamental årsag til “slør”-problematikken.



Black frame insertion og scanning backlight - de sidste Hz


Netop “sample and hold”-effekten, som nævnt i baggrundsafsnittet, er dér hvor problemerne begynder at opstå. Det menneskelige syn har en vis hukommelseseffekt, hvilket gør at de konstant lysende billeder fra en LCD-skærm er svære at “viske bort” fra nethinden. På et plasma/CRT-TV er skærmen faktisk sort det meste af tiden, men pga. hukommelseseffekten opfattes det ikke sådan. På denne måde introducerer man således selv en smule slør til bevægelserne på en LCD-skærm (eller andre “sample and hold”-skærme), som der må kompenseres for vha. andre krumspring.



Her kommer begreberne “scanning backlight” og “black frame insertion” ind. Det er muligt at emulere de sorte pauser kendt fra CRT- og plasma-TV ved at indsætte sorte perioder i billedstrømmen. På et LCD-TV vil det således svare til at gøre skærmen helt mørk i en kort periode, hvilket vil viske billedet på nethinden væk.



For at tage det sidste begreb “black frame insertion” først, så bliver der her indsat ét helt sort billede mellem hver af de ægte 50 billeder, så man stadig har et 100 Hz billede. Det sorte billede opnås ved at lukke for lyset vha. de flydende krystaller og ikke ved at justere på baggrundsbelysningen. Brugen af denne teknologi er ikke så udbredt, da den typisk har en dramatisk negativ indvirkning på kontrastforholdet og ved 100 Hz opdatering vil det også give anledning til flimren da man reelt er tilbage ved noget der ligner et blinkende 50 Hz signal. Se demonstrationen herunder. Før musen henover illustrationen og tryk på Play-knappen








En anden mere populær metode til at mindske sløret dit eget øje introducerer, er brugen af scanning backlight. I dette scenarie er det selve baggrundbeslysningen som skaber de sorte perioder, men frem for at blinke med hele skærmpanelet på én gang, så benytter man sig af en sektionsvis slukning af belysningen (heraf ordet “scanning”). På illustrationen herunder er det vist hvordan baggrundsbelysningen på et LCD-TV slukkes i sektioner ned over skærmfladen i samme retning som selve skærmpanelet opdaterer sine pixels (oppefra og ned). Synkroniseringen mellem slukningen af belysningen og opdateringen af de enkelte pixels er essentiel for at systemet har den ønskede virkning. Typisk vil scanning backlight derfor også køre ved samme frekvens som opdateringen af panelet gør.








Der kan være forskel på hvor mange sektioner en producent har valgt at inddele belysningen i, men i øjeblikket er det typisk 3-5 sektioner der benyttes på Edge LED skærme - jo flere sektioner des mindre lys går der til spilde. På Backlit LED har man langt flere linjer at gøre med da de bagvedliggende LEDs sidder tættere. Som en lille bonus, så kan scanning backlight booste effektiviteten af den dynamiske kontrast man også typisk benytter på LCD-skærme, da styringen af belysningen er langt hurtigere og mere præcis end den normalt ville være på TV uden scanning backlight. Dette kan dog også være en medvirkende faktor til, at TV med denne teknologi typisk er lidt dyrere end TV uden.



At scanning backlight er den rigtige vej at gå mht. reduktion af slør på LCD-paneler er der meget lidt tvivl om. I de tests vi indtil nu har udført, så er det også helt klart at paneler med scanning backlight døjer væsentlig mindre med slør, end tilsvarende modeller uden denne teknologi. Eksempler på Tv med scanning backlight er: LG LE850N, B&O BeoVision 7-55, Philips 8605H, Sharp LE925



100 Hz og 100 Hz er da 200 Hz?


Nu har vi snakket om forskellige begreber som alle kan flettes sammen med enheden “Hz”, og den vågne læser har måske også undet sig over vore overskrifter på de to foregående sektioner. Finten er nemlig, at frekvensopgivelserne man finder i specifikationerne måske slet ikke er så gennemskuelige som man ellers troede. I den seneste tid har vi set frekvensangivelser, som går fra 100 Hz og helt op til mere end 600 Hz, men der ligger lidt skjult talgymnastik i visse af disse tal.



Efter devisen “more is better” jagter producenterne til stadighed at overgå hinanden på tal i specifikationerne og “Hz” er noget befolkningen er vandt til at høre om fra ting som processorer, mobilnetværk osv. I den forbindelse har man i de forskellige marketingsafdelinger besluttet at man godt må slå alle disse frekvenser sammen, selvom systemerne måske egentlig kører parallelt med hinanden. Et display med et 100 Hz frame interpolationssystem og et 100 Hz scanning backlight system kan således pludselig blive til 200 Hz når specifikationerne skal nedfældes. Det er dog ikke en selvfølge at dette gøres, så du kan ikke umiddelbart se af specifikationerne om et 200 Hz system rent faktisk har 200 opdateringer, eller om det er 100 Hz med frame interpolation krydret med et 100 Hz scanning backlight system...



Hos plasma-producenterne har man gravet en underliggende frekvens frem i systemet (sub-field drive), som angiver hvor mange gange skærmens pixels blinker pr. sekund - uagtet af skærmen stadig kun opdateres ved 100 Hz. Begrebet sub-field drive er i øvrigt benyttet siden tidernes morgen, men er først blevet offentligt kendt for nyligt, da man begyndte at bruge det i forbindelse med Hz-krigen. Ser du således en 600 Hz betegnelse på et plasma-Tv, er det ikke sammenligneligt med Hz-betegnelsen for LCD-TV.



Afsluttende bemærkninger


På nuværende tidspunkt skulle du gerne have en idé om hvad der reelt ligger bag salgstalerne og lovprisningerne af disse frekvenssystemer, men er det så noget man bør smide sine surt tjente penge efter? I sidste ende må det naturligvis være op til den enkelte, men vi vil godt give en anbefaling med på vejen at hvis man endelig vil gå op i “Hz” så sats på noget hvor du får scanning backlight (hvis du køber LCD). Frame interpolation vil oftest være en blandet fornøjelse som man enten elsker eller hader - vi har vores forbehold.



Som en sidenote bør det måske nævnes, at selvom vi har snakket om 100 Hz i flæng i det ovenstående, så handler det udelukkende om frekvenserne inde i selve TV’et. Et TV der kører 100 Hz vil ikke være i stand til at modtage et ægte 100 Hz signal fra eks. en PC og dermed ikke være bedre egnet til spilbrug.



På listen herunder finder du de gængse navne på producenternes frame interpolation, som du vil støde på når du læser deres specifikationer (eller kigger i menuerne når du vil slå det fra).



  • LG - TruMotion

  • Mitsubishi - Smooth 100 Hz

  • Panasonic - Intelligent Frame Creation (IFC)

  • Philips - HD Digital Natural Motion, (Clear LCD xxx Hz for scanning backlight)

  • Samsung - Motion Plus

  • Sharp - Fine Motion Enhanced

  • Sony - MotionFlow (Pro hvis der er scanning backlight)

  • Toshiba - ClearScan




  • Del på: