顯示屏換幀頻率與刷新頻率

換幀頻率與刷新頻率

視覺的時間特性

    人眼視覺的特性之一是觀察運動的分辨率有限，一系列離散的獨立畫面在視覺殘留的作用下看起來就可能像連續(xù)的一樣。先是電影后是電視正是利用了這一特性，即一系列前后銜接變化不大的靜止圖像(幀)的快速切換造成運動的效果。

產(chǎn)生視覺真實有兩個要求: 首先，圖像的重現(xiàn)速度必須足以保證幀與幀之間的動作過渡很平滑；其次，重現(xiàn)速度還必須足以使視覺殘留能覆蓋刷新切換時所產(chǎn)生的閃爍。

換幀頻率

換幀頻率定義：畫面信息更新的頻率。

在早期的電影中，每秒鐘有16幅膠片。后來改為24幅。

在世界電視發(fā)展史上，采用的幀頻為25及30。只有M制使用每秒30幀，這包括美日的M-NTSC和巴西的M-PAL等。后來在彩色電視的發(fā)展過程中，美、日等國采用的M-NTSC為聲像分離的需要，將30Hz的幀頻改為29.97Hz。

刷新頻率

刷新頻率定義：顯示屏每秒種顯示數(shù)據(jù)被重復的次數(shù)

運動的連續(xù)性
電影由于幀速率為24幀/秒，因而看起來常有些抖動，特別是一個大物體快速移向觀眾時。比如每秒只有16幅畫面的電影，如不加技術(shù)處理，電影會抖動得很歷害。為了減輕閃爍，可以在一幅畫面的投映過程中額外將光線中斷兩次，這樣同一幅畫面就被多刷新了兩次，因而24幀/秒的電影每秒鐘重現(xiàn)了48次，即刷新頻率為48。在未增加膠片數(shù)量的前提下得到了較好的效果。但是每秒只有16幅畫面的電影在每幅膠片刷新兩次的情況下，刷新頻率變?yōu)?/span>32，仍然可以觀察到明顯的閃爍。為此，改為每幅刷新三次，也因而獲得了3×16 = 48Hz的刷新頻率，但是這僅能改變其重放時的閃爍情況，并不能改變其動作連續(xù)感。后來人們將每秒只有16幅畫面的電影膠片以每秒24片的速度來放，這樣也不閃爍，但是動作就顯得快了。

NTSC（美國國家電視制式委員會)電視電影設(shè)備以24Hz的標準切換圖像，但要將其轉(zhuǎn)換為29.97的掃描頻率。動態(tài)視頻的歐洲標準PAL(Phase Alternating Line-by-line)采用25Hz的復現(xiàn)頻率，因而幀速率也是25幀/秒。在ATSC和SMPTE推薦的各種高清晰度電視（HDTV）制式中，對于25和30幀的制式都進行了推薦。

PAL制和SECAM制的幀頻為25Hz，場頻則為50Hz。巴西的M-PAL制的幀頻為30Hz，場頻則為60Hz。NTSC開始規(guī)定幀速率為30幀/秒，后來又改為29.97Hz以維持4.5MHz時的聲像載波分離，因此場頻為59.94Hz。

但是需要指出的是，許多書籍甚至教科書上在講解場頻和幀頻的關(guān)系時，簡單地將“場”這個概念說成是每幀的奇數(shù)行為一場，而該幀的偶數(shù)行為另一場，既形成了奇數(shù)場和偶數(shù)場，進而將幀頻翻番成為了場頻。這個說法是不確切的，電視攝像端的奇數(shù)場和偶數(shù)場雖然在采樣的垂直軸上進行了交錯（隔行采樣），但是其在時間軸上是順序采樣的（即在時間軸上采樣次數(shù)相當于幀數(shù)的兩倍），這與電影播放時一幅打兩遍的情況有性質(zhì)上的不同。

同樣的刷新頻率在不同的顯示器上的感覺可能是不同的，比如，CRT和PDP及LCD比起來，如果同樣都是50Hz，那么CRT的顯示可能仍然會感到閃爍，而這種感覺在PDP上則可能完全沒有。這是因為CRT是采用點掃描發(fā)光，而PDP則是面放電發(fā)光。如果時間可以凍結(jié)，則人們在CRT上看到的將是一個光點而PDP則是一個發(fā)光面。

那么同樣是50Hz，LED大屏幕的閃爍感可能會比家用顯示器更強烈，這是因為人眼對于發(fā)光物體的敏感不單是取決于刷新頻率，與發(fā)光體的亮度也有關(guān)系，一般而言，發(fā)光體的亮度越高，閃爍感閾值也就越高。

在LED大屏幕顯示器及其刷新頻率都確定時，仍然會感到有的區(qū)域有閃爍（即使是輕微閃爍），其它區(qū)域卻沒有，那么這些區(qū)域的發(fā)光亮度一定是較居中。大屏幕的發(fā)光都是采用脈寬調(diào)制，發(fā)光占空比接近于一半/一半的區(qū)域閃爍感發(fā)生的可能要大于趨近于最低亮度及趨近于峰值亮度的區(qū)域。

另外，即使是大屏幕的刷新頻率一定，峰值亮度也一定，采取不同的掃描方式，其產(chǎn)生的效果也可能不同。

那么當顯示器確定后，是不是刷新頻率越高越好呢？似乎如此，但也不全面。我們曾經(jīng)遇到過一例，客戶要求100Hz，如果不行，50Hz勉強接受，但是60Hz和120Hz的一定不要。這是因為，大屏幕顯示在體育上應(yīng)用時，往往會用于插播廣告，在一個使用PAL制作為國家廣播電視標準的地區(qū)使用時，他們的廣告顯示時要求在當?shù)仉娨暸_再攝像時無閃爍的，那么此時，如果是大屏幕刷新頻率為60Hz，那么在再攝像時，就會產(chǎn)生10Hz的頻差干擾，這種干擾很強烈。如果是120Hz，會產(chǎn)生120 – 50 = 70 及120 – 50 ′ 2 = 20等的頻差干擾。前者不被人眼覺察，而后者則被覺察到20Hz的頻差干擾，雖然不像10Hz那么強烈，但仍然十分討厭。在攝像機采樣頻率為50Hz，無論大屏幕刷新頻率為50Hz或100Hz，均不會產(chǎn)生可覺察的頻差干擾。

作為一個以不變應(yīng)萬變的措施，是將大屏幕的刷新頻率設(shè)為300Hz，在此情況下，無論攝像機的采樣頻率是PAL的50Hz還是NTSC的60Hz，都不會產(chǎn)生可覺察的頻差干擾。但是這種情況下也可能會產(chǎn)生對于總信息量一定時，對于頻分/線分/時分的總量由于刷新頻率的提高，則必須采取其它相應(yīng)措施用于彌補，否則很可能會占據(jù)數(shù)據(jù)傳輸空間而造成灰度不足等弊病