Мерцание — это видимое изменение яркости между циклами, отображаемыми на видеодисплеях . Оно относится к интервалу обновления на телевизорах с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) и компьютерных мониторах , а также плазменных компьютерных дисплеях и телевизорах .
Мерцание происходит на ЭЛТ , когда они работают с низкой частотой обновления , позволяя яркости падать на интервалы времени, достаточно длительные, чтобы быть замеченными человеческим глазом - см. инерционность зрения и порог слияния мерцаний . Для большинства устройств люминофоры экрана быстро теряют свое возбуждение между взмахами электронной пушки , и послесвечение не способно заполнить такие промежутки - см. инерционность фосфора . Частота обновления 60 Гц на большинстве экранов будет производить видимый эффект «мерцания». Большинство людей считают, что частота обновления 70–90 Гц и выше обеспечивает просмотр без мерцания на ЭЛТ. Использование частоты обновления выше 120 Гц встречается редко, поскольку она обеспечивает незначительное заметное снижение мерцания и ограничивает доступное разрешение.
Плазменные дисплеи с плоским экраном имеют аналогичный эффект. Яркость плазменных пикселей уменьшается между обновлениями.
В ЖК- экранах сам ЖК-дисплей не мерцает, он сохраняет свою непрозрачность неизменной до обновления для следующего кадра. Однако, чтобы предотвратить накопленные повреждения, ЖК-дисплеи быстро меняют напряжение между положительным и отрицательным для каждого пикселя, что называется «инверсией полярности». В идеале это не должно быть заметно, поскольку каждый пиксель имеет одинаковую яркость, независимо от того, подано ли положительное или отрицательное напряжение. На практике есть небольшая разница, которая означает, что каждый пиксель мерцает примерно с частотой 30 Гц. [1] Экраны, которые используют противоположную полярность на строку или на пиксель, могут уменьшить этот эффект по сравнению с тем, когда весь экран имеет одинаковую полярность, иногда тип экрана можно определить с помощью шаблонов, разработанных для максимизации эффекта. [2]
Больше беспокойства вызывает подсветка ЖК-дисплеев . Ранние ЖК-дисплеи использовали люминесцентные лампы , которые мерцали с частотой 100–120 Гц; более новые ЖК-дисплеи с люминесцентной подсветкой используют электронный балласт, который мерцает с частотой 25–60 кГц, что находится далеко за пределами воспринимаемого человеком диапазона, а светодиодные подсветки вообще не имеют присущей им потребности мерцать. Помимо любого присущего им мерцания подсветки, большинство конструкций люминесцентных и светодиодных подсветок используют цифровую ШИМ для части или всего диапазона затемнения, включаясь и выключаясь с частотой от нескольких кГц до всего лишь 180 Гц, [3] хотя существуют некоторые конструкции без мерцания, использующие настоящее аналоговое затемнение постоянного тока. [4]
Мерцание необходимо для кинопроектора на основе пленки, чтобы блокировать свет, когда фильм перемещается от одного кадра к другому. Стандартная частота кадров 24 кадра в секунду производит очень заметное мерцание, поэтому даже очень ранние кинопроекторы [ нужен пример ] добавляли дополнительные лопасти к вращающемуся затвору, чтобы блокировать свет, даже когда фильм не двигался. Наиболее распространены 3 лопасти, повышающие частоту до 72 Гц. Домашние кинопроекторы (и ранние театральные проекторы) часто имеют четыре лопасти, чтобы повысить 18 кадров в секунду, используемых в немом кино, до 72 Гц. Видеопроекторы обычно используют либо ЖК-дисплеи, которые работают аналогично своим настольным аналогам, либо зеркала DLP, которые мерцают с частотой 2,5–32 кГц, [5] хотя «одночиповые» цветные проекторы переключаются между отображением красного, зеленого и синего каналов кадра всего лишь с частотой 180 Гц, используя цветовое колесо или источник света RGB. Для стереоскопического 3D система с одним изображением может отображать только изображение для левого или правого глаза одновременно, переключаясь между ними с частотой 90–144 Гц, хотя это имеет преимущество в виде снижения перекрестных помех по сравнению с двухкадровой 3D-проекцией. Кинопроекторы обычно используют лампу накаливания или дуговую лампу , которая сама по себе не мерцает заметно.
В старых телевизорах использовалось чересстрочное видео , поэтому среди прочих артефактов был скачок изображения на одну строку с частотой, вдвое меньшей (25 или 30 Гц), чем частота смены изображения (50 или 60 Гц).
Точная частота обновления, необходимая для предотвращения восприятия мерцания, сильно варьируется в зависимости от среды просмотра. В полностью темной комнате достаточно тусклый дисплей может работать на частоте до 30 Гц без видимого мерцания. [ необходима цитата ] При нормальной яркости комнаты и телевизора эта же частота отображения будет вызывать мерцание настолько сильное, что смотреть будет невозможно.
Человеческий глаз наиболее чувствителен к мерцанию на краях поля зрения человека (периферийное зрение) и наименее чувствителен в центре взгляда (область, на которой сфокусирован взгляд). В результате, чем большую часть нашего поля зрения занимает дисплей, тем больше потребность в высокой частоте обновления. Вот почему компьютерные мониторы с ЭЛТ обычно работают на частоте от 70 до 90 Гц, в то время как телевизоры с ЭЛТ, которые смотрят с большего расстояния, считаются приемлемыми на частоте 60 или 50 Гц (см. стандарты аналогового телевидения ). [6]
Жевание чего-либо хрустящего, например, чипсов из тортильи или мюсли, может вызвать ощущение мерцания из-за того, что вибрации от жевания синхронизируются с частотой мерцания дисплея. [7]
Программное обеспечение может вызывать эффекты мерцания, напрямую отображая непреднамеренное промежуточное изображение на короткое время. Например, рисование страницы текста путем заполнения области белым цветом сначала в буфере кадра , а затем рисование «поверх» нее, позволяет пустой области на мгновение появиться на экране. Обычно это намного быстрее и проще для программирования, чем напрямую устанавливать для каждого пикселя его конечное значение.
Если невозможно задать каждый пиксель только один раз, можно использовать двойную буферизацию . Это создает внеэкранную поверхность рисования, рисование на ней (с таким количеством мерцания, какое вам нужно), а затем копирование всего сразу на экран. В результате видимые пиксели изменяются только один раз. Хотя этот метод сокращает программное мерцание, он также может быть очень неэффективным. [8]
Мерцание намеренно используется разработчиками на бюджетных системах для создания иллюзии большего количества объектов или цветов/оттенков, чем это возможно на самом деле в системе, или как быстрый способ имитации прозрачности. Хотя обычно считается признаком старых систем, таких как 16-битные игровые консоли, такие методы мерцания продолжают использоваться на новых системах, как во временном сглаживании, используемом для имитации настоящих цветов на большинстве ЖК-мониторов.
Видеооборудование за пределами монитора также может вызывать мерцание из-за различных артефактов, связанных с синхронизацией и разрешением, таких как разрывы экрана , z-борьба и наложение спектров .
Мерцание ЭЛТ-монитора может вызывать различные симптомы у людей, чувствительных к нему, такие как напряжение глаз, головные боли [9] у страдающих мигренью и припадки у эпилептиков. [10]
Поскольку мерцание наиболее отчетливо видно на краю нашего зрения, нет очевидного риска в использовании ЭЛТ, но длительное использование может вызвать своего рода ретинальный шок, когда мерцание видно даже при отводе взгляда от монитора. Это может создать своего рода укачивание , несоответствие между движением, обнаруженным жидкостью во внутреннем ухе, и движением, которое мы можем видеть. Симптомы включают головокружение , усталость , головные боли и (иногда сильную) тошноту . [10] Симптомы обычно исчезают менее чем за неделю без использования ЭЛТ и обычно длятся всего несколько часов, если воздействие не было длительным.