リフレッシュレート

リフレッシュレートは、ブラウン管（CRT）に由来する用語で垂直リフレッシュレートまたは垂直走査レートとも呼ばれ、ラスターベースのディスプレイデバイスが新しい画像を表示する1秒あたりの回数です。これは、ディスプレイを駆動するデバイスによって1秒あたりに保存または生成される画像の数を表すフレームレートとは無関係です。CRTディスプレイでは、リフレッシュレートが高いほどちらつきが少なくなり、目の疲れが軽減されます。液晶ディスプレイなどの他の技術では、リフレッシュレートは画像が更新される可能性のある頻度にのみ影響します。^[1]

非ラスターディスプレイでは、特徴的なリフレッシュレートがない場合があります。たとえば、ベクターディスプレイでは、画面全体をトレースするのではなく、表示された画像を構成する実際の線のみをトレースするため、リフレッシュ速度は画像データのサイズと複雑さによって異なる場合があります。 ^[2]コンピュータプログラムやテレメトリの場合、この用語は、データが別のソース（共有されたパブリックスプレッドシートやハードウェアフィードなど）からの新しい外部値で更新される頻度を指すこともあります。

すべてのラスター ディスプレイ デバイスには固有のリフレッシュ レートがありますが、物理的な実装はテクノロジによって異なります。

ラスタースキャンCRT は、その性質上、定期的に更新しないと蛍光体が退色し、画像がすぐに消えてしまうため、画面を更新する必要があります。

CRTでは、垂直走査速度は、電子ビームが画面の左上隅に戻って新しいフレームの描画を開始する1秒あたりの回数です。^{[3]これは、}ビデオコントローラによって生成される垂直ブランキング信号によって制御され、モニターの最大水平走査速度によって部分的に制限されます。

リフレッシュレートは、水平走査周波数を水平ライン数で割り、ビームが上に戻るまでの時間を加えることで計算できます。慣例的に、これは 1.05 倍の乗数です。^{[4]たとえば、水平走査周波数が 96 kHz、解像度が}1280 × 1024のモニターの場合、リフレッシュレートは96,000 ÷ (1024 × 1.05) ≈ 89 Hz (切り捨て) になります。

CRTのリフレッシュレートは、歴史的にビデオゲームのプログラミングにおいて重要な要素でした。初期のビデオゲームシステムでは、計算に使用できる時間は垂直帰線期間のみで、この期間中はビームが画面の右上隅に戻り、画像は描画されませんでした。^{[5]しかし、現代のゲームでも、グラフィックのちらつきや}画面のティアリングを防ぐために、垂直帰線期間を除いてコンピューターのビデオバッファーを変更しないようにすることが重要です。

リフレッシュしないと画像が消えてしまう CRT とは異なり、液晶ディスプレイのピクセルは電力が供給されている限りその状態を維持します。したがって、リフレッシュ レートに関係なく、固有のちらつきはありません。ただし、リフレッシュ レートによって表示できる最高フレーム レートが決定され、画面が実際にブランキングされないにもかかわらず、垂直ブランキング インターバルは各リフレッシュ サイクルで画面が更新されない期間であり、その間にホスト システムのフレーム バッファー内の画像データを更新できます。Vsync オプションを使用すると、画像全体を同時にレンダリングすることで、画面のティアリングを解消できます。

小型の CRT モニター (最大約 15 インチまたは 38 cm) では、60～72 Hz で不快感を感じる人はほとんどいません。大型の CRT モニター (17 インチまたは 43 cm 以上) では、リフレッシュ レートが 72 Hz 以上に設定されていない限り、ほとんどの人が軽度の不快感を感じます。100 Hz のレートであれば、ほぼすべてのサイズで快適です。ただし、これは LCD モニターには当てはまりません。LCD モニターのリフレッシュ レートに最も近いのはフレーム レートで、多くの場合 60 fps に固定されています。ただし、これが問題になることはほとんどありません。なぜなら、CRT のようなちらつきを生じる可能性がある LCD モニターの唯一の部分 (バックライト) は、通常、最低でも約 200 Hz で動作するからです。

デフォルトのリフレッシュ レートは、オペレーティング システムごとに異なります。Microsoft Windows 95およびWindows 98 (First Edition および Second Edition) では、ディスプレイがサポートできると考えられる最高レートにリフレッシュ レートが設定されます。Windows NTベースのオペレーティング システム ( Windows 2000およびその派生版であるWindows XP、Windows Vista、Windows 7 ) では、デフォルトのリフレッシュ レートが控えめなレート (通常は 60 Hz) に設定されます。現在では、多くのゲームを含む一部のフルスクリーン アプリケーションでは、フルスクリーン モードに入る前にユーザーがリフレッシュ レートを再設定できますが、ほとんどのアプリケーションでは控えめな解像度とリフレッシュ レートがデフォルトで設定されており、オプションで設定を増やすことができます。^{[引用が必要]}

ユーザーがビデオ カードをモニターがサポートする最高レートよりも高いリフレッシュ レートに設定すると、古いモニターが損傷する可能性があります。モニターの一部のモデルでは、ビデオ信号がサポートされていないリフレッシュ レートを使用しているという通知が表示されます。

一部の LCD は、グラフィック カードによって提供される現在のフレーム レートに合わせてリフレッシュ レートを調整する機能をサポートしています。これを可能にする 2 つのテクノロジは、FreeSyncとG-Syncです。

LCDシャッター グラスをステレオ3D ディスプレイに使用すると、各目に別々の画像が必要になるため、有効なリフレッシュ レートは半分になります。このため、通常は少なくとも 120 Hz のディスプレイを使用することをお勧めします。このレートを半分にすると、再び 60 Hz になるからです。リフレッシュ レートが高いほど、画像の安定性が高まります。たとえば、72 Hz の非ステレオは 144 Hz のステレオになり、90 Hz の非ステレオは 180 Hz のステレオになります。ほとんどのローエンドのコンピューター グラフィックス カードとモニターは、特に高解像度の場合、このような高いリフレッシュ レートを処理できません。

LCD モニターの場合、ピクセルの明るさの変化は CRT やプラズマ蛍光体よりもはるかに遅くなります。通常、LCD ピクセルの明るさの変化は、電圧が印加されたときの方が電圧が除去されたときよりも速いため、非対称のピクセル応答時間が生じます。3D シャッター グラスの場合、前の画像フレームが次のフレームが描画されるときに十分な速さで黒にフェードアウトしないため、ディスプレイがぼやけて見え、奥行きの知覚が悪くなる可能性があります。^{[引用が必要]}

1930 年代のテレビの発展は、いくつかの技術的な制限によって決定づけられた。垂直リフレッシュ レートにAC電源ライン周波数が使用されたのには 2 つの理由がある。最初の理由は、テレビの真空管が残留リップルなど、ユニットの電源からの干渉を受けやすかったためである。これにより、水平バー (ハム バー) が漂う可能性があった。同じ周波数を使用することでこれが軽減され、干渉が画面上で静的になり、目立たなくなった。2 番目の理由は、テレビ スタジオが AC ランプを使用するため、異なる周波数で撮影するとストロボ現象が発生するためであった。^{[7] [8] [9]}そのため、プロデューサーは、アメリカでは 60 Hz、ヨーロッパでは 50 Hz でセットを動作させるしか選択肢がなかった。これらのレートが、今日使用されているセットの基礎となった。60 Hz システム M (ほとんどの場合、NTSCカラー コーディングで使用される) および 50 Hz システム B/G (ほとんどの場合、PALまたはSECAMカラー コーディングで使用される)。この偶然の一致により、ヨーロッパのセットはフレーム レートが低くなる代わりに、解像度が高くなった。システム M (30i で 704 × 480) とシステム B/G (25i で 704 × 576) を比較してください。ただし、50 Hz の低いリフレッシュ レートではちらつきが多くなるため、デジタル技術を使用してリフレッシュ レートを 2 倍の 100 Hz に上げるセットが現在非常に人気があります。(テレビ放送システムを参照)

50 Hz 規格と 60 Hz 規格のもう 1 つの違いは、映画 (ビデオ カメラ ソースではなくフィルム ソース) の転送または表示方法です。35 mm フィルムは通常、24フレーム/秒(fps) で撮影されます。PAL 50 Hz の場合、フィルムを 4% 加速することで、フィルム ソースを簡単に転送できます。そのため、結果として得られる画像はスムーズですが、オーディオのピッチがわずかに変化します。NTSC セットは、 3:2 プルダウンと呼ばれる手法を使用して、24 fps と 25 fps の両方の素材を速度シフトなしで表示しますが、テレシネ ジャダーという形でスムーズでない再生が発生します。

一部のコンピュータ モニタや一部の DVD と同様に、アナログ テレビ システムではインターレースが使用されています。インターレースでは、最初に奇数ラインを描画し、次に偶数ラインを描画することで (これらはフィールドと呼ばれます)、見かけ上のちらつきが減少します。これにより、同じフレーム レートのプログレッシブ スキャン画像と比較して、リフレッシュ レートが 2 倍になります。これは、各フィールドが個別の露出から生成されるビデオ カメラに最適です。有効フレーム レートが 2 倍になり、1 秒あたりの露出が 25 回ではなく 50 回になります。CRT のダイナミクスはこのアプローチに理想的であり、高速シーンは 50 Hz のリフレッシュの恩恵を受け、新しいフィールドが書き込まれるときには、以前のフィールドは大部分が減衰しており、静止画像は両方のフィールドが目で統合されるため、解像度の向上の恩恵を受けます。最新の CRT ベースのテレビは、100 Hz テクノロジの形で ちらつきのないものにすることができます。

多くの高級液晶テレビは現在、120 または 240 Hz (現在および以前の NTSC 諸国)、または 100 または 200 Hz (PAL/SECAM 諸国) のリフレッシュ レートを備えています。120 というレートは、24 fps (映画) と 30 fps (NTSC テレビ) の最小公倍数として選択され、テレシネ(3:2 プルダウン)がなくなるため、映画を視聴するときに歪みが少なくなります。25 fps の PAL の場合、100 または 200 Hz は、600 (24 × 25) の最小公倍数の分数妥協として使用されます。これらの高いリフレッシュ レートは、24pソースのビデオ出力 (例: Blu-ray ディスク) や動きの速いシーンで最も効果的です。^[10]

映画は通常 1 秒あたり 24 フレームの速度で撮影されますが、テレビは異なる速度で動作するため、何らかの変換が必要になります。視聴者に最適な体験を提供するために、さまざまな技術が存在します。

コンテンツ制作、再生デバイス、およびディスプレイ デバイスの処理の組み合わせによって、不要なアーティファクトが発生することもあります。固定 60 fps レートを生成するディスプレイ デバイスでは、24 fps ムービーを均一でジャダーのないレートで表示することはできません。通常は 3:2 プルダウンが使用され、わずかに不均一な動きが発生します。

一般的なマルチシンク CRT コンピュータ モニターは 1990 年代初頭から 24 Hz の倍数で動作できるようになりましたが、最近の「120 Hz」LCD は、ソース マテリアルと信号に行われるその後の処理に応じて、よりスムーズで流動的な動きを実現することを目的として製造されています。ビデオで撮影されたマテリアルの場合、リフレッシュ レートを高くするだけで滑らかさが向上することはほとんどわかりません。^[11]

フィルム素材の場合、120 は 24 の偶数倍なので、適切に設計された 120 Hz ディスプレイでは、24 fps シーケンスをジャダーなしで表示できます (いわゆる 5-5 プルダウン)。60 fps 3:2 プルダウン信号をフレーム倍増して 120 Hz レートを生成すると、不均一な動きが依然として見える場合があります (いわゆる 6-4 プルダウン)。

さらに、モーション補間機能を表示に 追加することで、合成された滑らかさで素材を表示できるようになり、撮影された素材にさらに大きな効果をもたらします。

「50 Hz」テレビ セット (「50 Hz」コンテンツが供給される場合) では、通常、通常よりもわずかに速い速度で映画が再生されるため、不均一なプルダウンの問題を回避できます。

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