معدل التحديث

بالإشارة إلى المصطلحات المستخدمة في شاشات أنابيب أشعة الكاثود (CRT)، فإن معدل التحديث ، المعروف أيضًا بمعدل التحديث الرأسي أو معدل المسح الرأسي أو التردد الرأسي ، هو عدد مرات عرض صورة جديدة في الثانية الواحدة على شاشة عرض تعتمد على تقنية المسح النقطي . ويمكن أن يكون هذا المعدل مستقلاً عن معدل الإطارات ، الذي يصف عدد الصور التي يتم تخزينها أو إنشاؤها كل ثانية بواسطة الجهاز الذي يشغل الشاشة. في شاشات CRT، تؤدي معدلات التحديث الأعلى إلى تقليل الوميض ، مما يقلل من إجهاد العين. أما في التقنيات الأخرى، مثل شاشات الكريستال السائل ، فإن معدل التحديث يؤثر فقط على عدد مرات تحديث الصورة. ^{[ 1 ]}

قد لا تمتلك الشاشات غير النقطية معدل تحديث مميز. فالشاشات المتجهة ، على سبيل المثال، لا ترسم كامل الشاشة، بل الخطوط الفعلية المكونة للصورة المعروضة فقط، لذا قد تختلف سرعة التحديث باختلاف حجم بيانات الصورة وتعقيدها. ^{[ 2 ]} بالنسبة لبرامج الحاسوب أو القياس عن بُعد ، يُستخدم المصطلح أحيانًا للإشارة إلى مدى تكرار تحديث البيانات بقيمة خارجية جديدة من مصدر آخر (على سبيل المثال: جدول بيانات عام مشترك أو بيانات من جهاز).

على الرغم من أن جميع أجهزة العرض النقطية لها معدل تحديث مميز، إلا أن التنفيذ المادي يختلف بين التقنيات.

أنابيب أشعة الكاثود

شاشات CRT ذات المسح النقطي بطبيعتها يجب أن تُحدث الشاشة لأن الفوسفور فيها سيتلاشى وستختفي الصورة بسرعة ما لم يتم تحديثها بانتظام.

في شاشة CRT، يُمثل معدل المسح الرأسي عدد مرات عودة شعاع الإلكترون في الثانية الواحدة إلى الزاوية العلوية اليسرى من الشاشة لبدء رسم إطار جديد. ^{[ 3 ]} ويتم التحكم فيه بواسطة إشارة التعتيم الرأسي التي يُولدها مُتحكم الفيديو ، ويُحدّ جزئيًا بواسطة الحد الأقصى لمعدل المسح الأفقي للشاشة .

يمكن حساب معدل التحديث من معدل المسح الأفقي بقسمة تردد المسح على عدد الخطوط الأفقية، مع إضافة فترة زمنية لعودة الشعاع إلى الأعلى. ويُعتبر هذا المعدل، اصطلاحًا، مُضاعفًا بمقدار 1.05. ^{[ 4 ]} على سبيل المثال، شاشة بتردد مسح أفقي 96  كيلوهرتز ودقة 1280 × 1024 ينتج عنها معدل تحديث يبلغ 96000 ÷ (1024 × 1.05) ≈ 89  هرتز (بعد التقريب).

لطالما مثّلت معدلات تحديث شاشات CRT عاملاً هاماً في برمجة ألعاب الفيديو. في أنظمة ألعاب الفيديو القديمة، كان الوقت الوحيد المتاح للمعالجة هو فترة التعتيم الرأسي ، حيث يعود شعاع الضوء إلى الزاوية العلوية اليمنى من الشاشة دون رسم أي صورة. ^{[ 5 ]} مع ذلك، حتى في الألعاب الحديثة، من المهم تجنب تغيير مخزن الفيديو المؤقت للحاسوب إلا أثناء إعادة التتبع الرأسي، وذلك لمنع وميض الرسومات أو تمزق الشاشة .

في شاشات CRT الصغيرة (حتى 15 بوصة أو 38 سم تقريبًا )، نادرًا ما يشعر المستخدمون بأي إزعاج عند معدل تحديث يتراوح بين 60 و72 هرتز. أما في شاشات CRT الأكبر حجمًا (17 بوصة أو 43 سم أو أكبر)، فيشعر معظم المستخدمين بانزعاج طفيف ما لم يتم ضبط معدل التحديث على 72 هرتز أو أعلى . ويُعد معدل 100 هرتز مريحًا في جميع الأحجام تقريبًا. مع ذلك، لا ينطبق هذا على شاشات LCD. أقرب ما يُعادل معدل التحديث في شاشة LCD هو معدل الإطارات ، والذي غالبًا ما يكون ثابتًا عند 60 إطارًا في الثانية. لكن هذا نادرًا ما يُشكل مشكلة، لأن الجزء الوحيد في شاشة LCD الذي قد يُنتج وميضًا مشابهًا لشاشات CRT - وهو الإضاءة الخلفية - يعمل عادةً بتردد لا يقل عن 200 هرتز.         

تختلف أنظمة التشغيل في تحديد معدل التحديث الافتراضي. ففي نظامي التشغيل مايكروسوفت ويندوز 95 وويندوز 98 (الإصدارين الأول والثاني)، يُضبط معدل التحديث على أعلى معدل يدعمه النظام. أما أنظمة التشغيل المبنية على ويندوز NT والإصدارات اللاحقة، بما فيها ويندوز 11 ، فتضبط معدل التحديث الافتراضي على معدل منخفض، عادةً 60  هرتز. وتتبع معظم توزيعات لينكس نفس النهج، مع إمكانية ضبط معدل التحديث الافتراضي ديناميكيًا بناءً على معدل تحديث الشاشة. ونظرًا لأن نظام macOS يُستخدم عادةً حصريًا على أجهزة ومنتجات أبل ، فإن معظم إصداراته مُقيدة بمعدل 60  هرتز، باستثناء بعض الطرازات الأحدث مثل MacBook Pro . ^{[ 6 ]} تسمح بعض تطبيقات ملء الشاشة، بما فيها العديد من الألعاب، للمستخدم بإعادة ضبط معدل التحديث قبل الدخول إلى وضع ملء الشاشة، ولكن معظمها يُضبط افتراضيًا على دقة ومعدل تحديث منخفضين، ويتيح للمستخدم زيادة هذه الإعدادات من خلال الخيارات.

قد تتلف الشاشات القديمة إذا قام المستخدم بضبط معدل تحديث بطاقة الفيديو على معدل أعلى من أعلى معدل تدعمه الشاشة. وتعرض بعض طرازات الشاشات إشعارًا يفيد بأن إشارة الفيديو تستخدم معدل تحديث غير مدعوم.

تدعم بعض الشاشات معدل التحديث المتغير (VRR)، وهي القدرة على تغيير معدل التحديث أثناء التشغيل. يُستخدم VRR لتوفير الطاقة من خلال تقليل استهلاك موارد النظام في معالجة الإطارات، وهي تقنية موجودة في بعض الأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة . كما تتميز بعض شاشات الكمبيوتر بتقنية VRR لتقليل زمن استجابة الإدخال ، وخاصةً في ألعاب الفيديو ، وذلك بتأخير تحديث الشاشة حتى يتم إرسال إطار جديد من بطاقة الرسومات . وتُعدّ تقنيتا FreeSync و G-Sync من تطبيقات VRR الموجودة في بطاقات الرسومات من AMD و Nvidia على التوالي.

ابتداءً من العقد الثاني من الألفية، دفعت ألعاب الفيديو التنافسية الشركات المصنعة إلى تطوير شاشات بمعدلات تحديث أعلى من المعدل القياسي البالغ 60 هرتز. جاء ذلك استجابةً للعلاقة بين زمن استجابة الشاشة وزمن استجابة اللاعب في ألعاب التصويب من منظور الشخص الأول وألعاب الاستراتيجية في الوقت الحقيقي. ظهرت أولى الشاشات بمعدل 144 هرتز في عام 2012، مع إطلاق شاشة ASUS VG248QE مقاس 24 بوصة في عام 2013. ^{[ 7 ]} عند معدل 144 هرتز، قللت الشاشة من زمن بقاء الإطار إلى حوالي 6.9 مللي ثانية، مقارنةً بـ 16.7 مللي ثانية عند معدل 60 هرتز. ^{[ 8 ]}

استمر هذا التطور خلال العقد الثاني من الألفية. في عام ٢٠١٧، أصدرت ASUS شاشة ROG Swift PG258Q، وهي من أوائل الشاشات التي تعمل بتردد ٢٤٠ هرتز، وتستخدم لوحة TN بدقة ١٩٢٠ × ١٠٨٠ بكسل ^{[ ٩ ]} . قلل معدل التحديث ٢٤٠ هرتز من زمن بقاء الإطار إلى حوالي ٤.٢ مللي ثانية ^{[ ١٠ ]} . أثبتت الدقة العالية عند ٢٤٠ هرتز أنها تتطلب موارد أكثر من معالجات الرسوميات، مما جعل دقة Full HD المعيار العملي لهذه الفئة من معدلات التحديث. ^{[ ١١ ]}

في عام 2020، أصدرت شركة ASUS شاشة ROG Swift PG259QN، وهي أول شاشة تحقق معدل تحديث 360 هرتز، باستخدام لوحة "Fast IPS" بدلاً من لوحات TN التي كانت تستخدم سابقًا في شاشات العرض عالية التحديث. ^{[ 12 ]}

في عام 2023، طرحت ASUS شاشة ROG Swift Pro PG248QP، التي وصلت إلى معدل تحديث 540 هرتز بفضل رفع تردد تشغيل لوحة "Esports TN" الأصلية التي تعمل بمعدل 360 هرتز. ^{[ 13 ]} عند معدل تحديث 540 هرتز، ينخفض ​​زمن ثبات الإطارات إلى حوالي 1.85 مللي ثانية. تطلّب الحفاظ على معدلات التحديث هذه معالج رسومات عالي الأداء؛ وأظهرت الاختبارات أنه عند معدل تحديث 540 هرتز ودقة 1920 × 1080، يمكن الاستفادة الكاملة من بطاقة NVIDIA RTX 4090، وذلك بحسب إعدادات اللعبة ومتطلباتها. ^{[ 14 ]}

في مايو 2026، أعلنت شركة إل جي إلكترونيكس عن شاشة UltraGear 25G590B، التي تُسوّق كأول شاشة ألعاب في العالم بمعدل  تحديث أصلي يبلغ 1000 هرتز بدقة Full HD (1920 × 1080)، ومن المتوقع توفرها في النصف الثاني من عام 2026 ^{[ 15 ]} . تستخدم الشاشة مقاس 24.5 بوصة لوحة IPS مزودة بنظام للحد من ضبابية الحركة يعتمد على الإضاءة الخلفية. ^{[ 16 ]} على عكس عروض شاشات 1000 هرتز السابقة  التي كانت تتطلب التبديل إلى دقة 1280 × 720 للوصول إلى معدل التحديث، تحافظ شاشة 25G590B على  أداء 1000 هرتز بدقة 1080p الأصلية.

يتطلب الوصول إلى معدلات تحديث تبلغ 1000  هرتز قدرة معالجة رسومية عالية. ولا يُعد الحفاظ على معدلات إطارات تقارب 1000 إطار في الثانية عمليًا إلا في ألعاب الرياضات الإلكترونية الأقل كثافةً من حيث الرسومات. ^{[ 17 ]} ويستمر التوازن بين معدل التحديث والدقة، حيث  تستهدف شاشات 1000 هرتز لاعبي الرياضات الإلكترونية المحترفين بدلًا من المستهلكين العاديين. ^{[ 18 ]}

عند استخدام نظارات LCD ذات الغالق لعرض الصور ثلاثية الأبعاد المجسمة ، ينخفض ​​معدل التحديث الفعلي إلى النصف، لأن كل عين تحتاج إلى صورة منفصلة. لهذا السبب، يُنصح عادةً باستخدام شاشة قادرة على عرض 120  هرتز على الأقل، لأن نصف هذا المعدل يساوي 60  هرتز. تؤدي معدلات التحديث الأعلى إلى استقرار أكبر للصورة، فعلى سبيل المثال،  يتطلب تدفق صورة بتردد 72 هرتز  شاشة ستيريو بتردد 144 هرتز، ويتطلب تدفق صورة بتردد 90  هرتز شاشة ستيريو بتردد 180  هرتز. لا تستطيع معظم بطاقات الرسومات وشاشات الكمبيوتر منخفضة الأداء التعامل مع معدلات التحديث العالية هذه، خاصةً عند الدقة العالية.

في شاشات LCD، تكون تغيرات سطوع البكسل أبطأ بكثير من شاشات CRT أو شاشات البلازما. عادةً ما تكون تغيرات سطوع بكسل LCD أسرع عند تطبيق الجهد الكهربائي مقارنةً بإزالته، مما ينتج عنه زمن استجابة غير متماثل للبكسل. مع نظارات الغالق ثلاثية الأبعاد، قد يؤدي ذلك إلى تشويش الصورة وضعف إدراك العمق، نظرًا لعدم تلاشي إطار الصورة السابق إلى اللون الأسود بالسرعة الكافية عند رسم الإطار التالي.

تأثر تطور أجهزة التلفزيون في ثلاثينيات القرن العشرين بعدد من القيود التقنية. استُخدم تردد التيار المتردد لتحديث الصورة عموديًا لسببين. أولهما أن أنبوب التلفزيون المفرغ كان عرضة للتداخل من مصدر الطاقة ، بما في ذلك التموج المتبقي، مما قد يتسبب في ظهور خطوط أفقية غير منتظمة (خطوط طنين). وقد قلل استخدام التردد نفسه من هذا التداخل، وجعله ثابتًا على الشاشة، وبالتالي أقل وضوحًا. أما السبب الثاني، فكان استخدام استوديوهات التلفزيون لمصابيح التيار المتردد، مما كان يؤدي إلى وميض الصورة عند التصوير بتردد مختلف . ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]} لذا، لم يكن أمام المنتجين خيار سوى تشغيل الأجهزة بتردد 60 هرتز في أمريكا، و50 هرتز في أوروبا. وشكّلت هذه المعدلات أساس الأجهزة المستخدمة اليوم: نظام M بتردد 60 هرتز (يُستخدم غالبًا مع ترميز ألوان NTSC ) ونظام B/G بتردد 50 هرتز (يُستخدم غالبًا مع ترميز ألوان PAL أو SECAM ). أدى هذا الصدفة إلى ظهور أجهزة تلفزيون أوروبية بدقة أعلى، مقابل معدلات إطارات أقل. قارن بين نظام M (704 × 480 عند 30i) ونظام B/G (704 × 576 عند 25i). مع ذلك، فإن معدل التحديث المنخفض البالغ 50 هرتز يُسبب وميضًا أكبر، لذا أصبحت الأجهزة التي تستخدم تقنية رقمية لمضاعفة معدل التحديث إلى 100 هرتز شائعة جدًا الآن. (انظر أنظمة البث التلفزيوني )          

يتمثل أحد الفروق الأخرى بين معياري 50  هرتز و60  هرتز في طريقة نقل أو عرض الصور المتحركة (مصادر الأفلام مقابل مصادر كاميرات الفيديو). يُصوَّر  فيلم 35 مم عادةً بمعدل 24 إطارًا في الثانية . بالنسبة لنظام PAL بتردد 50  هرتز، يسمح هذا بنقل مصادر الأفلام بسهولة عن طريق تسريع الفيلم بنسبة 4%. وبالتالي، تكون الصورة الناتجة سلسة، إلا أن هناك تغيرًا طفيفًا في نبرة الصوت. تعرض أجهزة NTSC مواد بمعدل 24  إطارًا في الثانية و25  إطارًا في الثانية دون أي تغيير في السرعة باستخدام تقنية تُسمى 3:2 pulldown ، ولكن على حساب ظهور تشويش في التشغيل يُعرف باسم اهتزاز الصورة .

على غرار بعض شاشات الكمبيوتر وبعض أقراص DVD، تستخدم أنظمة التلفزيون التناظري تقنية التداخل ، التي تقلل من الوميض الظاهر عن طريق رسم الخطوط الفردية أولاً ثم الخطوط الزوجية (المعروفة باسم الحقول). يؤدي هذا إلى مضاعفة معدل التحديث، مقارنةً بصورة المسح التدريجي بنفس معدل الإطارات. تعمل هذه التقنية بكفاءة عالية مع كاميرات الفيديو، حيث ينتج كل حقل عن تعريض منفصل - يتضاعف معدل الإطارات الفعلي، ليصبح 50 تعريضًا في الثانية بدلاً من 25. تتناسب ديناميكيات شاشة CRT تمامًا مع هذا النهج، حيث تستفيد المشاهد السريعة من معدل التحديث 50 هرتز، ويتلاشى الحقل السابق إلى حد كبير عند كتابة الحقل الجديد، وتستفيد الصور الثابتة من دقة محسّنة حيث تدمج العين كلا الحقلين. يمكن جعل أجهزة التلفزيون الحديثة القائمة على شاشات CRT خالية من الوميض باستخدام تقنية 100 هرتز.   

تتميز العديد من أجهزة التلفزيون LCD المتطورة الآن بمعدل تحديث يبلغ 120 أو 240  هرتز (في الدول التي تستخدم نظام NTSC حاليًا وسابقًا) أو 100 أو 200  هرتز (في الدول التي تستخدم نظامي PAL/SECAM). تم اختيار معدل 120 هرتز لأنه المضاعف المشترك الأصغر لـ 24  إطارًا في الثانية (في دور السينما) و30  إطارًا في الثانية (في أجهزة تلفزيون NTSC)، مما يقلل من التشويش عند مشاهدة الأفلام بفضل إلغاء تقنية تحويل الصورة إلى فيديو (3:2 pulldown). أما بالنسبة لنظام PAL عند 25  إطارًا في الثانية، فيُستخدم معدل 100 أو 200  هرتز كحل وسط للمضاعف المشترك الأصغر لـ 600 (24  ×  25). وتكون معدلات التحديث الأعلى هذه أكثر فعالية عند استخدام مصدر فيديو 24p (مثل أقراص Blu-ray )، أو عند مشاهدة مشاهد الحركة السريعة. ^{[ 23 ]}

بما أن الأفلام تُصوَّر عادةً بمعدل 24 إطارًا في الثانية، بينما تعمل أجهزة التلفزيون بمعدلات مختلفة، فإن بعض التحويلات ضرورية. توجد تقنيات مختلفة لمنح المشاهد تجربة مثالية.

قد يؤدي الجمع بين معالجة المحتوى المُنتَج وجهاز التشغيل وجهاز العرض إلى ظهور تشوهات غير ضرورية. فجهاز العرض الذي يُنتج  معدل 60 إطارًا في الثانية ثابتًا لا يستطيع عرض  فيلم بمعدل 24 إطارًا في الثانية بسلاسة ودون تقطع. عادةً ما تُستخدم تقنية 3:2 pulldown، مما يُسبب حركة غير منتظمة بعض الشيء.

بينما كانت شاشات الكمبيوتر CRT متعددة التزامن قادرة على العمل بمضاعفات 24  هرتز منذ أوائل التسعينيات،  فقد تم إنتاج شاشات LCD الحديثة "120 هرتز" بهدف الحصول على حركة أكثر سلاسة وانسيابية، وذلك اعتمادًا على مصدر المحتوى وأي معالجة لاحقة للإشارة. في حالة المواد المصورة بالفيديو، قد يكون التحسن في السلاسة الناتج عن زيادة معدل التحديث بالكاد ملحوظًا. ^{[ 24 ]}

في حالة المواد المصورة، بما أن 120 مضاعف زوجي للعدد 24، فمن الممكن عرض  تسلسل بمعدل 24 إطارًا في الثانية دون اهتزاز على شاشة عرض مصممة جيدًا بتردد 120  هرتز (أي ما يُعرف بتقنية 5-5 pulldown). أما إذا  تم إنتاج معدل 120 هرتز عن طريق مضاعفة إطار  إشارة 60 إطارًا في الثانية بتقنية 3:2 pulldown، فقد يظل عدم انتظام الحركة مرئيًا (أي ما يُعرف بتقنية 6-4 pulldown).

بالإضافة إلى ذلك، يمكن عرض المواد بسلاسة مصطنعة مع إضافة قدرات استكمال الحركة إلى الشاشة، مما يكون له تأثير أكبر على المواد المصورة.

 عادةً ما تحصل أجهزة التلفزيون "50 هرتز" (عند تغذيتها  بمحتوى "50 هرتز") على فيلم أسرع قليلاً من المعتاد، مما يتجنب أي مشاكل تتعلق بالتحويل غير المتساوي.

معايير الشاشات هي:

• 50  هرتز
• 60  هرتز
• 75  هرتز
• 100  هرتز
• 120  هرتز
• 144  هرتز
• 200  هرتز
• 240  هرتز

• شاشة بلازما
• مقارنة تقنيات العرض
• إطارات عالية
• خالٍ من الوميض