垂直画面更新率原文为Frame Rate或Frame Frequency,也称FPS(Frame Per Second),对岸称为「巾贞率」,简言之是指显示器每秒的画面更新次数。
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过去类比美规NTSC标准时代,电视每秒更新30张画面,让观众感觉播放流畅,而欧规PAL标准刻意与美规不同,电视的扫瞄线从NTSC的525条增至625条,同时将电视频道的频宽从6MHz增至8MHz。
虽然增加频宽,但因应625条扫描线仍然是不足,因此只好降低垂直画面更新率,自30张减至24张、25张,依然能流畅观看。而后随着时代进步,类比映像管显示器扫描频率增高,因而能将画面更新率增至45张、60张,更快的更新率对长时间观看萤幕的人而言,可以减少眼睛疲劳。
另外,3D绘图技术的兴起,进而使3D电玩游戏兴起,3D电玩要求画面更新率必须达60fps(或称60f/s、60Hz)以上,而不能只有电视初期的30fps,为何如此?因为电视播放画面的改变,部分可倚赖人的视觉想像,因此只要30fps就足以让人感受到流畅。
相对的,电玩游戏的每个画面动作改变多操控在终端使用者之手,画面容易出现不预期的改变,视觉想像无法使用,因此必须有更多的画面更新数,才能让观看者感觉到相同的流畅体验。
达到60fps后,业界进一步目标为120fps,此主要用来实现3D效果电视,运用快门3D技术、偏光3D技术,营造出两眼的视觉差异,从而获得立体效果,为此需要双倍的垂直画面更新率。
不仅120fps技术出炉,部分业者甚至能做到240fps,另外电浆电视(Plasma Display Panel, PDP)业者甚至展示过600fps技术,可惜电浆电视未能成为市场主流,现阶段的主流依然是60/120 /240fps的TFT LCD液晶电视。
另外,近一、二年重新流行起虚拟实境(Virtual Reality, VR),虚拟实境的头戴显示器(Head-Mounted Display, HMD)内也有画面,初期设定的画面更新率亦为60fps,但实测结果容易让人产生晕眩,因而将更新率提高至90fps,例如脸书(Facebook)的Oculus Rift或宏达电(HTC)的Vive。此外为了减少画面残影,业界逐渐偏向采行AM OLED显示器,而非现行TFT LCD显示器。
上述为实现新的视讯运用而需要更高的垂直画面更新率,然若反过来,最低可接受的流畅度为何?答案是15fps、16fps,过去日本手机很早就支援视讯播放,不过碍于手机运算力有限,只能有15fps,而后逐渐提升更新率。
除上述的更新率外,ITU-R BT.2020建议标准中,建议UHDTV的垂直更新率为100fps,或者有的电竞专用桌上型显示器强调能达144fps(原本桌上型监视器72fps的两倍,72fps原在提供较60fps更佳的长时间观看性),或英国BBC电视的研究部门提出以300fps来转播体育赛事,300fps也可以轻易将过去的50fps、60fps进行转换,理由为整数倍倍数。 300fps也是HEVC(High Efficiency Video Coding)视讯规格的最高画面更新率标准。
一旦垂直更新率不断提升,系统整体表现的瓶颈将转移到其他层面,例如需要更快速的处理器、更快速的绘图处理器(GPU),甚至需要更快速的有线、无线传输,如HDMI 2.0、 IEEE 802.11ay等标准。
当然,有时候降低画面的长宽解析度,在减轻运算负荷下,就可以将余力用来提高垂直更新率。不过,终端消费者其实要的是不降低现有画质水准下,还能得到更高的更新率,而非权衡取舍,如此就成为业界技术的新挑战,即便技术满足了,能否在价位上让人接受,又是另一项新挑战。