刷新率(Hz)和单帧时间(ms)之间是什么关系

刷新率和单帧时间其实是同一件事的两种表达方式,理解它们之间的关系,就能明白为什么刷新率越往上提升,体感的提升幅度反而越来越小。

单帧时间(ms)= 1000 ÷ 刷新率(Hz)

60Hz的显示器每1000÷60≈16.67毫秒刷新一次,144Hz约每6.94毫秒刷新一次,240Hz约每4.17毫秒刷新一次。

刷新率每往上提升一档,能节省的毫秒数会越来越少

从60Hz提升到120Hz,每帧大约能节省8.3毫秒,这是相对较大的一步;而从120Hz提升到240Hz,只能再节省约4.2毫秒。这也是为什么虽然Hz的数字看起来涨幅相近,但刷新率越高,体感提升反而越不明显。

刷新率是显示器的能力,帧率是实际正在渲染的内容

144Hz的显示器每秒最多能刷新144次,但如果游戏本身只渲染出60帧,显示器并不会凭空"生成"新画面,而是会在一个刷新周期里多次重复显示同一帧已经渲染好的画面。

目标帧率意味着一个严格的渲染时间预算

要稳定维持60帧每秒,每一帧都必须在16.67毫秒内渲染完成;要维持144帧每秒,这个预算就压缩到6.94毫秒。任何一帧超出这个时间预算,都会造成卡顿或掉帧。

可变刷新率技术让显示器去适配实际帧率

常见以G-Sync、FreeSync等名称推出的自适应同步技术,能让显示器的刷新率逐帧跟随GPU实际输出的画面变化,从而减少固定刷新率和波动的帧率不同步时产生的画面撕裂或卡顿。

为什么60Hz到144Hz的体感差异比144Hz到240Hz更明显

因为单帧时间和刷新率之间是反比关系,看起来幅度相近的刷新率提升,换算成单帧时间的缩短幅度并不相同。60Hz和144Hz之间每帧相差约9.7毫秒,而144Hz和240Hz之间只相差约2.8毫秒,这个绝对数值上的差距,正是为什么从已经很高的刷新率再往上提升,体感提升会显得更小的原因。

为什么让刷新率和帧率匹配,比单看任何一个数字都更重要

把一台高刷新率显示器和明显更低的帧率搭配使用,并不会带来Hz数字所暗示的那种流畅感,因为显示器只是在反复显示同一帧画面,而不是更频繁地展示新内容。要真正享受到高刷新率带来的好处,要么需要实际帧率能跟得上,要么需要依靠可变刷新率技术,让显示器主动配合GPU实际能输出的帧率。

常见问题

为什么从60Hz提到144Hz感觉变化很大,而从144Hz提到240Hz感觉变化没那么明显?

因为单帧时间相对于Hz是反比缩短的关系。60Hz和144Hz之间的毫秒差距,要比144Hz和240Hz之间的毫秒差距大得多,尽管单看Hz的数字,两次提升的幅度看起来差不多。

如果我的显卡渲染的帧数低于显示器的刷新率,会发生什么?

在没有自适应同步技术的情况下,显示器会重复显示上一帧画面来填满多出来的刷新周期,时机不匹配还可能造成明显的画面撕裂或卡顿。G-Sync、FreeSync这类可变刷新率技术,能让显示器的刷新节奏贴合GPU实际输出的帧率,从而减轻这个问题。