Как бывший инженер-разработчик ТВ-аппаратуры с 30-летним стажем отвечу.
Что касается физиолдогии зрения. Сетчатка глаза обладает инерционностью, благодарая чему мерцания с достаточнош высокой частотой незаметны. Сама нервная система также инерционна, поэтому при высокой частоте мерцаний она не успеет реагировать и никакого тремора мышц не будет. Т.е., если мерцания визуально не заметны, то и мышцы не перенапрягаются.
Минимальная частота мерцаний, которая незаметна для глаз, в значительной мере зависит от яркости. Многолетние исследования, проводившиеся еще со времен братьев Люмьер ( ) показали, что для яркости экрана, типичной для "пленочных" кинотеатров (т.е., обычных, а не цифровых, с оптической проекцией) и телевизионных трубок с типичной яркостью от 20 до 100 нит (канделл на кв. метр) минимальная частота мерцаний составляет 45-50 Гц. Этой частоты достаточно как с точки зрения видимости мерцаний, так и с точки зрения отсутствия реакции мышц зрачка на изменение яркости.
Что касается плавности движения, то для ее обеспечения достаточно вдвое более низкой частоты, т.е. 20-25 Гц (она также зависит от яркости).
При снижении яркости частота может быть ниже. Так, например, для любительского кино и сельских кинопередвижек, где яркость ниже (экран маленький, мощность лампы проектора не превышает 100-300 Вт) достаточно частоты мерцаний 20-30 Гц и частотоы смены кадров 8-16 в секунду.
Поэтому в кинематографе была выбрана частота смены кадров 24 кадра в секунду (для кинопередвижек на пленке 16 мм даже 15 кадров в секунду), обеспечивающая достаточную плавность движений. Однако с точки зрения заметности мерцаний яркости такой частоты недостаточно, поэтому в кинопроекторах с помощью специальной заслонки - обтюратора - световой поток в середине проекции кадра кратковременно прерывается.Поэтому в кинематографе при частоте кадров 24 к/с частота мерцаний равна 48 Гц.
В телевидении была выьрана частота кадров 50 Гц в Европе и 60 Гц в США. Более высокая частота выбиралась отнюдь не из соображений снижения мерцаний. Дело в том, что в эпоху электронных ламп стабилизаторы напряжения не использовались (на лампах они слишком громоздкие, дорогие, КПД очень низкий), применялся простейший выпрямитель с большими пульсациями (остаточным переменным напряжением), которые были слишком заметны на экране в виде более темной глризонтальной полосы. Если частота кадров не равна частоте сети, то полосы хорошо заметны, т.к. они ползут по экрану. Ксли частота кадров в точности равна частоте сети, полоса стоит на месте и менее заметна (глаз хуже определяет саму яркость, когда ее не с чем сравнивать, но очень чувствителен к ее изменением. Поэтому на самом телецентре частоту кадров в точности синхронизовали с частотой сети, а она равна именно в Европе - 50 Гц, в США - 60 Гц. И именно поэтому в США частота кадров вдвое выше.
Это помогало только пока телевизионный прием осуществлялся только в зоне покрытия местного телецентра. С появлением обмена ТВ-программами между телецентрами (трансляции телепрограмм из одного города в другой), увеличением зоны покрытия за счет ретрансляторов и пр. телецентр и телевизор зрителя оказались запитаны от разных сетей, частота которых несколько отличается. Смысл синхронизации (привязки частоты полей к частоте сети) пропал, но из соображений совместимости значение частоты полей так и осталось: 50 Гц в европейских стандартах и 60 Гц в американском.
Как уже говорилось, с точки зрения плавности движения частота кадров может быть вдвое ниже частоты мерцаний. А это существенно важно с точки зрения ширины канала связи - при меньшей частоте канал требуется более узкий. Поэтому в телевидении была применена чересстрочная развертка. Кадр передается не сразу, а в виде последовательно переданных двух полей. В первом поле передаются нечетные строки кадра, во втором - четные. И именно частота полей составляет 50 или 60 Гц, а частота кадров соответственно будет вдвое ниже - 25 или 30 Гц. Благодаря этому скорость передачи, от которой зависит ширина канала, составляет 25 (30) кадров в секунду, а частота мерцаний - 50 (60) Гц.
При разработке видеоинтерфейса для компьютеров первоначально мониторы строились уже на наработанной схемотехнической базе телевизионной техники, поэтому была выбрана в точности такая же частота - 50 Гц в Европе и 60 Гц в США. Но здесь требования к ширине канала менее жесткие (связь компьютера с монитором - коротким кабелем, а не радиотрактом с радиопередатчиками и сложными антенно-фидерными устройствами), Поэтому не было необходимости в применении чересстрочной развертки, кадр передается сразу, а не в виде полей, и частота кадров равна частоте мерцаний, т.е. 50 или 60 Гц.
Однако с развитием компьютерной техники выяснилось, что условия просмотра кино, телевидения и экрана дисплея значительно отличаются. Кино люди смотрят в затемненном кинозале, общая средняя яркость (именно от нее зависит инерционность зрения) низкая, и частоты 24 кадра в секунду (частоты мерцаний 48 Гц) более, чем достаточно. Просмотр ТВ осуществляется в помещении с не очень высокой освещенностью, и здесь также достаточно частоты полей 50 Гц. Но компьютер устанавливается в офисе, освещенность в котором в соответствии с санитарными нормами очень высокая. Плюс к тому для обеспечения достаточной контрастности картинки в условиях яркого внешнего освещения разработчики дисплеев были вынуждены увеличить в несколько раз по сравнению с телевизорами яркость трубок дисплея. И частота мерцаний 60 Гц (мы говорим только о 60, а не о 50, т.к. в настоящее время на отечественном рынке практически вся вычислительная техника основана на американской) для компьютерных дисплеев стало явно недостаточной. Но в любом случае частоты мерцаний более 100-120 Гц не требуется - это уже соответствует порогу быстродействия глаза в самых оптимальных условиях.
Все вышеизложенное касается ЭЛТ, в которых одновременно высвечивается только 1 пиксел, и необходимо успеть передать весь кадр, пока глаз не успел "забыть" самый первый пиксел. В ЖКИ весь кадр, передаваемый последовательно, выводится на экран сразу. Все пикселы высвечиваются одновременно, яркость не изменяется в течении всего времени кадра, а потом практически мгновенно кадр заменяется следующим. Пауза между кадрами составляет примерно 10% времени воспроизведения кадра, что значительно меньше инерционности глаза в любых условиях освещения. Грубо говоря, при частоте кадров 60 Гц "мерцания" в ЖКИ соответствуют мерцаниям ЭЛТ при частоте кадров в 600 Гц!!! Так что в собственно LCD-матрице даже при частоте 60 Гц мерцания отсутствуют полностью. И те мерцания, что иногда заметны в LCD-дисплеях, это мерцания подсветки монитора (питание лампы подсветки осуществляется переменным током, да и сами лампы подсветки газоразрядные, а сам газовый разряд незначительно флюктуирует).
Что касается плавности движения, то для нее 60 Гц также более, чем достаточно (в ЭЛТ ведь частоту кадров повышали не из соображений плавности движений, а из-за мерцаний). Это ведь в 2,5 раза (60/24) плавнее, чем дискретность движения в кино, а на "рваность" движений в кино (как, впрочем, и на мерцания) пока что-то никто не жаловался). И субъективный эффект скачков связан не с низкой частотой кадров, а со стробоскопическим эффектом при треморе глазного яблока (когда взгляд быстро перемещается по дискретной матрице, состоящей из отдельных пикселей), который дополнительно усугубляется мерцанием лампы подсветки и мерцанием внешнего освещения. При этом возникают оптичесукие эффекты "мерцания" с частотой, равной разности частот, а не их значением. Т.е., независимо, какая частота мерцаний двух источников света (хоть сотни килогерц!!!), если сами частоты отличаются, напимер, на 1 Гц, то и мерцания будут видны с частотой 1 гц, независимо, мерцают ли источники с частотой 60 Гц или 600. Попробуйте быстро помахать рукой с растопыренными пальцами слева направо и обратно перед лампой (особенно люминисцентной), и вы сами увидите дискретность от стробоскопического эффекта. А ведь этой лампой освещен ваш дисплей!
Что касается требования к высокому fps в играх, это связано в основном не с тем, что нужно обеспечить плавность движений (ведь видеокарта независимо от fps передает кадры всегда с одной и той же частотой), а с точностью обработки событий: при низком fps из-за дискретности виртуального перемешения в некорректно написанной игре (если сначала формируется спрайт объекта, а потом определяются его координаты на экране, а не наоборот) можно пропустить момент попаданий: если положение объекта определяется на сформированной картинке, а не чисто математически, в одном кадре пуля еще не долетела до зомби, а в следующем - перелетела, и попадание не ьудет зафиксировано. Но такое бывает только у криворуких программистов, которые для упрощения контролируют положения объектов в сформированной картинке, а не заранее, до ее формирования. Так что высокие fps - это, скорее, маркетинговый ход производителей видеокарт, сговорившихся с производителями игрушек.
Статьи с рассуждениями, что 140 Гц утомляют автора - явно заказные. Писал явно не специалист, судя по его утверждению, что длительное послесвечение - это плохо. Наоборот, для телевизионных кинескопов специально разрабатывали люминофоры со строго определенным временем послесвечением (даже выпускались модификации трубок одной и той же модели с разным временем послесвечения: коротким для радиолокаторов, чтобы повысить точность определения цели, средним для телевизоров и длительным для систем телевидения с медленной разверткой, типа фототелеграфа), чтобы было оптимальное соотношение между мерцаниями и смазанностью движения. Ну, а начитавших таких статей, и пользователя сразу начинает мерцать в глазах.
У меня на работе был анекдотичный случай (работал в техникуме начальником ВЦ). У секретарши стоял вполне приличный по тем временам 15" монитор. Кто-то ей напел насчет мерцания, и она стала требовать новый монитор, мол, от этого глаза болят. Я посмотрел - у нее частота регенерации была выставлена 100 Гц. Несколько дней пытался убедить эту блондинку, что мерцаний нет - никак не убедить. Плюнул, сменил моник. Свободных не было, нашелся только старенький, 14" с аналоговыми регуляторами яркости и контрастности. Максимальная частота регенерации у моника 75 Гц, и то при разрешении 640x480. Поставил его. Отрегулировал как надо яркость и контрастность, поставил еще фильтр, напел ей, что это фильтр - экологический для глаз. Естественно, с "новым" моником частота регенерации - 75 Гц, а не 100, как было. Через пару дней спрашиваюее, как дела. "Прекрасно", - говорит. "С новым монитором глаза теперь совершенно не болят".
Так что делайте выводы сами...
