Asus ROG Swift Pro PG248QP: il valore aggiunto (in concreto) dei 540 Hz

Durante la nostra visita al CES di Las Vegas nella seconda settimana di gennaio abbiamo avuto modo di prendere atto di una tendenza particolarmente diffusa tra i produttori di televisori: la realizzazione, e successiva proposta sul mercato, di prodotti destinati al videogiocatore esigente e caratterizzati dall'impiego di pannelli con elevata frequenza di aggiornamento. Nel corso dell'anno sarà quindi sempre più  facile imbattersi in televisori dotati di pannelli con almeno 144Hz di frequenza di aggiornamento se non oltre.

La corsa agli Hz, che pensavamo essere limitata solamente al mondo dei processori e delle GPU, ha invece investito anche monitor e televisori, con i primi che già da qualche anno sono in grado di offrire frequenze di aggiornamento particolarmente elevate, da 240Hz e oltre, come ad esempio i 540Hz del monitor Asus ROG Swift Pro PG248QP che avevamo osservato qualche mese fa. Ma di cosa si tratta, esattamente? Da dove nasce la volontà di realizzare pannelli sempre più "veloci"? Si tratta di progresso tecnologico con ricadute concrete o è solamente un'altra strada battuta dal marketing?

Questo parametro, la frequenza di aggiornamento, indica con quante volte il monitor ridisegna l'immagine presente a schermo nell'intervallo di tempo di un secondo. Un monitor da 60Hz sarà in grado, in un secondo, di ridisegnare 60 volte l'immagine mostrata. Nel caso di Asus ROG Swift Pro PG248QP questa capacità si estende fino a 540 volte al secondo. Si tratta di un parametro che riveste una particolare importanza nella gestione delle immagini in movimento, e in particolare quanto "fluide" esse vengano percepite dall'osservatore.

Non bisogna infatti dimenticare che qualsiasi sistema ideato dall'uomo per mostrare immagini in movimento si basa, di fatto, sulla visualizzazione in rapida successione di immagini statiche. Tanto più  velocemente si susseguiranno queste immagini, tanto più l'illusione del movimento sarà reale: l'obiettivo verso cui si tende è infatti quello di poter riprodurre e vedere un'immagine in movimento che sia la più  "fluida" possibile per rendere credibile l'illusione del movimento e per evitare una serie di inconvenienti che possono rendere la vita difficile al videogiocatore.

Ci concentriamo, infatti, sull'esperienza di visione di immagini in movimento legate alla pratica videoludica, dove la fluidità di cui sopra non è semplicemente una necessità "estetica", ma è anche funzionale al raggiungimento di elevate prestazioni competitive, specie quando si gioca a titoli in cui la reattività e la coordinazione occhio/mano rivestono entrambe importanza fondamentale.

Dando anzitutto per scontato di disporre di un sistema in grado di produrre un elevato framerate, la frequenza di aggiornamento del display da sola non è garanzia di un'esperienza visiva adeguata. Nella realizzazione dell'immagine a schermo concorre infatti anche un altro aspetto che può avere ricadute sull'esperienza di visione e, quindi, di gioco dell'utente. Stiamo parlando del tempo di risposta di un pannello, che indica l'intervallo di tempo necessario affinché un pixel cambi stato: torneremo poco oltre su questo concetto, perché necessita di un approfondimento.

Poco sopra abbiamo citato inoltre la coordinazione occhio/mano: c'è un ulteriore aspetto da considerare per il videogiocatore competitivo e particolarmente abile, e cioè che l'esperienza di gioco sia caratterizzata dal minor ritardo possibile tra l'esecuzione di un comando (un click del mouse, la pressione di un tasto del controller di gioco o della tastiera) e la sua manifestazione a schermo. Questo intervallo di tempo prende il nome di latenza di input. Non riguarda la fluidità dell'immagine e non è un parametro intrinseco di una periferica di visione, ma si tratta di un elemento capace di condizionare, anche pesantemente, l'esperienza di gioco.

Tutti questi aspetti sono in maniera complessa intrecciati tra loro. Andiamo a riassumere e a puntualizzare meglio alcuni dettagli:

• Frequenza di aggiornamento o refresh rate: numero di volte in cui un pannello ridisegna l'immagine presente a schermo, espressa in hertz. Dipende dalla tecnologia di produzione del pannello e dall'elettronica che lo governa. Da essa è possibile desumere quanto tempo è necessario perché il monitor disegni l'intera immagine una volta sola, o la persistenza del singolo frame: è il suo reciproco. Nel caso dei 540Hz del monitor Asus  ROG Swift Pro PG248QP, la durata di un singolo frame sarà di 1/540 di secondo, cioè circa 1,8 millisecondi.
• Tempo di risposta o response time: intervallo di tempo necessario affinché un pixel dello schermo cambi stato (cioè colore), espresso in millisecondi. Viene convenzionalmente misurato da un livello di grigio ad un altro, ma non esiste uno standard specifico e inoltre può variare a seconda dello stato di partenza e di quello di destinazione (cioè da quale grigio a quale grigio o da quale colore a quale colore). I produttori normalmente dichiarano quello ottenuto nelle migliori condizioni. Dipende dalla tecnologia del pannello: con le tecnologie a cristalli liquidi avremo tempi di risposta più rapidi nel caso dei pannelli TN e più rilassati con i pannelli IPS, mentre le tecnologie VA si collocano a metà strada. I pannelli OLED, invece, hanno tempi di risposta quasi istantanei rappresentando una scelta particolarmente interessante per il videogiocatore. Allo stesso tempo, con la crescente diffusione dei pannelli OLED gaming, i vari produttori stanno lavorando per evitare l'insorgere del problema del burn-in (si verifica quando un'immagine statica rimane visualizzata per un periodo prolungato, causando un deterioramento permanente o una "impronta" nella luminosità del display). Normalmente i produttori, nella realizzazione di proposte destinate al videogiocatore, cercano di abbinare un pannello con un rapido tempo di risposta ad una elevata frequenza di aggiornamento.
• Latenza di input o input lag: intervallo di tempo che trascorre tra l'esecuzione di un comando e la sua manifestazione a schermo, espresso in millisecondi. Per quanto riguarda strettamente la periferica di visione si tratta dell'intervallo tra il segnale in ingresso al monitor e il completamento dell'immagine a schermo. E' un parametro che è condizionato da numerose variabili: per quanto concerne solo la periferica di visualizzazione, esso dipende dalla velocità con cui l'elettronica elabora il segnale e dalla frequenza di aggiornamento. Se si considera invece l'intero passaggio comando-manifestazione a schermo è condizionato anche da quello che accade nella sorgente del segnale (scheda video, ma più estensivamente, il PC su cui è installata considerando anche le sue periferiche - mouse, tastiera, gamepad - e la connessione a internet).

Cerchiamo ora di semplificare il modo in cui questi aspetti si relazionano tra loro: anzitutto possiamo immaginare la frequenza di aggiornamento come il numero di volte in cui l'elettronica di governo di un monitor comunica ai singoli pixel del pannello che devono cambiare il loro stato, mentre il tempo di risposta è il lasso di tempo effettivamente impiegato dai pixel per completare il cambio di stato. Nell'arco del tempo di persistenza del frame, il singolo pixel "vive" due fasi: una di transizione, cioè il cambio di stato, e una di stabilità , ovvero lo stato finale che viene mantenuto per la restante durata del frame.

Chiaramente più  la persistenza del frame sarà breve (quindi più elevata è la frequenza di aggiornamento) più l'immagine in movimento, nel suo complesso, verrà percepita come fluida. Ricordate quei libretti dove su ogni pagina è presente un'immagine leggermente differente dalla precedente? Scorrendo velocemente le pagine l'immagine si anima, e più  veloce si fanno scorrere, più l'animazione risulta naturale e credibile. Al contrario, se le pagine sono fatte scorrere lentamente, l'animazione risulterà "a scatti".

Con un monitor è la stessa cosa: possiamo vedere la frequenza di aggiornamento esattamente come la  "velocità di scorrimento delle pagine". Per comprendere meglio questo concetto, possiamo avvalerci del noto strumento UFO Motion Test di Blur Busters.

Questo video è stato catturato a 960 frame per secondo, così da poter ottenere una ripresa ad elevata velocità che mostri quello che accade nel concreto a differenti frequenze di aggiornamento dello schermo. Quel che possiamo notare è come l'animazione a 540 Hz risulti nel complesso più naturale, senza scomporsi come fanno a 60 Hz o anche a frequenze di aggiornamento maggiori: l'animazione a 60Hz sono "pagine fatte scorrere lentamente", mentre quella a 540Hz sono "pagine fatte scorrere velocemente". Questo per trasmettere l'idea che a 540 Hz l'occhio percepisce le immagini in rapido movimento in maniera più nitida, con meno sfocature e con meno compromessi. Potendo osservare direttamente le immagini su un monitor del genere, infatti, si ha una sensazione di fluidità naturale molto difficile da comunicare a parole o con altri tipi di test.

Per un giocatore competitivo la fluidità dell'animazione è ovviamente fondamentale, poiché gli consente di percepire l'azione più correttamente e di comprendere ciò che sta accadendo nella fase di gioco. Ma è altrettanto fondamentale che gli elementi in movimento presenti nell'azione siano il più nitidi possibile, così da non confondere il giocatore quando deve, facendo un esempio, prendere la mira per abbattere un nemico. La nitidezza dei singoli elementi all'interno dell'azione non è direttamente legata alla frequenza di aggiornamento, ma a ciò che accade ai pixel all'interno del tempo di persistenza del frame, e quindi al tempo di risposta dei pixel.

Nella fase di transizione del pixel, cioè durante il cambio di stato, l'occhio umano percepirà interamente il passaggio da un grigio (o un colore) ad un altro. Tanto più è rapida questa transizione - quindi tanto più è basso il tempo di risposta - meno essa sarà percepita dall'occhio umano fino a diventare pressoché invisibile. Quando invece è chiaramente percepibile prende il nome di ghosting, e si manifesta come una scia o una traccia dietro l'elemento in movimento, facendolo apparire come fosse sfocato (è il motivo per cui ci si riferisce a questo fenomeno anche con il nome di motion blur, cioè sfocatura da movimento: il termine però è generico e spesso utilizzato in contesti differenti per riferirsi a fenomeni differenti, alcuni addirittura desiderabili dal punto di vista estetico/artistico).

Questo grafico ci mostra come il tempo di risposta dipenda dal tipo di transizione da grigio a grigio che si analizza. Nelle immagini in scala di grigi standard ogni pixel può assumere una qualsiasi di 256 tonalità diverse di grigio, da nero a bianco. Quindi, nel grafico i numeri sull'asse delle ordinate identificano i livelli di grigio interessati dalla transizione. Si può vedere come in alcuni casi la transizione sia particolarmente rapida e pressoché istantanea, mentre in altri superi 5ms. Come dicevamo più sopra, non esiste uno standard specifico e tendenzialmente ogni produttore riporta il miglior tempo di risposta del proprio pannello senza necessariamente dichiarare in quale situazione è stato registrato. Quel che è importante tenere presente è che il tempo di risposta dichiarato non è mai un valore assoluto, ma è un valore riferito ad una sola specifica situazione. Tempi di risposta intorno ai 5ms generano fenomeni di ghosting che possono essere percepibili all'occhio umano, ma non compromettono l'esperienza di visione.

Tuttavia accade un altro fenomeno, questa volta legato alla fase di stabilità del pixel e al tempo di persistenza del frame, ma anche al modo in cui "funziona" l'occhio umano. Quando si osserva un'immagine in movimento l'occhio non resta fermo in un punto, ma si muove andando a scandagliare l'intera scena e seguendo gli elementi in movimento. Abbiamo detto però che ogni frame è di fatto una scena statica e che l'illusone del movimento è creata dalla rapida successione di molte scene statiche. L'occhio quindi è occupato a scandagliare ciascuna scena statica all'interno di una sequenza e, più precisamente, si troverà sempre in posizioni diverse tra l'inizio di un ciclo di aggiornamento del monitor e l'inizio del ciclo successivo. È proprio il movimento oculare contrapposto alla staticità del singolo frame a generare quella che viene chiamata "persistence blur" (anch'essa spesso chiamata, impropriamente, motion blur) ed è il motivo per il quale anche con display OLED con tempi di risposta pressoché istantanei si possono verificare fenomeni di sfocatura.

Per ovviare a problemi di ghosting o di persistence blur si può ricorrere a metodi che "oscurino" il frame in maniera opportuna: nel primo caso quando il pixel sta effettuando la transizione, nel secondo caso quando la transizione è avvenuta e si cerca quindi di "accorciare" il tempo di persistenza del frame. Ovviamente il rovescio della medaglia è quello di perdere un po' di luminanza della scena, ma anche in questo caso vi possono essere alcuni accorgimenti.

Nel monitor Asus ROG Swift Pro PG248QP troviamo la funzionalità Ultra Low Motion Blur 2 (ULMB 2), inclusa nei monitor dotati di processore G-SYNC di NVIDIA, che si propone di risolvere il primo di questi aspetti. Si tratta di una tecnologia che fa uso di retroilluminazione stroboscopica sincronizzata sulla frequenza di aggiornamento completa del pannello, con una luminosità significativamente più elevata rispetto alla tecnologia ULMB originale. Per ridurre la sfocatura, ULMB 2 accende la retroilluminazione solo quando tutti i pixel hanno completato la loro transizione: si tratta di un'operazione compiuta in maniera rapidissima, senza che l'occhio umano possa cogliere l'accensione e lo spegnimento della retroilluminazione, anche per via dell'elevatissima frequenza di aggiornamento del pannello.

Con uno scatto il più possibile a tempo rispetto al precedente, siamo andati a cogliere qual è il valore aggiunto legato all'abilitazione di questa tecnologia, il tutto con frequenza di aggiornamento impostata a 540 Hz. Dal confronto è evidente come ULMB 2 riesca concretamente a ridurre al minimo possibile il motion blur, ovvero scie e sfocature indesiderate, rendendo le immagini ulteriormente più nitide. Possiamo dire, dunque, che non solo sono percepibili miglioramenti al crescere progressivo della frequenza di aggiornamento ma anche che, in aggiunta a questo, abilitare ULMB 2 (per quanto richieda la contemporanea disabilitazione di G-Sync) fornisca benefici suppletivi.

Frequenza di aggiornamento elevata e tempo di risposta ridotto sono quindi parametri equamente importanti per poter ottenere animazioni fluide e nitide che permettano al giocatore di percepire correttamente la scena e cosa stia accadendo in essa, così da reagire nella maniera più rapida possibile. L'esito della reazione dipende però anche dal ritardo con cui il sistema esegue il comando impartito e questo manifesta i suoi effetti a schermo.

Abbiamo detto che questo ritardo prende il nome di input lag e, ponendo che tutto ciò che c'è a monte dello schermo sia ottimizzato a dovere, esso dipenderà come detto dal tempo di elaborazione del segnale da parte del monitor (usualmente entro 1ms), dalla frequenza di aggiornamento, in quanto è il "ritmo" con cui lo schermo presenta all'utente "nuovi contenuti" e, in minima parte, anche dal tempo di risposta. Il singolo frame viene disegnato sullo schermo dall'alto verso il basso (quindi il tempo di persistenza del frame è in realtà il periodo in cui tutto il frame viene disegnato) e usualmente l'input lag viene misurato al centro dello schermo, ovvero nell'area dove si trova, in uno sparattutto in prima persona, il mirino e l'obiettivo: per questa ragione a livello teorico e ideale, l'input lag potrà al massimo corrispondere a metà del frame time.

Quando abbiamo realizzato la recensione di Asus ROG Swift Pro PG248QP abbiamo espresso la latenza misurata di questo monitor (con lo strumento NVIDIA LDAT che usiamo per rilevare tutti questi dati, compresi quelli sul tempo di risposta) attraverso questo grafico, che ci mostra quanto il ritardo rispetto all'interazione si comprima con il crescere della frequenza di aggiornamento, fino a raggiungere valori molto bassi.

Cosa possiamo dire a completamento di tutte queste considerazioni e test? Da una parte è vero che nel settore dei TV e dei monitor i produttori ricorrono a proclami a volte eccessivamente entusiastici per riassumere le peculiarità intrinseche alle tecnologie dei loro pannelli, ma la possibilità di disporre di elevate frequenze di aggiornamento anche per i monitor permette di sbloccare dei benefici concreti e dimostrabili.

Un monitor di questo tipo, basato su un pannello che non a caso Asus definisce Esports-TN (E-TN), è indirizzato specificamente a quel giocatore dotato di una postazione di gioco in grado di elaborare i giochi a frame rate particolarmente alti, e che si aspetta che ciascuno di questi frame processati dal sistema abbia un corrispettivo concreto sullo schermo, visualizzato nelle migliori condizioni di nitidezza e fedeltà possibili. Naturalmente questo discorso vale per quei giochi cosiddetti e-Sports, ovvero titoli come Counter-Strike: Global Offensive o Fortnite, che le configurazioni hardware di ultima generazione sono in grado di processare a 500 e oltre frame per secondo.

Infine un'elevata frequenza di aggiornamento consente di meglio gestire situazioni in cui il framerate prodotto dalla scheda video è particolarmente sostenuto come nel caso dei titoli citati poc'anzi, e in particolare di fare leva più efficacemente su quelle tecnologie di sincronizzazione tra framerate e frequenza di aggiornamento stessa ed evitare o contenere i fenomeni di tearing e stuttering. Attenzione, però: il rovescio della medaglia di queste tecnologie è quello di innalzare l'input lag, ma anche in questo caso la possibilità di avere a disposizione frequenze di aggiornamento particolarmente elevate consente di non compromettere in maniera particolarmente significativa l'esperienza di gioco.

Senza equivoci ci sentiamo di affermare che questo genere di prodotti ha senso per il videogiocatore competitivo con ambizioni professionistiche, con l'obiettivo di "neutralizzare" il più possibile le eventuali variabili avverse della strumentazione che usa. Il videogiocatore appassionato senza troppe velleità professionistiche, invece, troverà piena soddisfazione anche con strumenti dalle caratteristiche inferiori, a patto di prediligere comunque soluzioni con tempi di risposta sufficientemente bassi, in genere inferiori ai 5ms. Parimenti sarà interessante osservare nel corso dell'anno il comportamento di monitor con frequenze di aggiornamento elevate equipaggiati con pannelli OLED dai bassissimi tempi di risposta, con la potenzialità di giungere a latenze pressoché istantanee. E per queste soluzioni sarà interessante anche andare ad indagare il comportamento di meccanismi per la riduzione del persistance blur. Concludiamo con un pizzico di ironia, ricordando a tutti, anche al videogiocatore professionista, che un battito di palpebra dura dai 100 ai 400 millisecondi.