Quando os monitores de computador eram baseados em CRT (tubo de raios catódicos), a frequência da tela estava diretamente ligada à capacidade de redesenhar uma tela n vezes a cada segundo. Foi um redesenho completo da tela e não havia outra maneira de mudar a imagem.
As telas LCD são matrizes onde cada pixel é diretamente endereçável. Isso significa que, para alterar uma imagem, apenas uma fração dos pixels deve ser alterada e eles podem ser alterados quase todos de uma vez.
No entanto, as telas LCD têm uma "frequência" em sua definição técnica (a tela do meu laptop, por exemplo, é de 60 Hz).
A que essa frequência se refere no contexto das telas LCD?
A mesma coisa: quantas vezes por segundo a tela é atualizada.
As placas gráficas não estão transmitindo pixels únicos que foram alterados. Eles nem têm esse conceito porque estão renderizando a tela inteira novamente a cada quadro. Da mesma forma, os LCDs não podem receber pixels únicos, eles estão redesenhando a tela inteira em cada quadro. ( Por que é uma pergunta separada, mas acho que a resposta se resume a: complexidade e custo desnecessários.)
A tela do seu laptop é atualizada 60 vezes por segundo, em intervalos constantes entre os quadros.
Eles podem ser endereçáveis individualmente, mas não são endereçáveis simultaneamente .
Eles ainda precisam ser definidos e atualizados sequencialmente. Isso impõe limites semelhantes aos das telas CRT. A velocidade de processamento em termos de capacidade de obter dados para cada linha de pixels também limita a rapidez com que você pode exibir uma imagem.
O método CRT de varredura na tela também se adapta ao LCD, é uma proposta sensata construir a imagem linha por linha porque faz tudo acontecer de forma previsível e consistente.
Já escrevi sobre esse tipo de coisa antes em Posso definir a taxa de atualização do monitor LCD/LED ou OLED para cerca de 0 Hz?
Resumindo, a taxa de 60 Hz refere-se à taxa de atualização, que é a taxa na qual toda a imagem é atualizada. Geralmente, as telas são especificadas para uma variedade de taxas de atualização e os consumidores informados observarão a taxa de atualização máxima.
Os jogadores estarão mais interessados no tempo de resposta do LCD, que é uma indicação da velocidade na qual um pixel vai do preto ao branco e volta ao preto.
O tempo de resposta de um LCD é normalmente de cerca de 10ms e pode chegar a 1ms. As atualizações de quadro de 50 Hz são rápidas o suficiente para a visão humana, portanto, à primeira vista, não há razão para ter melhores tempos de resposta. No entanto, são úteis para reduzir outro efeito visual que trabalhei há 25 anos, mas não vou divulgar aqui.
Com base na observação, sua pergunta tem os seguintes fundamentos:
Os pixels do LCD são diretamente endereçáveis
Diretamente endereçáveis não significa que sejam aleatoriamente endereçáveis na prática. A frequência que você mencionou (60 Hz) é a taxa de atualização. Embora seja a frequência com que a tela inteira é atualizada, também é a velocidade com que um único pixel é atualizado.
A taxa de atualização deve ser rápida o suficiente para que a visão humana não consiga distingui-la de algo observado diretamente sob a luz natural.
A taxa de atualização em si não é a limitação mais restritiva em uma tela LCD. A verdadeira dificuldade está na taxa de pixels.
Uma estimativa aproximada para a taxa de pixels é o número de pixels na tela multiplicado pela taxa de atualização (se esquecermos o apagamento vertical e horizontal que ainda existe nesses contextos por razões históricas, mas também por motivos de limpeza).
Displays com resolução 4k possuem mais de 4000 pixels! A resolução mais alta é de 4096 x 2160 pixels ou 8847360 pixels. Para simplificar o pensamento e considerar pelo menos alguns ou todos os espaços em branco, vamos supor que existam 10.000.000 de relógios de pixel em cada imagem. Em 60Hz, isso significa que nosso clock de pixel é de 600MHz. Se cada pixel for de 24 bits, nosso cabo deve suportar uma taxa de dados de 1,8 GB/segundo.
Nessas velocidades, já é bastante difícil garantir que os pixels sejam direcionados corretamente. Um sinal elétrico percorre cerca de 15 cm em um nanossegundo. O que significa que cerca de um pixel clock ou mais se passou enquanto os sinais viajam da parte inferior para a parte superior da tela ou do meio para a esquerda ou para a direita.
Nessas velocidades, também é mais fácil ter um fluxo contínuo "simples" de dados de pixel, em vez de um fluxo que precisa ser decodificado em alta velocidade. Portanto, as atualizações de quadro completo são o primeiro classificador de abordagem do que as atualizações de quadro parcial. Pelo que descobri, o HDMI não parece suportar atualizações parciais, mas sim o padrão MIPI.
Então existe o protocolo para atualizações parciais, então existem implementações onde atualizações parciais são possíveis. Isso significa que a própria tela LCD recebe apenas atualizações parciais? Não acho que seja o caso hoje (mas não posso verificar).
O monitor terá um controlador MIPI interno e um buffer de memória para armazenar pelo menos um quadro inteiro, realizar as atualizações parciais nesse buffer de memória e enviar o quadro inteiro para a tela todas as vezes.
Os pixels do LCD têm pelo menos alguma memória
Sim, mas esta memória é em sua maioria capacitiva (mas os LCDs "Memory in Pixel" também existem), então as informações de pixel se degradam com o tempo.
Portanto, para obter a melhor experiência de visualização, os dados de pixel devem ser atualizados o tempo todo. Certamente pode ser "otimizado" para diminuir a taxa de atualização, mas, novamente, isso é mais complexo. A solução mais simples ainda seria atualizar toda a imagem a uma taxa menor quando a imagem estiver estável e aumentar essa taxa durante as atualizações.
Nota: Para ampliar a definição curta da "Taxa de atualização", com imagens entrelaçadas, apenas "metade" da imagem é atualizada em cada ciclo (todas as outras linhas são atualizadas em um ciclo). Essas metades são chamadas de quadros, então a taxa de atualização é melhor definida como o número de atualizações de quadro por segundo do que atualizações de imagem por segundo.