Pourquoi 120 Hz est mieux que 60 Hz, même à 60 FPS ?

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La question “pourquoi un écran 120 Hz est mieux qu’un écran 60 Hz ?” peut sembler ridicule. Car oui un écran 120 Hz permet d’afficher jusqu’à 120 FPS, donc c’est forcément mieux qu’un écran 60 Hz qui affichera au maximum 60 FPS. Il s’agit ici de montrer que même avec 60 FPS, il sera mieux d’être sur un écran 120 Hz (ou 144 Hz) que 60 Hz.

Ce dossier inaugure une mini-série consacrée aux écrans

Difficulté : Difficile

Input Lag, Quezako ?

Ici nous allons parler d’input lag intrinsèque à la sortie vidéo. Par auparavant, assez rapidement : qu’est-ce que l’input lag.

L’input lag est simplement un phénomène normal qui consiste à avoir affichée sur son écran une scène (de jeu par exemple) qui appartient en réalité au passé.

En effet l’image est assemblée par la carte graphique et est envoyée à l’écran. L’envoie de l’image par le GPU est le début de la durée de vie de cette frame. A partir de là, elle n’est pas directement à l’écran, sinon il n’y aurait pas d’input lag. Elle passe par des circuits de traitements (et c’est notamment le cas sur les télés, qui ont des circuits de traitement largement plus évolués que les moniteurs PC, d’où la qualité d’image supérieure).

Ces circuits de traitement vont plus ou moins retarder l’affichage de l’image, ce qui génère de l’input lag. Les télés, qui ont souvent des traitements assez lourds, proposent de les désactiver pour accélérer le traitement et donc diminuer le lag, c’est le fameux “mode Jeu” sur les télés. Pour info, l’input lag total sur les écrans PC est entre 10 et 30 ms, sur les télés c’est entre 20 et 50 ms au total (en mode jeu, sinon on peut dépasser les 100 ms).

Mais ici, nous ne parlerons pas de cet input lag là dans ce dossier. Mais de l’input lag structurel de l’entrée sortie/vidéo. C’est un input lag différent qui s’ajoute à l’input lag inhérent aux traitement du moniteur.

Input lag structurel de la sortie vidéo :

Il faut savoir qu’une sortie vidéo entraîne de facto un input lag, et ceci pour une raison simple. Imaginons une sortie en 50 Hz. Cela veut dire que l’image est actualisée toutes les 20 ms (car 1/50 = 0,020 s). Supposons que l’écran lui-même ait un input lag de 0 (c’est une vue de l’esprit bien sûr), cela veut dire qu’au moment où l’image arrive, elle a un lag de 0. Mais elle va rester affichée 20 ms à l’écran. Cela veut dire qu’au milieu de sa durée de vie, elle sera “vieille” de 10 ms. Ce qui signifie que cette image, affichée depuis 10 ms, montre en réalité une chose qui est 10 ms dans le passé, ce qui correspond à un “lag” de 10 ms.

Au bout de 15 ms, elle montre quelque chose de 15 ms dans le passé, donc lag de 15 ms. Et au bout de 20 ms, hop une nouvelle image arrive, et on a à nouveau un lag de 0, puisque c’est une image actuelle.

Si vous avez compris ce principe, vous comprenez qu’une sortie en 50 Hz a un input lag linéaire compris entre 0 et 20 ms, une sortie en 60 Hz entre 0 et 16.66 ms (1/60) et une sortie en 120 Hz entre 0 et 8.33  ms (1/120). Donc si on augmente la fréquence de sortie (par exemple en passant de 60 à 120 Hz), on diminue mécaniquement l’input lag, et ce peu importe le nombre de FPS dans votre jeu.

Faîtes l’essai : restez sur le bureau Windows et passez votre écran en 30 Hz. Vous allez tout de suite constater l’input lag : la réaction de votre souris paraît molle, comme si elle répondait en retard. Et c’est tout à fait le cas ! Essayez de jouer dans ces conditions, vous trouverez ensuite votre 30 FPS sur écran 60 Hz salvateur.

Maintenant on va parler Maths : voici l’input lag pour des entrées/sorties 60, 120 et 144 Hz.

On peut ensuite calculer l’input lag moyen. On rappelle que pour calculer une moyenne d’une courbe, il faut passer par un calcul d’intégrale (en passant par la fonction primitive de la courbe à calculer). Bon ici on va s’en passer puisqu’il s’agit d’un agrégat de fonctions linéaires y = x – a. La moyenne ici est simplement la moitié du sommet atteint par les courbes.

Pour résumer :

  • En 60 Hz, l’input lag moyen est de 8.33 ms (mais pointe à 16.66 ms).
  • En 120 Hz, l’input lag moyen est de 4.16 ms (avec des pointes à 8.33 ms).
  • En 144 Hz, l’input lag moyen est de 3.47 ms (avec des pointes à 6.94 ms).

Moralité de l’histoire : un écran configuré avec un nombre de Hz plus élevé permet en effet d’afficher plus de FPS. Mais au-delà de ça, cela permet de diminuer votre input lag, quelques soient vos FPS.

Pour la petite anecdote, c’est la raison pour laquelle les XBox One S et X proposent maintenant une sortie 1080p 120 Hz, alors qu’aucun jeu ne tourne à plus de 60 FPS. C’est une manière simple de proposer un gameplay légèrement meilleur à condition que l’écran soit compatible.

Ce gain au niveau de l’input lag est une raison supplémentaire pour se lancer dans l’overclocking de son écran, et cela fera l’objet d’un tuto très prochainement.

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Panpan
Panpan
25 juin 2020 18 h 04 min

Du grand n’importe quoi : c’est le délai d’affichage qui importe pas combien d’images par s. Ma TV 60Hz a un temps de réponse faible et donc peu d’inputlag…
Il faut plus de fps pour réduire l’inputlag, plus de Hz que de fps ne sert pas à grand chose…

Anar
Anar
6 septembre 2020 1 h 10 min
Répondre à  Panpan

Il s’agit d’un des maillons de la chaîne qui constitue l’input lag, cf. les réponses de commentaires en dessous, qui donnent un complément d’information. Le but de l’article n’est pas de dire que 120HZ (ou plus) c’est le meilleur choix de la vie. Par contre, si réduire ton input lag est un critère prépondérant, saches que les TV ont plus de retard à l’affichage que les moniteurs, à cause des circuits de traitement de l’image. Même le “mode jeu” d’une tv ne bypass pas l’éléctronique, ça limite les traitements, et donc l’impact sur le retard à l’affichage, contrairement à un… Lire la suite »

ded77
ded77
8 mai 2020 0 h 57 min

Il y a un truc que, je ne comprend pas.
Habituellement, ont calcule l’input -lag, par rapport à un CRT (peut importe la fréquence).
Un CRT 60Hz, sera meilleur qu’un LCD 240Hz ?
Aussi autre chose, quel rôle joue la remanence et le temps de réponse ?
Les 3 doivent être pris en compte.

Othon05
Othon05
6 octobre 2019 9 h 04 min

On oublie certains points, la perception humaine d’une animation parfaite (c’est à dire la fluidité d’une animation dont la différence devient imperceptible passé un certains seuil) est standardisé depuis un bail à 72im/s (je ne parle pas hz), un moustique lui c’est plus de 500im/s et vois donc notre écran comme des diapos (si bien sûr il percevais les même choses que nous, lui c’est plutôt le spectre des infrarouge qui l’intéresse) . C’est pourquoi beaucoup d’écran CRT à l’époque proposais souvent du 72/75hz voir 85hz, mais ce dernier c’était pour l’effet de scintillement qui disparaît à partir de ce… Lire la suite »

Anar
Anar
6 septembre 2020 0 h 55 min
Répondre à  Othon05

“la perception humaine d’une animation parfaite […] est standardisé depuis un bail à 72im/s” => source ? Voici une étude qui prouve le contraire : https://www.researchgate.net/publication/264607594_303_Invited_Paper_Improvement_of_3D_Image_Quality_by_Using_High_Frame_Rate_from_3D_Camera_to_3D_Display Techniquement, l’oeil humain n’a pas de “limite de fps”, on capte un flux lumineux en continu. Au delà de 24fps, c’est la persistence rétinienne qui disparait. Et encore au delà, c’est la fluidité qui s’accroit. Evidement, un écran 1000Hz serait inutile, mais il semblerait qu’il y ait un gain de fluidité même au delà des 140im/s. La différence est sûrement plus faible qu’entre 60 et 72, mais efficace quand même. Pour avoir comparé Oculus… Lire la suite »

Chnams
Chnams
16 janvier 2019 13 h 47 min

Sauf que logiquement, si le GPU “travaille” à 60 FPS et l’écran est un 120 Hz, au final ça ne change absolument rien vu qu’une même image restera deux fois plus longtemps à l’écran. Non? Au contraire, on risque même de ressentir encore plus de stutter vu que les frames vont rester “fixes” (vu que l’écran affichera la même frame deux fois de suite) plus longtemps.

Fin dites-moi si je dis une connerie mais c’est pas comme ça que ça fonctionnerait?

horlaloa
horlaloa
16 janvier 2019 19 h 27 min
Répondre à  Chnams

Euh bah, oui, tu dis une connerie, mais bon tu n’es pas le seul à ne pas comprendre, vu certains autres commentaires. Commencons par l’erreur la plus évidente que tu fais: “vu que les frames vont rester « fixes » (vu que l’écran affichera la même frame deux fois de suite) plus longtemps.” Un écran à 120Hz affiche 120 images par seconde, un écran à 60Hz affiche 60 images par seconde, et donc l’écran à 120Hz va afficher deux images dans le même laps de temps qu’un écran à 60Hz affiche 1 image. Donc NON, l’écran à fréquence 2 fois… Lire la suite »

Chnams
Chnams
16 janvier 2019 20 h 06 min
Répondre à  horlaloa

Ah oui, je crois que j’ai compris. Merci pour l’explication.

Midoryku
Midoryku
8 janvier 2020 16 h 14 min
Répondre à  horlaloa

Du coup pour une ps5 est ce mieux de prendre un écran Asus à 360hz afin d avoir le moins d’imput l’AG si j’ai bien compris ou bien rester sur un 144 ou 165 ou 240 hz pck 360 hz pour une console c est pas très judicieux après moi ma passion c est la performance étant un compétiteur j aimerais profiter de la meilleure solution sur ce merci d’avance de ta réponse

iSkionice
iSkionice
3 août 2020 11 h 51 min
Répondre à  Midoryku

Pour ta ps5 le mieux serait de te tourner vers le viewsonic xg2402 si tu arrive en en trouver un ce sera pas chose facile un des mielleurs ecrans 144hz en terme d’input lag qui a poutrer la concurrence en son temps et qui continue a poutrer bon nombre d’ecrans 240hz ou son petit frère le xg240R qui en fait ne l’est pas vu que c’est le même ecran :D mais tout aussi difficile a trouver l’un est un modele qui n’est plus fabriquer est l’autre l’est mais au compte goûte

Last edited 3 mois il y a by iSkionice
Xavier TORRENTE
Xavier TORRENTE
22 juillet 2020 14 h 33 min
Répondre à  horlaloa

Enfin un qui a compris correctement, je voulais répondre de la même manière mais tu m’as devancé, merci (pour les autres surtout, j’ai bien capté le système pour ma part) de cet éclaircissement efficace.

Philippe Le Bel
Philippe Le Bel
20 octobre 2020 14 h 41 min
Répondre à  horlaloa

En fait ton GPU, il te sort une image après 8,2ms, puis 7,4, puis 9,7 puis 20,4…”

Voici bien une des informations les plus importantes qui explique beaucoup.Sur certain “tuto” consultés cette information n’est pas assez mis en avant et les données sont présentés comme si les fps arrivaient de manière régulières. Ce qui augmente la confusion.

NHU9B
Éditeur
16 janvier 2019 8 h 34 min

Faut vite que je m’achète un écran 240 Hz :o

basile
basile
16 janvier 2019 6 h 04 min

super merci omf pour ce dossier.j’attents de lire le reste avec impatience.
c’est une très bonne idée de parlé d’écran et je sents qu’on va apprendre plein de chose dessus.

Lestdown
Lestdown
15 janvier 2019 17 h 43 min

Bon à savoir mais compliqué à comprendre de toutes façons ça empêche personne de jouer correctement du moment que l’on a 60 fps, après peut-être que les pro gamer frustré on besoin d’un tel rafraîchissement pour se mettre en condition….

Lestdown
Lestdown
16 janvier 2019 9 h 14 min
Répondre à  Lestdown

Pourquoi des moins, si je suis autant dans l’erreur merci de me préciser avec un commentaire ça me serait plus instructif.

Lestdown
Lestdown
17 janvier 2019 7 h 40 min
Répondre à  geekosa

OK je comprends mais c’est pas encore quelque chose de commercial ? Je joue en réseau depuis toujours en 60 hz et au mieux avec 60 fps et je ne suis pas persuadé que ca fait la différence pour gagner des parties ou un confort visuel comme une résolution ou un écran en 1ms de rafraîchissement contre 15ms, entre une bonne dalle et une moins bonne. Après je comprends que un pro gamer extrêmement fort et qui gagne des compétions ai besoin de ce type d’écran mais pas pour un joueur classique, au même titre que utiliser un écran 4k… Lire la suite »

Lestdown
Lestdown
18 janvier 2019 14 h 22 min
Répondre à  geekosa

D’accord merci pour les compléments d’informations.

Zedd
Zedd
18 janvier 2019 14 h 46 min
Répondre à  Lestdown

Detrompe toi cest tout l’intérêt du confort visuel un ecran 120/144. Pour te donner un exemple en jeu cest un peu comme pour les vidéos youtube a 30 et 60 fps. Tu prefere les lire a 60 fps, et beh tu verra ce meme changement de fluidité avec un 144.

Wizerty
Wizerty
15 janvier 2019 16 h 01 min

Je dois pas avoir réfléchis correctement, mais à quoi bon avoir un input lag faible si il te colle 4 fois de suite la même image…
Pcq 60 FPS à 60 Hz tu as ton input lag X
mais 60 FPS à 120 Hz, ok à la moitié il va up une “nouvelle” image mais qui sera identique à la précédente, donc ça sert à rien.
De plus je trouve ton exemple de passer en 30 hz sous OS faux, pcq du coups tu passes à 30 FPS en quelque sorte, et c’est ça que tu ressens.

Navarro
Navarro
14 novembre 2020 16 h 15 min
Répondre à  geekosa

En tant que ingénieur jeu vidéo je tiens à préciser que le lag au niveau des commandes si il existe pour les 30 fps n’existe pas pour le 60 fps et que pour cela il est inutile d’avoir 120 fps. En effet, quand on développe un jeux vidéo les inputs ne sont jamais envoyer à 120 fps mais 60 fps et parfois moins en fonction des jeux, pour des raison d’économie de bande de passante et d’autres détails. Donc c’est comme voir un problème mais ne pas pouvoir réagir car tu dois attendre 1 frame de plus. Par ailleurs en… Lire la suite »

Last edited 13 jours il y a by Navarro
Ormérable
Ormérable
22 janvier 2019 4 h 59 min
Répondre à  Wizerty

a quand Oc d’écran sous azote liquide wizerty ?

_0CooL_
Éditeur
15 janvier 2019 15 h 50 min

super, j’ai encore appris quelque chose aujourd’hui ;)

STRIKEUR
STRIKEUR
15 janvier 2019 14 h 40 min

Article de qualitey merci Geekosa :p

fildefer
fildefer
15 janvier 2019 14 h 35 min

Oui donc vive le 120/144 HZ quoi ^^