Quando criança, quase todos devem ter brincado com aqueles cadernos de animação por quadros — nos cantos do caderno, havia uma sequência de desenhos ligeiramente diferentes, e ao passar as páginas rapidamente com o polegar, os personagens ganhavam vida. Quanto mais rápido virasse, mais suave era o movimento; se virasse devagar demais, virava uma sequência de imagens estáticas desconectadas.
O que um monitor faz é essencialmente o mesmo que este caderno: quantas vezes por segundo ele "vira" a página para você ver é a taxa de atualização, medida em Hertz (Hz). 60 Hz significa "virar" 60 páginas por segundo.
Parece simples, mas esconder-se por trás desta questão de "quantas vezes por segundo" há vários problemas fisiológicos e físicos interessantes. Por exemplo, uma afirmação muito popular é que o olho humano só consegue distinguir 24 quadros por segundo, por isso o cinema usa 24 quadros, e qualquer coisa acima é desperdício. Isso é verdade?
Primeiro, desfaçamos um mito: o olho não é uma câmera
A ideia de que "o olho só vê 24 quadros" é um equívoco repetido inúmeras vezes. Sua origem é na verdade muito pragmática — quando o cinema sonoro surgiu na década de 1920, 24 quadros era um compromisso entre o custo da película e a qualidade da sincronização do som, e não tinha nada a ver com o "limite do olho humano".
O olho humano não é uma câmera que tira fotos ao pressionar um botão; ele se assemelha mais a um duto fotossensível operando continuamente em uma linha de montagem. A luz atinge a retina, as células fotorreceptoras reagem, o sinal é transmitido ao cérebro, e todo o processo leva dezenas de milissegundos, e não "reinicia do zero" — a imagem do quadro anterior ainda não desapareceu completamente quando o quadro novo já é sobreposto. Este fenômeno é chamado de persistência da visão, com um tempo residual de aproximadamente 1/16 de segundo.
É a persistência da visão que transforma as imagens discretas em cadernos de animação, cinemas e monitores em movimento contínuo aos nossos olhos. Desde que as páginas sejam viradas rápido o suficiente (aproximadamente acima de 15 quadros por segundo), o cérebro se recusa a distinguir "isso são duas imagens" e simplesmente preenche as lacunas, criando a percepção de movimento.
No entanto, "ser capaz de ver como movimento contínuo" e "ser capaz de distinguir uma fluidez maior" são duas coisas diferentes. Estudos mostram que pessoas treinadas podem perceber diferenças muito acima de 60 Hz; pilotos de caça até conseguem identificar modelos de aeronaves em um flash de 1/200 de segundo. Portanto, altas taxas de atualização não são misticismo — seus olhos realmente as sentem, mas não de uma maneira tão direta como "ver quadro por quadro". Elas se manifestam mais em sensações sutis como "suavidade", "resposta imediata" e "ausência de rastros".
Desvendando outra dúvida: por que 24 quadros no cinema não travam, mas 24 quadros em um jogo sim?
Alguém pode perguntar: se o olho humano sente altas taxas de atualização, por que 24 quadros no cinema parecem suaves, mas um jogo rodando a 24 quadros parece um slideshow travado?
A resposta está no "desfoque". Quando uma câmera de cinema filma, o obturador fica aberto durante a exposição de cada quadro, e o objeto em movimento deixa um rastro de desfoque natural na película. Este desfoque preenche perfeitamente a lacuna entre os quadros, e o cérebro percebe suavidade. As imagens de um jogo, por outro lado, são renderizadas quadro a quadro, cada um nítido e definido. O processo de movimento entre eles é "vazio"; entre 24 quadros, resta uma sequência de saltos abruptos, o que naturalmente parece travado. Portanto, com os mesmos 24 quadros, o cinema engana o olho com "desfoque real", enquanto o jogo expõe toda a descontinuidade. Isso também explica por que os jogos têm exigências muito maiores de taxa de atualização e taxa de quadros do que assistir a filmes.
Então, por que 60 Hz ainda parece aceitável?
Se quanto mais alto, mais suave, por que as pessoas usaram telas de 60 Hz por décadas sem sentir que o mundo era travado? Isso nos leva de volta à outra metade da taxa de atualização — o desfoque de movimento.
No mundo real, o movimento dos objetos é verdadeiramente contínuo; os sinais de luz fluem continuamente para seus olhos. A tela, no entanto, é discreta: entre cada quadro há uma lacuna extremamente curta, e o objeto "salta" de um quadro para o próximo. Este salto deixa um breve rastro de desfoque na retina.
Quanto mais alta a taxa de quadros, menor o salto, mais curto o desfoque e mais nítida a imagem. É por isso que ao mudar de 60 Hz para 120 Hz, você sente "talvez não haja muita diferença, mas simplesmente ficou mais confortável" — essa sensação de conforto vem do desfoque reduzido e de seus olhos não precisarem se esforçar para preencher os quadros intermediários faltantes.
Um exemplo mais intuitivo: um ponto branco se move uniformemente por uma tela preta. A 60 Hz, ele salta 60 vezes por segundo, cada salto cobrindo uma distância relativamente longa, deixando uma cauda visível; a 240 Hz, ele salta 240 vezes por segundo, movendo-se apenas um pouco de cada vez, a cauda quase desaparece, e o ponto parece "sólido". Isso é exatamente o que o teste do OVNI quer que você veja.
A propósito, a própria palavra "atualizar" tem uma origem. Os antigos tubos de raios catódicos (CRT) usavam um canhão de elétrons para varrer a tela linha por linha, iluminando os pixels; o fósforo brilhava brevemente e depois escurecia, então o canhão precisava "repintar" continuamente para manter a imagem — daí o nome "refresh" (atualizar). As telas modernas de LCD e OLED há muito não usam canhões de elétrons, mas o termo permaneceu, e a lógica de "quantas vezes por segundo atualizar" também — só que agora se atualiza o estado de todos os pixels do painel.
"Produção" e "Exibição": duas estações em uma linha de montagem
Agora podemos falar da velha distinção entre taxa de atualização e taxa de quadros (FPS). Muitas pessoas acham que são a mesma coisa, mas na verdade são duas estações distintas em uma linha de montagem.
A taxa de quadros (FPS) é o número de imagens que a placa de vídeo, a "estação de produção", pode criar por segundo; a taxa de atualização (Hz) é o número de imagens que o monitor, a "estação de exibição", pode mostrar por segundo. Uma produz, a outra exibe.
No cenário ideal, produz-se o mesmo que se exibe, em perfeita sintonia. Na realidade, porém, elas operam de forma independente, levando a duas situações embaraçosas: se a placa de vídeo produz rápido demais e o monitor não consegue exibir tudo, as imagens extras são descartadas, ou duas imagens são exibidas parcialmente, fazendo com que a tela se quebre e desalinhue — isso é o "tearing" (rasgo); se a placa de vídeo produz devagar demais e o monitor não tem o que exibir, ele precisa mostrar a imagem anterior novamente, fazendo a tela parecer que deu uma travada — isso é o "stuttering" (engasgo).
A sincronização vertical (VSync) força a placa de vídeo a "esperar" pelo monitor, produzindo uma imagem e exibindo-a imediatamente, eliminando o tearing, mas com o custo de possivelmente introduzir atraso. Tecnologias posteriores como G-Sync e FreeSync são mais inteligentes: em vez de o monitor esperar por um ritmo fixo, ele permite que a taxa de atualização se ajuste dinamicamente conforme a produção da placa de vídeo — se você produz 80 quadros, eu atualizo 80 vezes. Esta é a taxa de atualização variável (VRR), e é um dos principais pontos de venda das telas de ponta atualmente.
Como o navegador "conta" a sua taxa de atualização
Explicado o princípio, voltemos à questão prática: como os testes em páginas da web podem saber em quantos Hz sua tela está rodando?
Aqui se usa uma interface muito engenhosa do navegador chamada requestAnimationFrame. Seu objetivo original era sincronizar animações com a atualização da tela: você entrega a ela a instrução de "desenhar o próximo quadro", e ela a chama precisamente uma vez antes de cada atualização da tela. Em outras palavras, esta interface está "soldada" ao sinal de sincronização do monitor.
A lógica do teste é então bem simples: inicia-se um cronômetro e conta-se quantas vezes esta interface é chamada em um segundo. Se for chamada 60 vezes, é 60 Hz; 144 vezes, é 144 Hz. Para evitar que umas poucas travadas distorçam o número, normalmente se acumulam alguns centenas de quadros antes de calcular a média, e por fim arredonda-se para os patamares familiares de 60, 120, 144, 240.
Curiosamente, este processo de "contar" também pode expor alguns problemas que vão além da tela. Por exemplo, se durante o teste o número cai subitamente para 30, provavelmente não é a tela que mudou, mas sim o navegador que percebeu que você trocou para outra aba e reduziu a atualização para economizar energia; ou, em um ambiente com múltiplas telas, o navegador às vezes se adapta à tela com a menor taxa de atualização, fazendo com que a leitura da tela de alta atualização também caia. Tudo isso são subprodutos da "contagem", que, ao contrário, ajudam a ver o estado de toda a cadeia de exibição.
Uma palavra sobre o "piscar" invisível
Por fim, vamos falar sobre algo por trás do número da taxa de atualização, mas frequentemente ignorado: o flicker da retroiluminação (pulso de luz).
Você pode pensar que a tela emite luz de forma estável, mas na verdade a retroiluminação de muitas telas alterna rapidamente entre "ligada" e "desligada"; quanto mais baixo o brilho, mais longo o tempo "desligado". Isso é chamado de modulação por largura de pulso (PWM) e é especialmente comum em muitas telas OLED. Como pisca extremamente rápido (centenas a milhares de hertz), sua consciência não percebe o "piscar", mas o nervo óptico e o músculo ciliar continuam a ter micro-reações a essas alternâncias de claro-escuro.
É por isso que algumas pessoas sentem os olhos secos e cansados depois de olhar para uma tela OLED em baixo brilho por um longo tempo, sem saber o porquê. O teste de flicker, com a tela alternando inteiramente entre preto e branco, amplifica exageradamente este fenômeno, permitindo que você "veja" o flicker normalmente invisível. Ele não mede a taxa de atualização em si, mas o quão amigável é o mecanismo de modulação por trás da taxa de atualização para os seus olhos.
Então, da próxima vez que vir números como "144 Hz" ou "240 Hz", não os trate apenas como jargão de marketing. Por trás deles há um design engenhoso que envolve persistência da visão, desfoque de movimento e o ritmo coordenado entre produção e exibição — e você pode usar um teste em uma página da web para verificar pessoalmente se este design está funcionando na sua tela.
Esta é provavelmente a parte mais fascinante da divulgação científica: as pequenas engrenagens por trás daquela sensação cotidiana de suavidade, uma vez compreendidas, fazem o mundo parecer um pouco diferente.