Warum Gaming-Monitore auf “krumme” 144 Hertz setzen

Der Bildwiederholfrequenz kommt bei Monitoren eine Schlüsselbedeutung zu. Sie kann nicht hoch genug sein und ist die Grundlage, damit sich Bewegungen auf dem Schirm flüssig darstellen lassen. Eine niedrige Bildwiederholrate sticht bei Videos und Spielen besonders ins Auge. Das Bild ruckelt. Doch auch sonst macht sich eine langsame Anzeige bemerkbar. So verschwimmt die Schrift, wenn Sie im Browser schnell nach unten scrollen.

Bildwiederholraten werden in Hertz angegeben und beschreiben die Anzahl der Aktualisierungen des Anzeigebildes. Um die Trägheit des Auges zu überwinden, reichen bei Flachbildmonitoren bereits 60 Hertz aus. Hier aktualisiert sich das Monitorbild alle 16,7 Millisekunden oder jede Sechzigstel-Sekunde (1/60). Alle Ruckler in Bewegungen lassen sich damit jedoch nicht vermeiden.

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Gerade bei Spielemonitoren gehen die Bildwiederholraten ständig in die Höhe. Neben 120 oder 240 Hertz begegnen Ihnen auch krumme Angaben wie etwa 144 oder 165 Hertz. Wie schnell diese Panels die Anzeige aktualisieren, sehen Sie in der folgenden Tabelle:

Im Überblick: Monitor-Bildwiederholraten und Schaltzeiten

Die Basis: Kinofilm in 24 Hertz und TV mit 50 oder 60 Hertz

Der Ursprung der Bildwiederholraten liegt in der Kinofilmproduktion und geht auf die 1920er Jahre zurück. Damals war Filmmaterial extrem teuer und sollte möglichst sparsam eingesetzt werden. Mit der Einführung des Tonfilms hat sich eine Standardrate von 24 Bildern pro Sekunde (Frames per Second oder fps) etabliert. Sie gilt seither als internationaler Standard. 24 fps ist ein Minimalkompromiss, um Bewegtbild fürs Auge flüssig und weitgehend ohne Flackern aufzunehmen und abzuspielen. Der Standard gilt immer noch als Grundlage für Kinoproduktionen, obwohl mit dem HFR-Verfahren (High Frame Rate) Filme in 48 fps (Frames per Second) inzwischen möglich sind. Als erster HFR-Kinofilm gilt „Der Hobbit: Eine unerwartete Reise“ von Peter Jackson aus dem Jahr 2012.

©MGM

Neben dem Kino hat auch das Fernsehen einen entscheidenden Einfluss auf die Bildwiederholraten von Ausgabegeräten. So orientiert sich die US-Fernsehnorm NTSC an der amerikanischen Wechselstromfrequenz von 60 Hertz, während die hierzulande verwendete Norm PAL an die 50-Hertz-Stromfrequenz angeglichen ist. Entsprechend werden Inhalte auf Fernseher in 60 beziehungsweise 50 Bildern pro Sekunde gesendet.

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In beiden Fällen hat es sich ursprünglich jedoch nicht um Vollbilder gehandelt, sondern vielmehr um Halbbilder. Sie wurden und werden eingesetzt, um Bandbreite beim Senden einzusparen und das Flimmern zu verringern. Üblich ist etwa das Halbbild- oder Zeilensprungverfahren (Interlacing). Dabei wird das in 30 oder 25 Vollbildern aufgenommene Material halbiert. Die zwei Halbbilder lassen sich nacheinander senden und jeweils um eine Zeile versetzt am Bildschirm anzeigen. Im ersten Halbbild sind alle ungeraden Zeilen, im zweiten alle geraden Zeilen enthalten. Da das menschliche Auge die einzelnen Zeilen nicht als flimmernd, sondern eher als wandernd wahrnimmt, integriert es die Zeilensprünge im Idealfall zu einem Gesamtbild und nimmt so 60 oder 50 vollständige Bilder wahr.

©CC0

Aktuelle Bildwiederholraten gehen auf Film und TV zurück

Die Bildraten aus Kino und Fernsehen finden sich in den Bildwiederholfrequenzen aktueller Monitore wieder. Oft entsprechen sie einem Vielfachen und basieren entweder auf den 24 fps aus der Kinowelt oder auf den 50/25 beziehungsweise 60/30 fps aus dem TV-Bereich. Zum Beispiel kommt die Bildwiederholrate von 144 Hertz durch 6 mal 24 Hertz zustande. Eine Bildfrequenz von 120 Hertz entspricht 5 mal 24 Hertz genauso wie 4 mal 30 Hertz oder 2 mal 60 Hertz.

Hohe Monitor-Bildwiederholrate: Alte Standards vervielfacht

Die flimmerfreien 72 Hertz vom Röhrenmonitor

Obwohl der Röhrenmonitor (CRT) schon lange vom LC-Display abgelöst ist, gehen grundlegende Erkenntnisse zur Bildwiederholungsrate auch auf ihn zurück. Eine Eigenschaft des CRT liegt im Flimmern. Es entsteht, wenn Helligkeitsänderungen stark wahrgenommen werden. Bei Frequenzen von etwa 50 Hertz beginnt das Flimmern zu verschwinden – ein konstantes Licht tritt an seine Stelle. Deshalb bezeichnet man die Frequenz dieses Übergangpunktes auch als Flimmerverschmelzungsfrequenz (FVF).

Dieser Eindruck eines ruhigen Bildes sollte nicht nur für die Bildschirmmitte gelten, sondern vielmehr auch für die Ränder eines CRT-Schirms. Das seitliche Blickfeld setzt jedoch eine höhere Flimmerverschmelzungsfrequenz als 50 Hertz voraus. Hier kommt die TCO ins Spiel. In der ersten Norm der schwedischen Angestelltengewerkschaft (TCO 92) zur Ergonomie am Arbeitsplatz wurde für einen CRT-Monitor festgelegt, dass er bei einer Bildwiederholungsrate von 72 Hertz weitgehend flimmerfrei arbeitet. Diese Erkenntnis wirkt bis heute nach. Sie gilt weiterhin als Minimum, auch wenn bei TFTs 60 Hertz eigentlich ausreichen. Die Verdoppelung dieser 72 Hertz begegnet Ihnen in den 144 Hertz von Gaming-Displays.

Digitales 3D-Kino: 72 Hertz pro Auge bei Shutter

Flimmern gilt es unbedingt auch im 3D-Kino zu vermeiden – insbesondere, wenn die Shutter-Technik zum Einsatz kommt. Durch die Brille sieht der Kinobesucher getrennte Bilder für das rechte und linke Auge auf der Leinwand. Sie folgen zeitlich nacheinander und sind synchron mit dem Kinoprojektor abgestimmt. Während das rechte Auge ein Bild sieht, ist die Sicht des linken Auges versperrt und umgekehrt.

Wichtig ist dabei, dass der Bildwechsel schnell passiert. Ist das nicht der Fall, kommt der 3D-Effekt nicht korrekt zustande, dem Betrachter wird meist schwindelig oder sogar übel. Auch ernstzunehmende Sehprobleme, Migräneattacken oder sogar temporäre Gesichtsfeldausfälle können die Folge sein. Um das zu vermeiden, hat sich bei 3D-Projektoren im Kino die Frequenz von 72 Bildern pro Sekunde für jedes Auge durchgesetzt.

©Samsung

Zusammengerechnet ergibt sich erneut eine Bildwiederholrate von 144 Hertz. Sie hat sich in der Praxis auch deshalb bewährt, weil empfindliche Betrachter bei Shutter-Brillen mit 120 Hertz noch ein Ruckeln wahrnehmen können oder ein Flimmern feststellen. Bei 3D-Brillen mit 144 Hertz Bildwiederholrate entfallen derartige Störfaktoren.

DVI als Standard-Anschluss fürs TFT-Display

Da Flachbildmonitore und Grafikkarten Bildsignale digital verarbeiten, erhöhen sich Ende der 1990er Jahre die Bemühungen um eine Standardisierung. Nach mehreren Versuchen mit geringer Verbreitung schafft der DVI-Anschluss (Digital Visual Interface) den Durchbruch. Er eignet sich, um die Brücke von analoger zu digitaler Übertragung zu schlagen und damit den analogen VGA-Anschluss perspektivisch abzulösen, ohne die Hardware – etwa Röhrenmonitore – unbrauchbar zu machen.

Für diesen Zweck gibt es DVI-Anschlüsse in drei Ausführungen – als DVI-A für rein analoge Signale, als DVI-D ausschließlich für digitale Signale und DVI-I für beide Signaltypen. Zusätzlich gibt es die Varianten DVI-D und DVI-I in zwei Ausführungen. Sie unterscheiden sich in der Anzahl der eingebauten TMDS-Sender (Transition Minimized Differential Signaling). Während Single-Link-Ausführungen einen TMDS-Sender verwenden, sitzen im Dual-Link-Kabel zwei. Die Folge: Die Übertragungsleistung verdoppelt sich.

©CC0

Über einen DVI-D-Dual-Link-Anschluss lassen sich bei maximaler PIN-Belegung Auflösungen von 2560 x 1600 Bildpunkten bei einer Bildwiederholfrequenz von 60 Hertz oder 1920 x 1080 Pixeln (Full-HD) bei 144 Hertz darstellen. Dabei bleibt noch etwas Bandbreite übrig, die bei DVI-D-Dual-Link bei zweimal 165 MHz liegt. Sie wurde von manchen Geräteherstellern für das Übertragen von Audiodaten verwendet.

Weiterentwickelte Anschlüsse für höhere Bildwiederholfrequenzen

Der technische Fortschritt sowohl bei Grafikkarten als auch bei Anschlüssen wie HDMI und Displayport nehmen immer noch Bezug auf die Tradition. Die Anschlüsse sind abwärtskompatibel und stellen so sicher, dass sich auch ältere Hardware weiter einsetzen lässt. Gleichzeitig ermöglichen technische Weiterentwicklungen steigende Bandbreiten, die sich bei Monitoren unter anderem in immer höheren Bildwiederholraten niederschlagen.

Inzwischen können die Hersteller das Maximale aus den Anschlüssen herausholen, da die Grafikprozessoren die Leistung stabil gewährleisten. Selbst ein gängiger Anschluss wie Displayport 1.2 liefert eine maximale Übertragungsrate von 17,28 Gigabit pro Sekunde. Diese reicht für eine Bildwiederholrate von 165 Hertz bei WQHD-Auflösung (2560 x 1440 Pixel) locker aus, sodass sich diese Monitore vielfach auf 170 Hertz übertakten lassen.

Für E-Sportler setzt Asus mit dem ROG Swift 500 Hz aktuell eine neue Höchstmarke. Der Monitor mit TN-Panel soll eine Bildwiederholungsrate von 500 Hertz schaffen. Sie soll sich dank Nvidia G-Sync mit der Grafikkarte adaptiv synchronisieren lassen.