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Was ist die Bildwiederholfrequenz und warum ist sie wichtig?

In der diesjährigen iPhone 13 Pro-Serie haben wir eine adaptive Aktualisierungsrate namens ProMotion gesehen, die es dem Bildschirm ermöglicht, zwischen 10 und 120 Mal pro Sekunde zu aktualisieren, wodurch das Scrollen des Telefons flüssiger und energieeffizienter wird.

 

Apple ProMotion

 

Tatsächlich wurde das iPad Pro 2018 mit dieser Technologie ausgestattet. Darüber hinaus sind hohe Bildwiederholraten in letzter Zeit für Android-Telefone zur Norm geworden. Auf einigen Gaming-Monitoren finden Sie auch Modelle mit der Aufschrift „144 Hz“ oder sogar „240 Hz“. Also, was genau ist die Bildwiederholfrequenz? Ist eine höhere Bildwiederholfrequenz immer besser?

 

Framerate

Die Bildrate ist ein unumgänglicher Begriff, wenn es um Bildwiederholfrequenzen geht. Es hat mit der visuellen Retention im menschlichen Auge zu tun.

 

What is refresh rate and why it matters

 

Sie haben wahrscheinlich alle dieses Daumenkino gesehen, bei dem sich der Inhalt des Buches durch schnelles Blättern wie ein Film zu bewegen scheint. Hier kommt der visuelle Retentionseffekt ins Spiel, und so funktionieren alle Videos. Wenn ein statisches Bild über einen kurzen Zeitraum schnell abgespielt werden kann, nimmt das menschliche Auge ein kontinuierliches Bild wahr. Die Bildrate bezieht sich auf die Anzahl der pro Sekunde wiedergegebenen Bilder.

Die Einheit der Bildrate ist fps (Frames Per Second). 60 fps bezieht sich auf die Wiedergabe von 60 Bildern pro Sekunde. Wir können den Unterschied zwischen hohen und niedrigen Frameraten im folgenden GIF erkennen:

 

What is refresh rate and why it matters

 

Animierte Bilder mit 15, 30 und 60 Bildern pro Sekunde, von links nach rechts. Wir können sehen, dass die Bewegungen der drei Figuren in Konsistenz und Details sehr unterschiedlich sind. Je höher die Bildrate, desto glatter und natürlicher erscheint das Bild.

24 fps ist so ziemlich die langsamste Bildrate, die das menschliche Auge als Bewegung interpretiert. Wenn die Bildrate langsamer als 24 fps ist, können wir die Bewegung immer noch sehen, aber wir werden schließlich die Abgehacktheit des Videos spüren. Die meisten Videos, die wir online ansehen, und die meisten Filme, die wir im Kino zeigen, haben 24 fps. Sie können jedoch auch einige Videos auf YouTube mit der 60-fps-Option finden, wenn Sie ein flüssigeres Video bevorzugen.

 

60fps content on YouTube

(Die „60“ nach 2160p zeigt an, dass 60fps bei dieser Auflösung eingeschaltet werden können.)

 

Bedeutet das, je höher die Bildrate, desto besser wird sie? Die Antwort ist wahrscheinlich nein. Der 2019 erschienene Gemini Man-Film wurde mit 4K-3D-Aufnahmen mit 120 fps gedreht, was bedeutet, dass die Kamera 120 Standbilder pro Sekunde aufnimmt. Stellen Sie sich vor, wie glatt und realistisch die Bilder sind! Tatsächlich war die Technologie so weit fortgeschritten, dass nur 14 Kinos in den Vereinigten Staaten 3D mit 120 fps projizieren können – aber nur mit 2K, nicht mit 4K. Und der Rest würde den Film mit 60 fps oder sogar 24 fps laufen lassen. Zuschauern zufolge bieten die 120 fps jedoch schockierende Details und Realismus, sodass es schwierig ist, zu sagen, ob es sich um einen echten oder einen Film handelt.

 

Gemini Man 120fps 4K 3D

 

Dies ist jedoch auch ein Problem. Filme sind schließlich nicht die Realität. Die Handlung, das Schauspiel und sogar die Make-up-Details der Charaktere werden alle von uns konstruiert und arrangiert. Je mehr wir versuchten, es für das Publikum realistisch erscheinen zu lassen, desto falscher erschien es ihnen. Es ist überwältigend, weil es notwendig ist, eine Distanz zwischen dem Publikum und der Geschichte zu wahren. Tatsächlich ist die Grafik bei 24 fps nicht so flüssig oder detailliert, aber es fühlt sich an, als würden wir eine Geschichte sehen – gehen wir nicht deshalb ins Kino? Folglich argumentieren einige Kritiker, dass diese Technologie für das Filmemachen nicht geeignet ist.

Wofür also genau ist eine hohe Bildrate? Eine der besten Anwendungen ist Zeitlupe.

 

iPhone camera slow motion setting

 

Das iPhone kann Videos mit 240 fps bei 1080p aufnehmen, was bedeutet, dass es bei dieser Auflösung 240 Bilder pro Sekunde aufnehmen kann (Was ist Auflösung?). Aber für das menschliche Auge ist die Aufnahme von 24 Bildern pro Sekunde eine kontinuierliche Ansicht, also reichen 240 fps für 240/24 = 10 Sekunden.Der Inhalt von einer Sekunde wird auf 10 Sekunden gestreckt, wodurch die Bewegung verlangsamt wird:

 

Coffee drips in slow motion

(Kaffeetropfen, 240fps in Zeitlupe)

 

Wie bereits erwähnt, bezieht sich die Bildrate auf die Anzahl der pro Sekunde wiedergegebenen Bilder. Neben Video existiert das Konzept auch im alltäglichen Gebrauch von Computern und Mobiltelefonen. Nehmen wir an, wir benutzen Computer, um Spiele zu spielen. Das Spielen von Spielen ist auch ein Vorgang des Anzeigens von Bildern. Im Spiel sind die Bewegungen des Schießens, Ausweichens und Bewegens alle in Form von Animationen und sie bestehen auch aus fortlaufenden Einzelbildern statischer Bilder. Wenn also Videos mit einer Kamera aufgenommen werden können, woher kommt dann das Spielmaterial?

NVIDIA RTX 3080 Graphics card

 

Das obige Bild zeigt eine relativ hochwertige Gaming-Grafikkarte, die ein wesentlicher Bestandteil eines leistungsstarken Gaming-PCs ist. Ob die Grafikkarte High-End ist oder nicht, sie ist hauptsächlich dafür verantwortlich, dass Sie das richtige Bild auf Ihrem Monitor bekommen. Diese statischen Bilder im Spiel werden Frame für Frame von der Grafikkarte gerendert. Die Bildrate kann auch als Maß für die Wiedergabeleistung der Grafikkarte in FPS-Einheiten verwendet werden. Grafikkarten mit mehr Rechenleistung können mehr Bilder in einer Sekunde erzeugen.

 

What is refresh rate and why it matters

 (Das obige Spiel läuft mit satten 322 fps.)

 

Gamer suchen nach besseren Grafikkarten und höheren Grafikaktualisierungsraten, die zu einer reibungsloseren Leistung führen. Dies ist besonders wichtig für Ballerspiele oder Sportspiele. Denken Sie nur an die intensiven Kameraschnitte, das agile Ausweichen und die Positionierung im PUBG-Gameplay. Wenn alles wie eine Diashow aussehen würde, wie würde es Ihnen gefallen? Um diese Art von Spielen zu spielen, muss die Grafik scharf sein, der Bildschirm und die Bedienung dürfen nicht schlampig sein. Deshalb legen Gamer viel mehr Wert auf eine hohe Bildwiederholfrequenz als auf eine hohe Auflösung.

 

Aktualisierungsrate

Ermöglicht Ihnen Inhalt mit hoher Bildrate immer, Grafiken mit hoher Bildwiederholfrequenz zu erleben? Die Antwort ist nein. Möglicherweise können Sie viele Bilder in einer Sekunde erstellen, aber Ihr Monitor kann möglicherweise nicht alle anzeigen. Um das Erlebnis zu maximieren, erfordern hohe Bildraten häufig hohe Monitoraktualisierungsraten.

Die Bildschirmaktualisierungsrate, gemessen in Hertz (Hz), gibt an, wie oft ein Monitor ein Bild pro Sekunde aktualisiert.

 

High refresh rate gaming monitor

 

Es stehen viele Gaming-Monitore zur Auswahl, die alle unterschiedliche maximale Bildwiederholfrequenzen unterstützen. Der oben gezeigte Monitor hat eine maximale Bildwiederholfrequenz von 240 Hz, was bedeutet, dass der Bildschirm 240 Mal pro Sekunde aktualisiert wird, was weit über dem glatten Standard von 60 fps liegt. Es gibt uns also sicherlich ein angenehmes Spielerlebnis.

 

Die Korrelation zwischen FPS und Hz

Wie bereits erwähnt, sind Bildrate und Bildwiederholfrequenz zwei untrennbare Konzepte, wenn es um das Gesamterlebnis geht. Was ist der Grund dafür? Nehmen wir an, wir haben einen leistungsstarken Computer, der ein Spiel mit 165 fps rendern kann, aber wir haben einen mittelmäßigen Monitor mit einer Bildwiederholfrequenz von 60 Hz. Es ist interessant, was in weniger als einer Sekunde passiert:

  • Die Grafikkarte produzierte 165 statische Bilder des Spiels in einer Sekunde;
  • Der Monitor kann jedoch nur 60 Mal pro Sekunde aktualisiert werden.

 Mit anderen Worten, die Grafikkarte hat während der Aktualisierung des Monitors mehrere Frames ausgegeben. Sobald die Anzeige aktualisiert wird, erscheint das Bild also in mehreren Frames gleichzeitig, wodurch es verschoben oder falsch erscheint.

 

Screen tearing

(Eine Demonstration von Screen Tearing. Bleiben Sie cool, Ihr Bildschirm ist in Ordnung.)

 

Das obige Bild zeigt deutlich das Screen-Tearing-Phänomen. In einem Spiel mit weit mehr Frames als die Bildwiederholfrequenz des Monitors können diese Tearing- und Sprungeffekte auf dem Bildschirm Ihr Spielerlebnis ernsthaft ruinieren und Ihnen sogar leicht schwindelig werden.

Das war nur ein Beispiel, das Ihnen helfen soll, die Beziehung zwischen Bildrate und Bildwiederholfrequenz zu verstehen. Tatsächlich sind die Bildraten von Spielen nicht konstant. Die Framerate schwankt, wenn sich die Komplexität der Grafik des Spiels ändert. Infolgedessen sind die Bildrate und die Bildwiederholfrequenz eines Spiels selten perfekt synchron. Eine Bildrate, die höher als die Bildwiederholfrequenz ist, verursacht etwas Tearing, aber die meiste Zeit ist es nicht wahrnehmbar und nur ein kleiner Prozentsatz der Spielebegeisterten wird es bemerken. Um dieses Problem zu lösen, aktivieren Sie die Option „vertikale Synchronisierung“ in den Spieleinstellungen. Diese Option weist die Grafikkarte im Wesentlichen an, im gleichen Tempo wie die Anzeige zu arbeiten und den nächsten Frame erst zu rendern und zu übertragen, wenn die Anzeige die Anzeige eines Frames beendet hat und bereit ist, den nächsten anzuzeigen.

 

Vertical Sync

 

Wie vorhersehbar begrenzt diese Funktion die Grafikkarte, um sie an die Bildwiederholfrequenz des Monitors anzupassen. Aber mit der NVIDIA G-SYNC-Technologie kann ein Chip im Monitor mit der Grafikkarte kommunizieren, sodass der Monitor die Bildwiederholfrequenz an die Bildrate anpassen kann. Dies hilft, Bildschirmrisse zu vermeiden, wenn die Bildrate höher oder niedriger als die Bildwiederholfrequenz ist. Sie benötigen lediglich einen Monitor mit G-SYNC-Unterstützung und eine NVIDIA GTX-Grafikkarte.

AMD hat ein ähnliches Gegenstück namens FreeSync. Diese Technologie basiert auf der Adaptive-Sync-Funktion von DisplayPort, die häufig bei Gaming-Monitoren zu sehen ist. Die Kombination aus Display-Firmware und AMD Radeon-Treibern ermöglicht die Kommunikation zwischen der Grafikkarte und dem Monitor, sodass kein dedizierter Chip im Monitor benötigt wird. Benötigt werden natürlich weiterhin ein Monitor mit FreeSync-Unterstützung und eine AMD Radeon-Grafikkarte.

 

G-SYNC vs. FreeSync

(Im Allgemeinen sind G-SYNC-Monitore aufgrund des dedizierten Chips teurer als ihre FreeSync-Pendants.)

 

Wie sich die Aktualisierungsrate auf Smartphones auswirkt

Wir haben schon so lange über Computer und Spiele diskutiert, tatsächlich gilt dasselbe für Mobiltelefone. Telefone haben auch Grafikchips sowie einen Bildschirm mit hoher Bildwiederholfrequenz und eine ausreichend schnelle Bildrate, was für ein reibungsloses Erlebnis sorgt. Das größte Problem bei Telefonen ist jedoch die Akkulaufzeit – mehr Grafikleistung, schnellere Bildschirmaktualisierungen und mehr Stromverbrauch. Anstatt das Mobiltelefon auf einer konstant hohen Bildwiederholfrequenz zu halten, verfügen die meisten Telefone über adaptive Anpassungen der Bildwiederholfrequenz – die Bildwiederholfrequenz steigt ganz nach oben, wenn Spiele gespielt oder durch Inhalte gescrollt werden, und wählt nach unten, wenn Standbilder angezeigt werden. Diese Technologie reduziert den Stromverbrauch durch intelligente Anpassung der Bildwiederholfrequenz, und ProMotion von Apple bildet da keine Ausnahme.

 

iPhone 13 Pro ProMotion

 

Sollte ich hohe Aktualisierungsraten anzeigen?

Hohe Bildwiederholfrequenzen werden zunehmend von Smartphones verwendet. Spieler können ein angenehmeres Spielerlebnis haben, und selbst wenn sie keine Spiele spielen, macht die hohe Bildwiederholfrequenz die Berührungsinteraktion taktiler und lässt das Telefon flüssiger und benutzerfreundlicher erscheinen. Ich glaube, dass dies in Zukunft zu einem Mainstream-Feature werden wird. Wenn Sie also ein Mobiltelefon kaufen, können Sie genauso gut mit dem Vergleich beginnen und einen Bildschirm mit hoher Bildwiederholfrequenz sehen, bevor Sie eine Entscheidung treffen.

Aber wenn es um Monitore und Fernseher geht, werden Sie wahrscheinlich keinen großen Unterschied bemerken, wenn Sie kein Gaming-Enthusiast sind. Wenn Sie keine Spiele spielen und Ihren Monitor nicht zu schlampig finden, sind die meisten 60-Hz-Displays gut genug.

 

Was benötige ich für Gameplay mit hoher Bildwiederholfrequenz?

Wenn Sie ein Gaming-Enthusiast sind und bereit sind, hohe Bildwiederholraten zu akzeptieren, was müssen Sie tun, um sich vorzubereiten?

  • Ein leistungsstarker Gaming-PC.
  • Spiele, die mit hohen Bildwiederholfrequenzen gespielt werden können.
  • Stellen Sie sicher, dass die Schnittstelle die Ausgabe mit hoher Bildwiederholfrequenz unterstützt. DisplayPort hat die Führung bei der Übertragungsrate übernommen und ermöglicht höhere Bildwiederholraten, und DP 1.2 ist normalerweise ausreichend, um das Beste aus dem Display herauszuholen.Nicht viele Monitore haben den neuesten HDMI 21-Anschluss, obwohl dieser auch hohe Bildwiederholraten unterstützt.
  • Ein DP 1.2-Kabel - oder schnappen Sie sich eine DP 1.4-Alternative, um zukunftssicherer zu sein.
  • Ein Anzeigegerät, das hohe Bildwiederholfrequenzen unterstützt.

 

Bevor Sie einen Monitor mit hoher Bildwiederholfrequenz kaufen, vergewissern Sie sich, dass Ihr Gaming-PC über genügend Leistung verfügt, um Ihr Spiel in genügend Frames auszuführen. Wenn Ihr Spiel nur mit 60 fps laufen kann, wird Ihr Spiel nicht so gut funktionieren, wie Sie es erwartet haben, selbst wenn Sie einen 144-Hz-Monitor haben, und Sie sollten dieses Geld besser für die Aufrüstung Ihres Computers ausgeben. Wenn diese beiden gut genug zusammenarbeiten, sollten die Ergebnisse Ihnen klare Vorteile im Gameplay bringen.

 

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