Warum ist die Monitor-Aktualisierungsrate wichtig?

Ein immer häufiger vorkommendes Merkmal sowohl bei Computermonitoren als auch bei Mobiltelefonbildschirmen ist eine hohe Bildwiederholfrequenz. Monitore zeigen keine bewegten Bilder, sondern eine Reihe von Standbildern. Das Konzept ähnelt dem eines Daumenkinos, wenn Sie genügend Bilder schnell genug zeigen, nehmen Ihre Augen das Ergebnis als bewegtes Bild wahr.

Die Bildwiederholfrequenz eines Monitors und die Bildfrequenz eines bewegten Bildes wird entweder in Hz (Hertz) oder FPS (Frames Per Second) gemessen. Die Einheiten sind im Wesentlichen austauschbar, da sie das gleiche Maß für „Änderungen pro Sekunde“ sind. Obwohl die Einheiten gleich sind, wird die Bildwiederholfrequenz des Monitors normalerweise in Hertz gemessen, während bei bewegten Bildern normalerweise beide Einheiten verwendet werden.

Untersuchungen haben gezeigt, dass das menschliche Auge bei Bildraten unter zehn bis zwölf Bildern pro Sekunde einzelne Bilder wahrnimmt. Wenn mehr Frames pro Sekunde angezeigt werden, wird das Bild als bewegt wahrgenommen, obwohl der Betrachter die Bewegung immer noch als ruckartig empfinden kann.

Gemeinsame Aktualisierungsraten

Modernes Fernsehmaterial wird normalerweise mit 50 Hz oder 59,94 Hz aufgezeichnet und angezeigt. Dies liegt daran, dass Fernsehkameras entwickelt wurden, um die Frequenz des Stromnetzes zu synchronisieren. In den meisten Teilen der Welt sind dies 50 Hz, in den USA, Kanada, Japan und Südkorea läuft das Stromnetz jedoch mit 60 Hz.

In Ländern, die eine 60-Hz-Netzstromversorgung verwenden, wurde bei der Einführung des Farbfernsehens bei Schwarzweiß-Fernsehgeräten, die Farbfernsehsignale empfangen, ein visuelles Problem namens „Dot Crawl“ festgestellt. Es wurde festgestellt, dass eine Reduzierung der Framerate des Farb-TV-Signals um 0,1% auf 59,94 FPS das Problem deutlich reduziert. Seitdem bleibt die reduzierte Framerate hängen, obwohl sie nicht mehr benötigt wird.

Je niedriger die Framerate, desto seltener wird das Bild aktualisiert, was dazu führt, dass alle Bewegungen ruckeln oder ruckeln. Dieser Effekt macht sich besonders bei Filmszenen bemerkbar, die entweder sehr schnelle Bewegungen oder schnelle Schwenks zeigen, da Filme normalerweise mit 24 FPS aufgenommen werden.

Tipp: Ein relativ bekanntes Beispiel dafür ist das Auftauchen von Helikopter-Rotorblättern in Videos. Bei richtiger Bildwiederholfrequenz scheinen sich die Rotorblätter des Helikopters sehr langsam zu bewegen oder stehen still. Dies geschieht, weil die Rotationsrate der Rotorblätter perfekt oder fast perfekt mit der Bildrate der Kamera synchronisiert ist. Wenn Videos mit höheren Bildwiederholraten aufgezeichnet und angezeigt werden, kann dieser Effekt verringert und beseitigt werden.

Für wettbewerbsfähige PC-Spiele kann ein Monitor mit schnellerer Bildwiederholfrequenz einen Leistungsvorteil bieten. Dies liegt daran, dass bei höheren Bildwiederholfrequenzen wichtige Ereignisse, wie etwa ein Feind, der sich um eine Ecke bewegt, Sekundenbruchteile schneller angezeigt werden als auf einem Monitor mit niedriger Bildwiederholfrequenz. Die sanftere Bewegung macht es auch einfacher, genau vorherzusagen, wohin Sie zielen müssen, um das Ziel zu treffen.

Um dieser Nachfrage nach Monitoren mit hoher Bildwiederholfrequenz gerecht zu werden, findet man relativ häufig Monitore, die Bildwiederholfrequenzen von bis zu 120, 144 und 240 Hz unterstützen. Auf der CES im Jahr 2020 wurde der schnellste Monitor mit einer Bildwiederholfrequenz von 360 Hz angekündigt.

Probleme im Zusammenhang mit einem Monitor mit hoher Bildwiederholfrequenz

Die Bildwiederholfrequenz des Monitors erfordert normalerweise auch, dass das wiedergegebene Filmmaterial dieselbe hohe Bildwiederholfrequenz aufweist, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Bei Video- und Filmarchiven ist es unmöglich, Inhalte mit höheren Bildraten neu aufzunehmen, daher wird manchmal eine Technik namens Bildinterpolation verwendet. Die Frame-Interpolation verdoppelt im Wesentlichen die Framerate, indem zwischen jedem Bild ein neuer Frame eingefügt wird. Dieser neue Frame basiert auf dem ursprünglichen Frame sowohl davor als auch danach. Dies kann dazu beitragen, dass ältere Videos viel flüssiger aussehen, erfordert jedoch entweder eine Vorverarbeitung des Filmmaterials oder genügend Rechenleistung auf dem Anzeigegerät, um die Verarbeitung in Echtzeit durchzuführen.

Die Frame-Interpolation funktioniert am besten, wenn die neue Anzeige-Framerate ein Vielfaches der ursprünglichen ist. Wenn das Originalmaterial beispielsweise mit 30 fps aufgenommen und auf 60 fps interpoliert wurde, muss für jeden echten Frame ein einfacher Einzelbild interpoliert werden. Bei einer Zielbildrate von 50 fps wird der Vorgang jedoch deutlich schwieriger, da nur zwei von drei Bildern ein interpoliertes Bild benötigen, was zu einem ruckelnden Ergebnis führt.

Bei PC-Spielen mit Monitoren mit sehr hoher Bildwiederholfrequenz besteht eine häufige Schwierigkeit darin, dass die Grafikkarte nicht nur die Bildfrequenz des Monitors nicht konsistent anpasst, sondern auch überhaupt keine konstante Bildfrequenz liefern kann. Um dieses Problem zu lösen, enthalten viele moderne Gaming-Monitore eine Funktion namens Variable Refresh Rate oder VFR. VFR ermöglicht es einem Monitor, seine Bildwiederholfrequenz mit der Geschwindigkeit zu synchronisieren, mit der die Grafikkarte die anzuzeigenden Frames erzeugt.

VFR verhindert ein Problem namens Screen Tearing. Monitore zeigen nicht das gesamte Bild auf einmal auf dem Bildschirm an, sondern beginnen das Bild von oben nach unten anzuzeigen. Beim Screen Tearing beginnt der Monitor, einen alten Frame anzuzeigen, und erhält dann währenddessen einen neuen Frame zur Anzeige und vervollständigt den Rest des Bildes mit dem neuen Frame. Dies führt dazu, dass ein Bild auf dem Bildschirm aus zwei Frames besteht, die aufgrund der Kamerabewegung leicht zueinander ausgerichtet sind.

Vorteile eines Monitors mit hoher Bildwiederholfrequenz

Insgesamt bietet eine hohe Bildwiederholfrequenz eine höhere Qualität als ein Monitor mit niedriger Bildwiederholfrequenz. Dies liegt an der erhöhten Glätte der Inhalte, die angezeigt werden können. Moderne Techniken wie Frame-Interpolation und Monitore mit variabler Bildwiederholfrequenz können bei älteren Inhalten und schwächerer Hardware ein glatteres Ergebnis liefern und die Reichweite verbesserter Erlebnisse erhöhen.

In Szenarien, die auf Reaktionszeiten basieren, wie z. B. bei Wettkämpfen, können Monitore mit hoher Bildwiederholfrequenz echte Vorteile gegenüber Gegnern bieten. Dies erfolgt in zwei Teilen, je öfter ein neues Bild angezeigt wird, desto eher ist eine wichtige Änderung erkennbar, die erhöhte Glätte des Bildes erleichtert auch präzisere Aktionen.