Mal zur erleuterung:
Wird V-Sync aktiviert, stellt die Grafikkarte dem Monitor ein fertiges Bild immer dann zur Verfügung, wenn er ein neues Bild darstellen muss. Bei einem 60-Hz-Monitor liefert die Grafikkarte also maximal 60 Bilder pro Sekunde. Alle 16 Millisekunden genau ein Bild, das der Monitor daraufhin vollständig darstellt. Braucht die Grafikkarte weniger als 16 Millisekunden für das nächste Bild, hält sie es so lange zurück, bis der Monitor wieder bereit ist. Braucht sie länger, stellt der Monitor das letzte Bild noch einmal dar. Das fertige Bild wird einen Zyklus später ausgegeben. Sollte die Grafikkarte bis dahin ein neues erstellt haben, verfällt es.
Wird V-Sync deaktiviert, gibt es keine Synchronisation zwischen der Bildwiederholfrequenz des Bildschirms und der Auslieferung der Bilder durch die Grafikkarte mehr. Die Grafikkarte erstellt Bilder, so schnell sie kann. Sobald ein neues Bild fertig ist, geht es an den Monitor. Ist der gerade dabei, den Bildschirminhalt mit einem Bild zu erneuern und erhält er währenddessen das nächste Bild, stellt er dieses noch im selben Aktualisierungsvorgang dar. Ohne V-Sync können so innerhalb einer Aktualisierung des Bildschirms mehrere Teilbilder gleichzeitig auf den Monitor gezeichnet werden.
Die nicht synchronisierte Zusammenarbeit bei deaktiviertem V-Sync führt über die Darstellung von Teilbildern innerhalb eines Refresh-Zyklus zum so genannten „Tearing“: Das auf dem Monitor dargestellte Bild hat an der Stelle, an der ein neuer Frame beginnt, einen „Riss“ („Tear“).
Ein weiterer Nachteil der Verarbeitung fertig gerenderter Bilder als Teilstücke: Obwohl die FPS der Grafikkarte hoch liegen, fängt das Bild an zu stottern, weil mehrerer Bilder für nur eine Aktualisierung des Monitors verwendet werden. Die effektiv sichtbaren FPS auf dem Monitor liegen niedriger.
Der große Vorteil der deaktivierten Synchronisation ist, dass die Verzögerung zwischen der Interaktion des Spielers (Input) und der Darstellung des darauf basierenden Bildes so wenig Zeit wie möglich vergeht. Der so genannte „Input Lag“ ist minimal.
Wird V-Sync aktiviert, verschwindet „Tearing“. Denn es wird immer genau ein vollständiges Bild je Aktualisierung des Bildschirminhalts wiedergegeben. Das Bild ist ruhig und zeigt keine unschönen Versatzstücke.
Dafür steigt der Input Lag. Zum einen bereits dadurch, dass Bilder nur alle 1 Sekunde / 60 Hz (abhängig von der Bildwiederholfrequenz des Monitors) und nicht sofort dargestellt werden. Zum anderen dadurch, dass der Monitor der Grafikkarte den Takt vorgibt. Wenn die Grafikkarte neue Bilder schneller berechnet als der Monitor den Bildschirminhalt aktualisiert, muss der Pixelbeschleuniger Bilder zurückhalten. Die diesen Bildern zugrunde liegende Eingabe des Anwenders „altert“. Berechnet die Grafikkarte neue Bilder hingegen langsamer als der Monitor zwischen zwei Aktualisierungen benötigt, verpasst sie den Zeitpunkt für die Auslieferung. Der Monitor stellt in diesem Fall noch einmal das alte Bild dar und der neue Frame wird erst einen Zyklus später verwendet – auch in diesem Fall liegt die Eingabe des Nutzers bereits länger zurück.
Im Extremfall fängt die Grafikkarte kurz nach der letzten Aktualisierung auf dem Bildschirm mit dem Bild an, verpasst die nächste Aktualisierung allerdings knapp. Das Bild wird deshalb erst eine weitere Aktualisierung später ausgegeben; es sei denn, bis dahin liegt bereits ein neues vor.
Je nach Engine und FPS-Rate reicht der Input-Lag von „kaum zu spüren“ bis hin zu „unspielbar“. Die Verzögerung von Bildern beziehungsweise die Ausgabe identischer Bilder führt darüber hinaus auch hier dazu, dass das Bild anfängt zu stottern, weil die Bilder trotz offensichtlich hoher FPS in unregelmäßigen Abständen an den Monitor wandern.
Nvidias G-Sync soll wie aktiviertes V-Sync „Tearing“ verhindern, ohne den Input Lag durch das Verzögern oder mehrfache Darstellen von Bildern zu erhöhen.
Der Trick: G-Sync-Monitore arbeiten nicht mehr mit einer festen, sondern mit einer variablen Bildwiederholfrequenz, die sich nach der Grafikkarte richtet: wenn die Grafikkarte 50 Bilder pro Sekunde liefert, läuft der Monitor mit 50 Hertz. Sind es 40 FPS, liegen beim Display 40 Hz an.
In der Praxis bedeutet das: die Grafikkarte stellt einen Frame fertig, danach sendet sie das Bild an den Monitor und teilt zugleich mit, dass es dargestellt werden kann. Erst auf diesen Befehl hin leitet der Monitor einen Refresh-Zyklus ein. Danach pausiert das Panel und wartet, bis das nächste Frame von der Grafikkarte kommt – und erst dann findet der nächste Refresh statt.
Tearing durch das gleichzeitige Darstellen mehrerer Bilder in einem Refresh-Zyklus und Stottern durch das Aufschieben von Bildern werden durch G-Sync effektiv verhindert. Auch der Input-Lag sinkt. Allerdings ist er höher als bei abgeschaltetem V-Sync, da die Frames nicht immer sofort nach der Fertigstellung dargestellt werden können. Denn ist der Monitor gerade noch damit beschäftigt, den letzten Frame zu zeichnen, lässt er die Ausgabe eines weiteren nicht zu – andernfalls würden sich Konditionen wie bei V-Sync aus einstellen, inklusive Tearing.
G-Sync funktioniert nicht unterhalb von 30 FPS. Liegt die Geschwindigkeit oberhalb der Bildwiederholfrequenz des Monitors, arbeitet G-Sync identisch zu V-Sync.
Die untere Grenze ist eine manuell gesetzte. Würde G-Sync auch unterhalb funktionieren, würde der Monitor in Szenen, in denen weniger als 30 Bilder pro Sekunde berechnet werden, seltener als 30 Mal pro Sekunde den Bildschirm aktualisieren. Der Bildschirm würde zu flimmern beginnen. Bei unter 30 FPS liefert ein G-Sync-Rechner alle 1/30 s = 32 ms ein Bild an den Monitor – bei unter 30 FPS mitunter dasselbe Bild wie vorher –, das daraufhin sofort dargestellt wird, während der Monitor weiterhin mit 30 Hz betrieben wird. Bei einem Rechner mit V-Sync arbeitet der Monitor hingegen weiterhin mit 60 Hz und die Grafikkarte sendet alle 16,7 ms ein Bild an den Monitor – häufiger als bei G-Sync dasselbe Bild wie das vorherige. Kommt der 3D-Beschleuniger über die Grenze von 30 FPS, wird bei G-Sync die Bildwiederholfrequenz wieder angepasst.
Die obere Grenze ist technisch bedingt. Liefert die Grafikkarte mehr FPS als der Monitor Hertz aufweist, limitiert der Monitor. Die Aufforderungen der Grafikkarte, ein fertiges Bild sofort auszuliefern, kann er nicht mehr nachkommen, da die Abfolge zu eng getaktet ist. Die Grafikkarte muss – wie bei V-Sync an – mit der Aussage warten und rendert zwischenzeitlich bereits am nächsten Frame. Sie wird bei FPS = Hertz gedeckelt.
Der beste Weg ist mMn. Gsync in Kombination mit einem Treiberbasiertem- Framelimiter.
aus.
