VSync erklärt: Funktionsweise und wann man es aktivieren oder deaktivieren sollte

Wenn Sie ein passionierter Gamer sind, sind Sie wahrscheinlich schon einmal auf eine verwirrende Option in den Grafikeinstellungen gestoßen. Sie heißt VSync, und es ist schwer zu erraten, was sie eigentlich bewirkt und warum diese Option überhaupt existiert.

Kurzbeschreibung: VSync steht für Vertikale Synchronisation. Er zwingt die Grafikprozessor-Bilder (Frames), sich mit der Bildwiederholrate des Monitors zu synchronisieren. Diese Synchronisation eliminiert Frame-Rate-Stottern und Bildrisse (Screen Tearing) für ein flüssiges, unterbrechungsfreies Spielerlebnis.

Doch wie funktioniert das genau? Welche Vorteile bietet es? Sollte man die Option ein- oder ausschalten? Um diese Fragen zu beantworten, müssen wir tiefer in die Materie eintauchen. Fangen wir mit den Grundlagen an.

Warum wird VSync benötigt?

Zunächst müssen wir verstehen, wie Grafiken auf einem Desktop oder Laptop verarbeitet werden. Ihr Computer rendert Grafiken auf dem Bildschirm entweder über eine integrierte Grafikeinheit (CPU) oder eine dedizierte Grafikkarte (GPU).

In beiden Fällen „malt“ der Prozessor die visuellen Inhalte auf den Monitor. Der Artikel, den Sie gerade lesen, wird von Ihrem Grafikprozessor gezeichnet. Wenn Sie ein Spiel spielen oder einen Film ansehen, wird Ihr Grafikprozessor angewiesen, ein 3D-Bild (einen vollständigen Frame) so schnell wie möglich zu rendern. Er erzeugt dabei mehrere Frames pro Sekunde (FPS).

Diese Frames werden dann an den Monitor zur Verarbeitung gesendet. Daraus ergibt sich eine schnelle Diashow der Frames, die den Eindruck von Animation erweckt – ähnlich wie ein Daumenkino. Je höher die FPS, die Ihre Grafik erzeugen kann, desto flüssiger Ihr Spielerlebnis.

Auch wenn Sie keine Spiele spielen oder Videos ansehen, muss das Display ständig aktualisiert werden, damit Sie sehen, was Sie tippen, wohin sich der Mauszeiger bewegt usw.

Der Monitor versucht stets, mit den Frames Schritt zu halten, die Ihr Grafikprozessor jede Sekunde ausgibt. Die maximale Anzahl an Frames, die ein Monitor in einer Sekunde darstellen kann, nennt man Bildwiederholrate, gemessen in Hertz (Hz). Ein 60-Hz-Monitor kann beispielsweise bis zu 60 FPS darstellen.

Der Konflikt

Nun, da Sie verstehen, wie Bilder auf dem Bildschirm gerendert werden, kommt das eigentliche Problem: Die Grafikkarte produziert mehr Frames, als der Monitor verarbeiten kann – zum Beispiel 90 FPS auf einem 60-Hz-Monitor.

In diesem Fall kommt der Monitor mit dem Datenstrom nicht mehr hinterher, was zu einer Synchronisationsstörung zwischen zwei Frames führt. Dies verursacht „Screen Tearing“, bei dem das Bild so aussieht, als wäre es horizontal zerrissen.

Screen Tearing in Battlefield 3 | Bildquelle: NVIDIA

Screen Tearing ist vor allem bei horizontalen Kamerabewegungen sichtbar. Da Bilder jedoch vertikal registriert werden, sieht man kein Tearing von oben nach unten. Es bleibt dennoch sehr störend und mindert das gesamte Spielerlebnis.

Die Lösung

Die offensichtliche Lösung wäre der Kauf eines Monitors mit hoher Bildwiederholrate, aber nicht jeder kann sich das leisten.

Hier kommt VSync ins Spiel. Es behebt das Synchronisationsproblem, indem es die Frames der Grafikkarte an die Bildwiederholrate des Monitors anpasst. Dazu friert VSync die Game-Engine ein oder puffert die Frames, bis der Bildschirm bereit ist, den nächsten Frame anzuzeigen.

Anders ausgedrückt: VSync bringt Ihren Grafikprozessor auf das gleiche Niveau wie Ihren Monitor, damit sie fein abgestimmt zusammenarbeiten. Wenn es korrekt implementiert ist, eliminiert es Screen Tearing vollständig und sorgt für flüssigeres, gleichmäßigeres Gameplay.

Weitere Vorteile

VSync kann auch in anderen Anwendungen nützlich sein, insbesondere bei alten Spielen, wo der Prozessor die grafischen Anforderungen bei weitem übertrifft. Da moderne CPUs/GPUs für Vintage-Spiele viel zu leistungsstark sind, rendern sie alte Szenen mit extrem hohen Bildraten.

Das kann zu Überhitzung führen, da der Prozessor extrem schnell hunderte Frames pro Sekunde erzeugt. VSync kann dies abfangen, indem es die FPS auf die Bildwiederholrate des Monitors begrenzt und so die Grafikkarte entlastet.

Nachteile

Das Aktivieren von VSync bringt auch eigene Probleme mit sich –

Eingabeverzögerung (Input Lag)

Wenn die GPU aufhört, mehr Frames an den Monitor zu senden, können Ihre Eingaben – Mausklicks und Tastendrücke – leicht verzögert werden. Diese Verzögerungen sind oft nicht wahrnehmbar, aber bei Spielen, die schnelle Reflexe erfordern, können sie die Immersion brechen.

Zudem, wenn Sie Szenen betrachten, die extreme Grafikressourcen benötigen und die Frame-Rate unter die Bildwiederholrate fällt, senkt der Grafikprozessor sie weiter, um sich den Vorlieben des Monitors anzupassen. In solchen intensiven Momenten wird ein stärkerer Framerate-Abfall (und damit eine verzögertere Reaktion) registriert.

Verschiedene Methoden wie Triple Buffering wurden entwickelt, um dieses Problem zu beseitigen, sind aber nicht für jeden zugänglich. Es gibt auch andere Techniken, um solche Lags zu minimieren, aber Sie sollten wissen, dass VSync Ihre Aktionen weniger reaktionsschnell machen kann als ohne.

Judder (Ruckeln)

VSync kann auch bei Filmen und Videos zu Artefakten führen, da diese meist mit 24–30 FPS aufgezeichnet werden – deutlich niedriger als herkömmliche Monitor-Frameraten. Werden solche Filme auf einem 60-Hz-Monitor abgespielt, verpasst der Videoplayer häufig den Monitor-Deadline, wodurch Zwischensequenzen etwas schneller als üblich angezeigt werden. Dies führt zu einem ruckelartigen Effekt (Judder).

Moderne Formen von VSync

VSync ist eine über ein Jahrzehnt alte Technik. In den letzten Jahren haben Grafikhersteller effektivere Methoden entwickelt, die die Grenzen von VSync überwinden. Die bekanntesten sind:

Smooth VSync

Smooth VSync wurde von NVIDIA speziell entwickelt, um Stottern zu minimieren, wenn VSync aktiviert und SLI (Scalable Link Interface) aktiv ist. SLI ist ein paralleles Verarbeitungsprogramm für Grafiken, das die Rechenleistung erhöht.

Im Gegensatz zu herkömmlichem VSync, das die Frameraten zwangsweise schnell zwischen der Bildwiederholrate und der halben Bildwiederholrate (z. B. zwischen 60 Hz und 30 Hz) oszillieren lässt, sperrt Smooth VSync die nachhaltigste Framerate Ihres Spiels. Er erhöht die Framerate nur, wenn die Spielleistung die Monitorrate übersteigt.

Obwohl Smooth VSync die durchschnittliche Framerate Ihres Spiels senkt, verbessert und strafft es das gesamte visuelle Erlebnis.

Adaptive VSync

Entwickelt von NVIDIA, ermöglicht Adaptive VSync das Rendern von Frames (auf intelligente Weise) über das NVIDIA Control Panel. Es ist ausschließlich für GPUs ab der GT-600-Serie verfügbar.

Adaptive VSync bekämpft sowohl Screen Tearing als auch Framerate-Stottern. Es aktiviert VSync, wenn die Framerate die Bildwiederholrate des Monitors übersteigt (um Tearing zu vermeiden), und deaktiviert es, wenn die FPS unter die Bildwiederholrate fällt (um Stottern zu minimieren).

G-Sync

G-Sync ist eine weitere proprietäre adaptive Synchronisationsmethode von NVIDIA, die Screen Tearing eliminiert. Sie lässt die Bildwiederholrate des Monitors an die Framerate der Grafikkarte anpassen (statt dass sich der Grafikprozessor an den Monitor anpasst).

Damit ein Monitor G-Sync nutzen kann, muss er mit einer von NVIDIA vertriebenen G-Sync-Technologie ausgestattet sein. Das Unternehmen arbeitet mit den meisten LCD-Panel-Herstellern zusammen, um eine breite Palette an High-Speed-Panels (von 75 Hz bis 360 Hz) auf den Markt zu bringen.

NVIDIA behauptet, dass Geräte mit G-Sync-Technologie lebensechtes HDR, kinoreife Farben, atemberaubenden Kontrast und ultraschnelles Gameplay ohne Stottern, Tearing oder Input Lag bieten.

FreeSync

2015 veröffentlichte AMD mit FreeSync seine eigene adaptive Synchronisationstechnologie für LCDs, um gegen NVIDIAs G-Sync anzutreten. Sie ist kostenlos, lizenzfrei und hat keine Leistungseinbußen.

Bildquelle: AMD

FreeSync funktioniert, indem es die Bildwiederholrate des Monitors dynamisch an variable Frameraten anpasst. Genauer gesagt: Der Monitor zeigt das aktuell empfangene Bild so lange an, bis ein neuer Frame in den Framebuffer der Grafikkarte geliefert wird. Dann wird das neue Bild sofort transportiert.

Diese einfache Technik bietet extrem niedrige Monitor-Latenz und ein ruckelfreies Seherlebnis. Sie verbessert auch die Akkulaufzeit, indem sie die Bildwiederholrate des Panels senkt, wenn keine neuen Bilder empfangen werden.

Der Standard unterstützt Bildwiederholraten zwischen 9 Hz und 240 Hz. Da er automatisch per Plug-and-Play aktiviert werden kann, ist er für den Endnutzer und das Betriebssystem transparent.

Enhanced Sync

Quelle: AMD

Anstatt die maximale Framerate auf die Bildwiederholrate des Monitors zu begrenzen, hebt AMDs Enhanced Sync die Framerate auf, um Latenz zu verringern – im Austausch für leichtes Tearing.

Wenn die Grafikkarte nicht mit der Geschwindigkeit der Monitor-Bildwiederholrate Frames ausgeben kann, priorisiert diese Methode reduziertes Stottern gegenüber der Beseitigung von Tearing. Obwohl sie die mit VSync verbundenen Probleme nicht vollständig löst, verbessert sie Leistungsfähigkeit und Konsistenz. Zudem funktioniert sie mit jedem Display, egal ob es FreeSync unterstützt oder nicht.

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Sollte man es an- oder ausschalten?

Die Antwort hängt von der Präferenz und dem konkreten Einzelfall ab.

Wenn Ihre GPU mehr Frames produziert, als Ihr Monitor verarbeiten kann, kann dies Screen Tearing und übermäßige Hitze verursachen. In diesem Fall sollten Sie VSync entweder über Ihre GPU-Einstellungen oder die Software des Programms aktivieren.

Wenn Ihr Monitor jedoch mehr Frames darstellen kann, als die GPU erzeugt, gibt es wenig Grund, VSync aktiviert zu lassen.

Sie sollten es auch deaktivieren, wenn Ihr Spiel einen grafisch intensiven Höhepunkt erreicht und die Framerate unter die Bildwiederholrate des Bildschirms fällt. Denn in solchen Fällen versucht VSync automatisch, diese plötzliche Änderung auszugleichen, was zu Performance-Lags führt.

VSync ein- und auszuschalten ist sehr einfach – Öffnen Sie das NVIDIA Control Panel, wählen Sie 3D-Einstellungen verwalten, und unter dem Reiter Globale Einstellungen finden Sie eine Liste von Funktionen. Scrollen Sie zu Vertikale Synchronisation und wählen Sie Ein/Adaptiv. Das war’s.

Wenn Sie einen AMD-Prozessor verwenden, finden Sie ähnliche Optionen in den Radeon-Einstellungen. Es gibt auch die Möglichkeit, Ihre Präferenzen auf einzelne Spiele anzuwenden.

Nun, da Sie die Vor- und Nachteile von VSync kennen und wissen, wie einfach es ist, es ein- oder auszuschalten, lohnt es sich, beide Optionen auszuprobieren. Sie sollten auch prüfen, ob Ihr Grafikprozessor zusätzliche Funktionen bietet. Adaptive VSync beispielsweise ist darauf ausgelegt, das Beste aus beiden Welten zu liefern.

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Häufig gestellte Fragen

Verbessert VSync die Bildschirmauflösung?

VSync beeinflusst weder die Auflösung noch die Farb-/Helligkeitswerte des Monitors. Es ist ausschließlich dafür designed, Screen Tearing zu eliminieren und ein flüssiges Seh- und Spielerlebnis zu bieten.

Kann VSync die FPS erhöhen?

VSync kann weder die Bildwiederholrate des Monitors noch die FPS erhöhen. Im Gegenteil: Es begrenzt die FPS auf die Bildwiederholrate des Monitors und entlastet die GPU.

Ist VSync gut für Fortnite?

Fortnite ist ein schnelles, actionreiches Spiel. Wenn Sie einen Standard-60-Hz-Monitor haben, kann die Aktivierung von VSync Ihr Spielerlebnis deutlich verbessern (durch Synchronisation der Monitor- und Grafikkarten-Aktualisierungszyklen). Dasselbe gilt für andere beliebte Spiele wie Minecraft, Overwatch und Quake Champions.

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Wie viel Lag fügt VSync hinzu?

Im Allgemeinen führt die Aktivierung von VSync zu höherer Eingabelatenz, die Deaktivierung zu niedrigerer. Laut einer Studie (an drei Spielen: Super Meat Boy, Left 4 Dead 2 und Sleeping Dogs) ergibt das Einschalten von VSync im Vollbildmodus ohne FPS-Begrenzung eine Eingabelatenz von bis zu 7,5 Frames. Das Ausschalten von VSync im Vollbildmodus ohne Framerate-Begrenzung ergibt eine Eingabelatenz von nur 1,33 Frames.