G-Sync, FreeSync, Adaptive-Sync: Mehr Wunsch als Wirklichkeit
Das in den DisplayPort-Standard aufgenommene Adaptive-Sync soll störendes Tearing und nervendes Ruckeln verhindern. Doch bevor Gamer jetzt in Jubel ausbrechen: Die variable Synchronisation über große Frequenzbereiche bleibt für Monitore vorerst graue Theorie.
Die VESA (Video Electronics Standards Association) hat den DisplayPort-Standard kürzlich um das sogenannte Adaptive-Sync erweitert: Ab Version 1.2a des DisplayPort soll sich die Bildwiederholfrequenz von Displays automatisch an die Framerate der Grafikkarte anpassen. Dadurch muss das Display bei grafisch anspruchsvollen Sequenzen keine Einzelbilder doppelt anzeigen, wenn die Frames pro Sekunde (fps) einbrechen. Und es zerreißt auch kein Bild mehr, weil mitten im Bildaufbau ein neuer Frame ans Display geliefert wird.
Adaptive-Sync
Adaptive-Sync ist bereits seit 2009 Bestandteil des von der VESA standardisierten embedded DisplayPort (eDP). Der eDP soll die Panelelektronik in Mobilgeräten, also in Notebooks, Tablets und Smartphones steuern und die bislang übliche LVDS-Anbindung (Low-Voltage Differential Signaling) ersetzen. Allerdings scheint der eDP bislang keineswegs verbreitet. Er könnte in einigen Smartphones stecken, ob und wie viel er bereits in Notebooks genutzt wird, ist unklar.
Klar ist aber: In herkömmlichen Monitoren findet man den eDP gar nicht. Aktuell werden Grafiksignale in Monitoren per LVDS aufs Panel gegeben – unabhängig davon, ob man als Signaleingang am Monitor DVI, HDMI oder DisplayPort wählt. In LVDS ist die flexible Refresh-Rate jedoch nicht spezifiziert.
Laut VESA soll künftig der Internal DisplayPort (iDP) und für rein digitale Monitore der DDM (Direct Drive Monitor) die Weiterleitung der Videosignale zum Panel übernehmen. Geräte mit iDP oder DDM gibt es unseres Wissens noch nicht.
G-Sync und FreeSync
Technisch ähneln AMDs FreeSync und Nvidias G-Sync dem Adaptive-Sync der VESA. Bei Nvidia soll ein neuer Scaler im Monitor dafür sorgen, dass sich die Displays variabel takten lassen; diese Art der Synchronisation hatte der Hersteller erstmals im vergangenen Herbst vorgestellt. Für G-Sync passt Nvidia offenbar das vertikale Blanking-Intervall an (das aus dem Röhrenzeitalter stammt und dort Zeit für den Rücklauf des Elektronenstrahls einräumte); ganz genau erklärt der Grafikspezialist die Vorgehensweise nicht.
Die Nvidia-GPU soll sich über einen zusätzlichen Chip (oder ein nachrüstbares Modul) im Monitor mit dem Panel verständigen. Das Unternehmen steht nach eigenen Angaben mit Monitorherstellern in engem Kontakt, demnächst sollen erste G-Sync-kompatible Geräte erscheinen. Aber: Obgleich Nvidia dies schon vor geraumer Zeit angekündigt hat, gibt es bislang keinen einzigen G-Sync-Monitor zu kaufen.
Auch AMD will bei FreeSync das Blanking-Intervall als Teil der Bildlaufzeit variieren und so die Bildwiederholfrequenz insgesamt anpassen. AMD beruft sich dabei auf das Prinzip des Adaptive-Sync im DisplayPort 1.2a respektive eDP und iDP. Auf der CES hatte AMD erklärt, keine extra Hardware für FreeSync zu benötigen. Das hört sich gut an, ist aber nur die halbe Wahrheit: FreeSync-fähige Monitore gibt es derzeit nicht.
Man erwarte in sechs bis zwölf Monaten kompatible Geräte, hieß bei AMD. Es braucht sehr wohl spezielle Hardware – nämlich solche, die das Adaptive-Sync der VESA unterstützt. Gemeint ist damit nicht nur ein zu DisplayPort-1.2a kompatibles Gerät, sondern eines, das auch auf dem Weg vom Signaleingang bis zum Panel den iDP (in Monitoren) oder eDP (in Notebooks) nutzt. Bekannt ist uns kein solches Gerät.
Theorie und Praxis
Unabhängig von eDP, iDP oder DDM sind der flexiblen Synchronisation zwischen GPU und Display über das Blanking-Intervall Grenzen gesetzt – allzu lang darf es bis zum nächsten Ansteuern der Pixeltransistoren nicht dauern. Grund: Der Flüssigkristall verharrt nicht beliebig lange in einem einmal angestoßenen Zustand.
Insbesondere ein flinker Flüssigkristall, wie er in Gaming-Displays verwendet wird, fällt schnell zurück in seine Ausgangsposition – bei hohen Bildwiederholfrequenzen muss er das schließlich auch. Fährt man die Taktung des Panels auf beispielsweise 20 Hertz zurück, wird die Gate-Spannung der Pixeltransistoren nur alle 50 Millisekunden erneuert. Durch Leckströme sinkt in dieser Zeitspanne die Spannung an den Pixeltransistoren unter den für die exakte Ausrichtung des Flüssigkristalls nötigen Wert. Wenn der Flüssigkristall aber nicht in der gewünschten Position verharrt, verändert sich bis zum nächsten Refresh die Helligkeit der Bildpunkte – das Bild flirrt. Alternativ könnte man die gewünschte Stabilität entweder durch einen zähen Kristall erreichen oder durch einen großen Pixelkondensator, der das elektrische Feld am Pixel aufrecht erhält. Beides ist jedoch absolut kontraproduktiv für kurze Schaltzeiten.
Der Displayspezialist Sharp zeigte im vergangenen Jahr auf der DisplayWeek ein LCD, das sich mit nur 25 Hertz takten ließ. Hierfür nutzte Sharp die IGZO-Technik (Indium Gallium Zink Oxid), die sich durch besonders geringe Leckströme auszeichnet. IGZO ist bislang teuren Displays vorbehalten, in herkömmlichen Monitoren wird man die Transistortechnik vorerst kaum finden.
Dass AMD in sechs bis zwölf Monaten FreeSync-kompatible Monitore auftreibt, die sich intern über sehr große Frequenzbereiche takten lassen – der Hersteller nennt Bildwiederholfrequenzen von 36 bis 240 Hz, 21 bis 144 Hz oder gar 9 bis 60 Hz – scheint deshalb sehr optimistisch. Nvidia definiert für G-Sync mit 30 bis 144 Hz einen etwas schmaleren Frequenzbereich. Ohne adäquate (IGZO-)Elektronik im Display wird aber selbst das kaum fehler- beziehungsweise flickerfrei gelingen (uk)
