TV-Geräte werden längst nicht nur zum Konsumieren des TV-Programms sowie Filmen oder Serien auf Disc oder als Stream genutzt. Auch das Spielen von Videospielen ist seit vielen Jahren eine beliebte Verwendung der immer größer werdenden Displays.
Wenn Du auch zu den Zockern gehörst, die gerne mit einer Xbox, PlayStation oder eine der anderen Spielekonsolen auf dem Markt auf dem Fernseher spielen, solltest Du beim Kauf eines neuen TVs auch auf die spielerelevante Ausstattung achten. Hierzu zählen neben der Auflösung und einem guten Bild der Input Lag sowie ein spezieller Spielemodus. Beides erklären wir Dir an dieser Stelle.
Welche Verzögerungen gibt es bei Videogames?
Betrachtet man die gesamte Kette, kann man jedoch noch weitere Verzögerungen entdecken, wie die folgende Grafik aufzeigt. Beginnt man bei der Konsole, ergibt sich ein Ablauf mit Verzögerungen an verschiedenen Stellen.
- Die Konsole berechnet ein Frame bzw. eine Videoszene und gibt sie über den Videoausgang, z.B. dem HDMI-Ausgang an einen Fernseher weiter. Theoretisch kommt es auch bei der Übertragung über das Kabel zu einer winzigen Verzögerung, die lassen wir jetzt aber der Einfachheit halber weg.
- Der Ferseher empfängt das Videosignal über den HDMI-Port und verarbeitet dieses weiter. Wenn das Bild nicht die native Auflösung des Panels hat, muss mindestens ein Upscaling stattfinden, so dass der gesamte Bildschirm ausgefüllt wird. Je nach Einstellung und Bildmodus findet eine Optimierung über den Bildprozessor statt und das Bild wird dargestellt. Wenn die Zwischenbildberechnung aktiv ist, müssen sogar einige Frames zwischengepuffert werden, um eben genau die Zwischenbilder zu berechnen. Hier spricht man vom Input Lag beim Fernseher.
- Der Mensch, der das Spiel am Fernseher spielt, sieht das Bild und hat wiederrum eine gewisse Reaktionszeit (am Beispiel des Straßenverkehrs wird von ca. 0,2 bis 0,3 Sekunden gesprochen). Der Spieler reagiert dann mit dem Drücken von Tasten auf dem Gamepad oder anderen Eingabegeräte
- Das Gamepad selber hat ebenfalls eine Verbindung zur Konsole. Die Technik funktioniert so, dass die Konsole das Gamepad regelmäßig abfragt, ob eine Taste gedrückt wurde. Zwischen diesen Abfrageintervallen kommt es dann entsprechend auch zu einer Verzögerung. Ab hier schließt sich der Kreis, indem die Konsole die Eingabe verarbeitet und das neue Frame berechnet.
Es kommt also an vielen verschiedenen Stellen zu einer Verzögerung. Neben dem Input Lag des Fernsehers hat beispielsweise auch der Controller einen gewissen Einfluss auf die Eingabegeschwindigkeit. Beispielsweise werden USB-Controller regelmäßig über den USB-Port gepollt, ob eine Eingabe vorliegt. Die kürzeste Taktung liegt laut Loïc WydD Petit von inputlag.science bei 1 ms. In einem Artikel für medium.com hat er seine Testmethodik für das Testen der Verzögerungen bei Controllern beschrieben.
Einen weiteren Vergleich verschiedener Controller hat Halfway_Dead in reddit aufgeführt. Eine interessante Erkenntnis ist, dass ein drahtlos verbundener Controller schneller als ein kabelgebundener Controller sein kann. Details kannst Du im reddit-Beitrag zum Controller-Vergleich nachlesen.
Controller input lag comparison (more info in the comments) from RocketLeague
Wofür ein Spielemodus bei Fernsehern?
Den Gaming Mode oder Game Mode (bzw. zu Deutsch Spielemodus) gibt es seit Anfang 2010 bei immer mehr TV-Geräten. Dieser Modus ist speziell für Videospiele entwickelt. Ist er aktiviert, werden verschiedene Prozesse der Bildoptimierung deaktiviert. Denn normalerweise passt ein Fernseher das hineinkommende Bildsignal noch hinsichtlich Kontrast, Sättigung und Skalierung sowie Bewegungsinterpolation an das Display-Panel an. Dieser Vorgang kostet aber eben Zeit, insbesondere wenn die Interpolation (Zwischenbildberechnung) aktiv ist. Dabei muss der Fernseher einige Frames analysieren, um ein passendes Zwischenbild zu errechnen.
Werden diese Helfer inaktiv gesetzt, mag das zwar dazu führen, dass das Bild gerade bei nicht hochaufgelösten Quellen nicht mehr ganz so gut ausschaut bzw. dargestellt wird, wie bei künstlichen Eingriffen durch verschiedene Prozesse des Fernsehers. Aber die Deaktivierung hat einen entscheidenden Vorteil, der gerade beim Spielen von Videogames wichtig ist. Die Bildverzögerung, auch Input Lag genannt, wird auf den bestmöglichen, sprich niedrigsten Wert heruntergefahren.
Das bedeutet, dass die Verzögerung der Darstellung durch den Fernseher so weit wie möglich minimiert wird. Dies ist gerade bei rasanten und actionreichen Games wichtig, da es hier durch einen zu hohen Input Lag zu Verzögerungen führen kann, die z. B. bei einem Online-Shooter durchaus zwischen Leben und Tod des virtuellen Alter Egos entscheiden können.
Da wir den Fokus auf TVs legen, ist für uns die nächste Frage interessant:
Was ist der Input Lag beim Fernseher?
Der Input Lag ist eine Verzögerung bei der Darstellung von einem Anzeigegerät wie einem Fernseher oder Monitor. Es beschreibt die Zeitspanne, die zwischen dem Zeitpunkt, an dem das Videosignal am Eingang des Gerätes ankommt, bis hin zu dem Moment, wo das Signal auf dem Display angezeigt wird.
Am gravierendsten ist dieses Problem bei Spielen. Nehmen wir das Beispiel eines Online-Shooter. Spielst Du auf einem TV-Gerät mit einem sehr hohen Input-Lag, siehst Du Kontrahenten erst eine bestimmte Zeitspanne später nach ihrem eigentlichen Erscheinen, sprich der Berechnung ihrer Position durch die CPU und Ausgabe durch die GPU der Spielekonsole. In dieser Zeit kann Dich der Gegner bereits ins Visier und unter Beschuss genommen haben. Denn zu der Dauer der Darstellung kommt zudem noch die persönliche Reaktionszeit, die ebenfalls unterschiedlich ausfällt. Bei Filmen ist dies nicht ganz so gravierend – es sei denn, dass die Tonwiedergabe über einen AV-Receiver nicht mehr synchron ist mit den Darstellungen auf dem Bildschirm.
Außerdem wirkt sich ein hoher Input Lag bei Spielen, die eine schnelle Reaktion erfordern, negativ aus. Du siehst beispielsweise etwas (verzögert) auf dem Bildschirm und reagierst darauf über die Eingabe am Gamepad. Jedoch ist die Konsole schon einige Frames weiter, so dass Deine Reaktion eben auch verzögert ankommt. Das Spielen fühlt sich in so einem Fall komisch an, irgendwie schwammig, da Du das Gefühl hast, dass die Konsole nicht rechtzeitig reagiert.
Es gilt also: je geringer der Input Lag ist, desto vorteilhafter ist dies bei schnellen Videospielen. Denn umso schneller kannst Du auf Geschehnisse reagieren. Besonders schnell reagierende Fernseher wie der Samsung Q70R erreicht einen Wert von um die 13 ms im Gaming Mode. Vergleicht man diesen Wert mit den gut 70 ms im Kino-Modus, bei dem alle Bildverbesserer auf Hochtouren arbeiten, ist dies ein deutlicher Gewinn. Die Darstellung wird etwa siebenmal weniger verzögert.
Beispiele für Input Lag Werte
Je nach eingestelltem Bildmodus kann man unterschiedliche Werte für den Input Lag feststellen. Beispielsweise hat der Samsung RU7179 im Kino Modus eine Verzögerung von etwa 90 ms. Aktiviert man den Gaming Modus sinkt der Input Lag auf ca. 10 ms.
Der Full Array Local Dimming TV Q70R von Samsung hat im Filmmodus einen deutlich kleineren Input Lag von ca. 68 ms; im Spielemodus beträgt sie hingegen 13 ms, also etwas mehr als der RU7179. Dafür bringt der Q70R aber auch die Möglichkeit einer qualitativen Verbesserung des Bildes mit einer Zwischenbildberechnung (bei Samsung Motion Plus genannt) mit. Der Input Lag steigt dabei auf etwa 42 bis 45 ms, liegt aber noch deutlich unter dem Input Lag im Film-Modus.
Am Beispiel des LG UM7500 kannst Du die Messung des Input Lags sehen: er beträgt im Kino Bildmodus über 100 ms. Im Spielemodus sind es nur noch knapp 11 ms.
Nachdem Du jetzt die Screenshots und die Beispiele für verschiedene Input Lags bei Fernsehern gesehen hast, kannst Du jetzt nachlesen, wie diese Messwerte zustande kommen.
Wie wird der Input Lag gemessen?
Die Hersteller von TV-Geräten geben in aller Regel keinen offiziellen Wert für den Input Lag mit oder ohne Spielemodus aus. Stattdessen muss dieser durch Tests bei Musterexemplaren oder gekauften Geräten von externen Testern (wie zambullo.de) oder anderen Einheiten bestimmt werden.
Hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten. Der einfachste Weg ist, dass ein PC über einen Grafikkartenausgang an den Fernseher angeschlossen wird. Auf diesem wird ein Timer mit einer Anzeige für tausendstel Sekunden gestartet und dann ebenso auf dem Fernseher ausgegeben. Schießt man nun ein Foto von beiden Anzeigen, zeigen sie unterschiedliche Werte an. Die Differenz ist allerdings nicht der ganz genaue Input Lag des TV-Gerätes, also die Verzögerung des Fernsehers bei der Darstellung. Denn es ist durchaus möglich, dass auch der PC eine Differenz bei der Ausgabe über die externen Ausgänge aufweist.
Aus diesem Grund gibt es spezielle Tools. Führend ist der Leo Bodnar Input Lag Tester. Hierbei handelt es sich um ein kleines Gerät, der ein weißes Blitzlicht mit 1080p bei 60Hz mit RGB-Signal per HDMI ausgibt. Eine Fotodiode im gleichen Gerät misst dann den Unterschied zwischen dem Versenden des HDMI-Signals und der Reaktion des TV-Gerätes.
Allerdings werden bei Tests in der Regel verschiedene Input-Lag-Werte gemessen bzw. ausgegeben, z. B. für SDR- und HDR-Content oder für verschiedene Auflösungen und Bildwiederholungsraten. Zudem werden, wenn VRR (siehe unten) unterstützt wird, auch hierfür Messwerte bestimmt. Hier benötigt der Leo Bodnar Input Lag Tester weitere Hilfsmittel, die den Testaufbau verkomplizieren. Tools wie der HDFury Linker müssen das Bildsignal erst in 4K hochrechnen und HDR-Metadaten hinzufügen, um z. B. den Input Lag für 4K-HDR-Signal zu bestimmen.
Um dieses Problem zu umgehen, haben die Tester-Kollegen wie rtings.com eigene Tools entwickelt. Das Funktionsprinzip ist hier allerdings immer noch recht ähnlich. Es werden also ebenfalls Lichtblitze ausgegeben, diese mit einer Fotodiode gemessen und die zeitliche Verzögerung berechnet.
Letztendlich ist das aber nur die schnöde Theorie der Zeitmessung. Viel spannender ist die Frage:
Wie wirkt sich der Spielemodus auf die Bildqualität aus?
Werden die technischen Bildoptimierer durch den Gaming Mode ausgeschaltet, verschlechtert sich das Bild im Vergleich zu einem Cinema Mode meist sichtbar.
Vicent Teoh von hdtvtest.co.uk hat in einem Video die Unterschiede bei einem Samsung Q90R QLED und einem LG C9 OLED TV mit und ohne Spielemodus verglichen.
Unter anderem werden beim LCD-Panel des Q90R Details schlechter erkennbar. Besonders auffällig ist dies bei hellen Inhalten auf dunklem Untergrund (z. B. ein Sternenhimmel), also bei großen Kontrastunterschieden von direkt nebeneinander liegenden Elementen.
Auch der Schwarzwert ist weniger überzeugend und wird eher wie in dunkles Grau. Insgesamt strahlen Farben weniger und werden matter dargestellt, die Farbsättigung ist geringer. Ein weiterer Effekt ist das Auftreten von Blooming. Das bedeutet, dass helle Dinge wie ein scharfkantiges Rechteck vor einem dunklen Hintergrund weniger akkurat getrennt dargestellt wird. Die hellen Bereiche strahlen in die dunkle Umgebung hinein, sodass keine scharfe Kante mehr am Übergang vorhanden ist. Auch Artefakte bei schnellen Bewegungen können stärker ausgeprägt sein. Grund ist genau die Optimierung auf eine möglichst geringe Verzögerung: der Bildprozessor hat einfach zu wenig Zeit, das Video zu analysieren und entsprechend zu optimieren.
In dem Vergleich zwischen dem Samsung Q90R und dem LG C9 zeigt sich, dass die Verschlechterung der Bildqualität aber auch von der Bildschirmtechnologie sowie dem jeweiligen Gerät ab. So zeigten sich die oben beschriebenen Effekte auf einem QLED-TV von Samsung recht deutlich. Dies liegt unter anderem an der Technik des Local Dimming. Auf einem OLED-TV von LG waren hingegen kaum Unterschiede in der Bildqualität auszumachen.
Hier sorgt das OLED-Panel selbst für die gute Bildqualität, sodass keine großen Einbußen hinzunehmen sind. Der QLED-TV Q90R von Samsung schafft nur ohne aktivierten Game Mode eine vergleichbare Qualität in der Darstellung – dann aber mit einem zig-mal höheren Input Lag. Im Gaming-Mode lag er bei beiden Geräte um die 15 ms, ohne beim Q90R bei 70 ms und beim C9 bei 50 ms. Der Gaming Mode funktioniert also bei den beiden genannten Modellen hinsichtlich der Reduzierung des Input Lags wunderbar – allerdings mit unterschiedlichen Auswirkungen auf die Qualität der Darstellung.
Neben dem Input Lag gibt es noch weitere wichtige Features, die im Feature-Set von HDMI 2.1 eingeführt wurden, u.a. die Variable Refresh Rate.
Was ist Variable Refresh Rate?
Die Variable Refresh Rate (VRR) ist eine HDMI-Funktion. Sie ist, genauso wie der Input Lag, für Gamer interessant und sollte idealerweise bei einem für Videospiele genutzten Fernseher vorhanden sein.
VRR funktioniert vergleichbar wie AMDs Freesync und Nvidias G-Sync, die Gamer möglicherweise vom PC kennen. Das Feature ermöglicht eine variable Bildwiederholungsrate der Anzeige, sprich dem TV-Panel. Sie wird mit der Bildausgabe des Wiedergabemediums, also der GPU einer Spielekonsole, synchronisiert.
Was dies genau für Vorteile bietet, lässt sich am besten an einem Beispiel erklären. Geht es in der Szenerie gerade hoch her, hat der Grafikchip der Konsole viel zu tun. Da kann es bei der Berechnung schon einmal zu Einbrüchen bei der Framerate, also der Anzahl der Bilder pro Sekunde (frames per second, fps) kommen. Ist die von der GPU wiedergegebene Wiederholungsrate geringer als die des Fernsehers (bzw. sind beide Werte keine Vielfache mehr voneinander), hat dies unschöne Grafikfehler zur Folge. Unter anderem kann Frame Tearing bzw. Screen Tearing entstehen. Hierbei kommt es zu verwischten Bildern und damit Schlieren bei der Wiedergabe von Bewegungen. Auch eine Verschlechterung des Input Lags kann die Folge sein.
VRR ist dafür da, dies zu verhindern. Verschlechtert sich die Framerate der GPU der Spielekonsole aufgrund von hohen Rechenanforderungen, verringert die HDMI-Technologie eine Anpassung der Bildwiederholungsrate des Fernsehers.
Damit Du von dieser Bildverbesserung bzw. Verringerung von Bildfehlern – und damit einer Verbesserung des Spieleerlebnisses – profitieren kannst, müssen zwei Dinge erfüllt sein. Zum einen muss Dein Fernseher VRR unterstützen. Und zum anderen muss auch die Spielekonsole VRR beherrschen. Dies ist aktuell nur bei der Xbox One der Fall. Die PlayStation 4 unterstützt kein VRR. Es ist aber davon auszugehen, dass bei der Ende 2020 folgenden neuen Generation von Xbox und PlayStation dann beide großen Wettbewerber diese Technik unterstützen.
Am Beispiel des Samsung Q70R kannst Du über die „Einstellungen des Spielemodus“ ein Untermenü öffnen, bei dem Du die FreeSync Option aktivieren kannst.
Wie wird der Gaming Modus aktiviert?
Bei Samsung Fernsehern gibt es zwei Möglichkeiten, den Spielemodus zu aktivieren: über das Bild-Menü oder direkt im Homescreen.
Der Menüpunkt lautet „Spielemodus“ und Du kannst nur zwischen ein und aus wählen. Hast Du vorher den Bildmodus Film eingestellt, wirst Du direkt eine Änderung bei der Farbgebung sehen können.
Bei LG TVs findest Du die Einstellung des Spielemodus direkt bei der Auswahl des Bildmodus selber. Hierfür gehst Du in das Menü, wählst die Option Bild, danach Einstellungen für den Bildmodus und suchst dann den Bildmodus Spiel. Der Input Lag reduziert sich dabei spürbar auf einen deutlich niedrigeren Wert.
Fazit
Wer gerne rasante und actionreiche Videospiele an einer modernen Spielekonsole zockt, sollte sich unbedingt einen Fernseher mit Gaming Mode bzw. Spielemodus zulegen. Die Vorteile haben wir ausführlich erklärt. Allerdings solltest Du nicht nur darauf achten, dass ein Gaming Modus vorhanden ist. Denn wie wir geschildert haben, gibt es durchaus größere Unterschiede bei der Bildqualität in diesem speziellen Spielemodus zwischen den einzelnen Herstellern und Technologien.
Der Vorteil des geringeren Input Lags wiegt deutlich schwerer. Zumal die Hersteller bei der Minimierung der Verzögerung bei der Bildwiedergabe in den vergangenen Jahren rasante Fortschritte gemacht haben. Samsung und LG bieten bereits seit einiger Zeit einen sehr geringen Input Lag im Gaming Mode. Sony ist hier 2020 ebenfalls nachgezogen und konnte deutliche Verbesserungen erzielen.
Ein guter Spiele-TV verzeichnet mittlerweile im Gaming Mode einen Input Lag von um die 10 ms. In anderen Modi liegt die Verzögerung hingegen meist bei 50 ms bis hin zu 110 ms. Im Idealfall lassen sich die Einstellungen auch an die eigenen Wünsche anpassen, um einen guten Kompromiss aus Input Lag und Bildqualität zu erzielen.
Spielst Du gerne Videospiele auf einer Xbox oder PlayStation, erwägst vielleicht sogar den Kauf der neuen Konsolengeneration Ende 2020, solltest du beim Neukauf eines TVs also unbedingt auf einen Gaming Mode und minimale Input Lags achten. Zudem sollte das Gerät idealerweise auch VRR und ALLM unterstützen, um das Beste aus Deinem Spielerlebnis herauszuholen.
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