Vsync ist eine Option, die Sie in den meisten PC-Videospielen^{(PC video games)} und manchmal sogar in anderen Anwendungen sehen werden. Aber was ist Vsync ? Was tut es? Soll man es ein- oder ausschalten? 

Die Antwort darauf ist kompliziert, aber sobald Sie den Zweck von Vsync verstanden^(Vsync) haben, wissen Sie, wann Sie es einschalten oder ausschalten müssen.

Was ist Vsync?

Das erste, was Sie wissen müssen, ist, dass Ihr Monitor jede Sekunde eine bestimmte Anzahl diskreter Bilder anzeigen kann. Dies wird als Aktualisierungsrate bezeichnet^{(refresh rate)} , die angibt, wie oft der Monitor das Bild auf dem Bildschirm mit etwas Neuem vollständig aktualisieren kann.

Falls Sie es noch nicht wissen, die Illusion bewegter Bilder auf einem Bildschirm entsteht durch die schnelle Anzeige einer Folge von Standbildern. Jedes Bild zeigt das Motiv in einem anderen Zeitabschnitt. Die meisten Filme, die Sie sich im Kino ansehen, werden mit 24 Bildern pro Sekunde gedreht. Sie sehen also 24 Zeitabschnitte, die innerhalb jeder Sekunde angezeigt werden. 

Es gibt auch viele Inhalte, die mit 30 und 60 Bildern pro Sekunde aufgezeichnet werden. Aufnahmen von Action-Kameras^{(Action camera)} werden beispielsweise typischerweise mit 60 Bildern pro Sekunde aufgenommen.

Je mehr einzigartige Frames in einer Sekunde angezeigt werden können, desto glatter und schärfer erscheint die Bewegung. Ihr Gehirn fügt die Einzelbilder zusammen und nimmt es als bewegtes Bild wahr.

In einem Computersystem bereitet die GPU (Grafikverarbeitungseinheit) Frames vor, die an die Anzeige gesendet werden sollen. Wenn die Anzeige jedoch nicht bereit für einen neuen Frame ist, weil sie noch am Zeichnen des vorherigen arbeitet, kann dies zu einer Situation führen, in der Teile verschiedener Frames gleichzeitig angezeigt werden. Vsync soll diese Situation verhindern, indem es die Frames von der GPU mit der Aktualisierungsrate des Monitors synchronisiert.

Typische Aktualisierungsraten

Die häufigste Bildschirmaktualisierungsrate ist 60 Hz. Das heißt, 60 Aktualisierungen pro Sekunde. Die meisten Computermonitore und Fernseher bieten mindestens so viel. 

Sie können auch Computermonitore mit einer Vielzahl von Bildwiederholfrequenzen^{(refresh rates)} kaufen , darunter: 75 Hz, 120 Hz, 144 Hz, 240 Hz und 300 Hz. Es kann auch andere seltsame Zahlen geben, aber diese sind typisch, wobei höhere Bildwiederholraten außerhalb spezialisierter Spielsysteme seltener sind. 

Fernseher sind fast alle 60-Hz-Geräte, wobei 120-Hz -Geräte jetzt zusammen mit der neuesten Generation von Spielkonsolen, die diese Bildwiederholfrequenz unterstützen, auf den Mainstream-Markt kommen.

Anpassen der Bildraten^(Frame) an die ^(Rate)Bildwiederholfrequenz^(Rates)

Die Bildwiederholrate des Bildschirms muss nicht genau mit der Bildrate des Inhalts übereinstimmen. Wenn Sie beispielsweise ein Video mit 30 Bildern pro Sekunde auf einem 60-Hz-Display abspielen, müssen Sie nur zwei identische Bilder mit 60 Hz anzeigen, was insgesamt 30 eindeutige Bilder ergibt. 

24-fps-Material stellt eine Herausforderung dar, da 24 nicht sauber in 60 unterteilt werden kann. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu lösen. Einige Bildschirme verwenden eine Form der Videokonvertierung, die als „Pulldown“ bekannt ist und die Diskrepanz auf Kosten der Ausführung des Inhalts mit einer etwas anderen Geschwindigkeit als beabsichtigt ausgleicht. 

Viele moderne Displays können auch auf unterschiedliche Bildwiederholfrequenzen umschalten. So kann ein Fernseher auf 48 Hz oder sogar 24 Hz umschalten, um eine perfekte Synchronisation mit 24-fps-Filmmaterial zu erhalten. 120-Hz- Fernseher^(TVs) müssen dies nicht tun, da 24 gleichmäßig durch 120 geteilt wird.

Wann Sie Vsync verwenden sollten

Bei Videospielen werden Frames nicht so geordnet produziert wie bei Film oder Video. Ohne Limiter versuchen CPU , GPU und Spiel-Engine, so viele Frames wie möglich zu erzeugen. Da die Arbeitslast, die die Spiel-Engine auf diese Komponenten ausübt, jedoch variieren kann, kann die Bildrate schwanken.

Wie oben erwähnt, wenn die GPU Frames sendet, die nicht mit der Aktualisierungsrate des Monitors synchron sind, erhalten Sie diesen verräterischen Screen-Tearing - Look, bei dem verschiedene Teile des Bildes nicht ausgerichtet sind.

Wenn Sie Vsync aktivieren , sendet Ihre GPU nur einen anzuzeigenden Frame, wenn der Monitor bereit ist, einen neuen Frame zu zeichnen, wodurch auch die Rate, mit der Frames gerendert werden, effektiv begrenzt wird. Aber dies kann tatsächlich ein weiteres Problem verursachen, das sich aus der Art und Weise ergibt, wie Frames „gepuffert“ werden. Als Nächstes besprechen wir zwei gängige Arten der Frame-Pufferung.

Double- versus Triple- Buffered Vsync

Ein „Puffer“ ist ein Speicherbereich, der als Wartebereich zum Lesen bestimmt ist, wenn ein anderes Gerät oder ein anderer Prozess dafür bereit ist. Wenn Ihre GPU einen Frame rendert, wird er in einen Puffer geschrieben. Dann liest der Bildschirm den Rahmen aus diesem Puffer, um ihn zu zeichnen. 

Sogenanntes „Double Buffering“ ist heute die Regel. Es gibt zwei Puffer, die abwechselnd als „vorderer“ und „hinterer“ Puffer fungieren. Das Display zeichnet den Frame aus dem vorderen Puffer, während die GPU in den hinteren Puffer schreibt. Dann tauschen die beiden Puffer die Rollen und der Vorgang wiederholt sich.

Ohne Vsync können die beiden Buffer jederzeit getauscht werden. Es ist also möglich, dass der Bildschirm einen Teil jedes Puffers im Frame zeichnet, was zu einem Tearing führt. Wenn Sie Vsync einschalten, verschwindet dieses Tearing. Wenn es der GPU jedoch nicht gelingt, das Schreiben in den Hintergrundpuffer in 1/60 Sekunde abzuschließen, wird dieser Frame übersprungen. Das ergibt effektive 30 Bilder pro Sekunde. 

Wenn Ihr Computer nicht konstant 60 Bilder pro Sekunde rendern kann, werden Sie wahrscheinlich entweder gesperrte 30 fps oder wild schwingende Bildraten zwischen 30 und 60 erleben.

Triple-Buffering fügt einen zweiten hinteren Puffer hinzu, was bedeutet, dass immer ein Bild bereit ist, um in den vorderen Puffer verschoben zu werden, wodurch ungerade Zahlen wie 45 oder 59 Bilder pro Sekunde auf einem 60-Hz-Bildschirm möglich sind. Wenn Sie die Möglichkeit haben, ist Triple-Buffering immer eine gute Option.

Verbesserte Vsync-Typen

Grafikkartenhersteller kämpfen weiterhin mit Screen Tearing und anderen Artefakten, die durch Screen Tearing verursacht werden. Jeder große Hersteller hat fortgeschrittene Versionen von Vsync entwickelt^(Vsync) , die versuchen, alle Vorteile ohne die Nachteile zu bieten.

Nvidia hat AdaptiveSync und FastSync , jedes mit seinem eigenen intelligenten Ansatz für Vsync . Ersteres schaltet Vsync nur ein, wenn die Bildrate eines Spiels gleich oder höher als die Bildwiederholfrequenz ist. Sollte es darunter fallen, wird Vsync deaktiviert, wodurch die Pufferlatenz eliminiert wird. Die letztere Lösung ist besser, da sie eine dreifache Pufferung ermöglicht und die höchste Bildrate ohne Tearing bietet.

AMD hat Enhanced Sync , das ist wie AdaptiveSync .

Vsync versus variable Aktualisierungsrate

Es gibt eine leistungsstarke Alternative zu Vsync , die als variable Aktualisierungsrate bekannt ist. Nvidias Technologie ist als G-Sync bekannt und AMD hat FreeSync entwickelt , aber es kostenlos und offen für jedermann gemacht.

Beide Technologien lassen den Monitor und die GPU so miteinander kommunizieren, dass Frames mit nahezu fehlerfreier Präzision synchronisiert werden. Mit anderen Worten, alle Nachteile von Vsync werden hier angesprochen. 

Die wichtigste Einschränkung ist, dass der Monitor selbst die Technologie unterstützen muss. Es ist selten, Monitore zu finden, die beide Standards unterstützen, aber Nvidia hat kürzlich nachgegeben und FreeSync- Unterstützung für bestimmte Monitore hinzugefügt. Sie können auch versuchen, FreeSync auf Monitoren zu aktivieren, die nicht auf der Whitelist von Nvidia stehen, aber die Ergebnisse sind in einigen Fällen möglicherweise nicht gut.

Fassen wir also zusammen, was Sie über die Verwendung von Vsync^(Vsync) wissen müssen :

• Wenn Ihr Spiel keine Bildrate gleich oder über der Bildwiederholfrequenz Ihres Monitors aufrechterhalten kann, aktivieren Sie die dreifache Pufferung oder verringern Sie die Bildwiederholfrequenz.
• Wenn Ihre GPU eine fortgeschrittenere Version von Vsync anbietet^(Vsync) , lohnt es sich, sie auszuprobieren.
• G-Sync und FreeSync sind wünschenswerte Alternativen zu Vsync, wenn Sie Zugriff darauf haben.
• Wenn Sie ein Minimum an Input-Lag für kompetitives Gaming wünschen, schalten Sie Vsync aus und leben Sie mit dem Tearing des Bildschirms, wenn die variable Aktualisierung nicht verfügbar ist.

Das sind die Grundlagen dessen, was Vsync ist. Gehen Sie jetzt raus und haben Sie Spaß mit einem tränenfreien Spielerlebnis.

What Is Vsync and Should You Use It?

Vsync is an option that yоu’ll see in most PC video games and sometimes even in other applications. But what is Vsync? What does it do? Should you switch it on or off? 

The answer to this is complicated, but once you understand the purpose of Vsync you’ll know when to switch it on or leave it off.

What Is Vsync?

The first thing you need to know is that your monitor can show a certain number of discrete images every second. This is known as the refresh rate, which is how many times the monitor can completely refresh the image on-screen with something new.

If you don’t already know, the illusion of moving pictures on a screen is created by rapidly displaying a sequence of still images. Each image shows the subject in a different slice of time. Most movies you watch in the cinema are filmed at 24 frames per second. So you see 24 slices of time shown within each second. 

There’s also plenty of content recorded at 30 and 60 frames per second. Action camera footage, for example, is typically recorded at 60 frames per second.

The more unique frames that can be shown in one second, the smoother and sharper motion appears. Your brain merges the frames together and perceives it as a moving picture.

In a computer system, the GPU (graphics processing unit) prepares frames to be sent to the display. However, if the display isn’t ready for a new frame because it’s still working on drawing the previous one, it can cause a situation where parts of different frames are displayed at the same time. Vsync is meant to prevent this situation, by syncing the frames from the GPU to the refresh rate of the monitor.

Typical Refresh Rates

The most common display refresh rate out there is 60Hz. That is, 60 refreshes per second. Most computer monitors and televisions offer at least this much. 

You can also buy computer monitors in a variety of refresh rates, which include; 75Hz, 120 Hz, 144 Hz, 240 Hz and 300 Hz. There may be other oddball numbers as well, but these are typical, with higher refresh rates being rarer outside specialized gaming systems. 

Televisions are almost all 60 Hz units, with 120 Hz sets now entering the mainstream market along with the latest generation of gaming consoles that support that refresh rate.

Matching Frame Rates to Refresh Rate

The refresh rate of the screen doesn’t have to match the frame rate of the content exactly. For example, if you’re playing 30 frames per second video on a 60Hz display, then you just need to display two identical frames at 60Hz, totaling 30 unique frames. 

24fps footage poses a challenge, since 24 does not divide neatly into 60. There are different ways to solve this. Some screens use a form of video conversion known as a “pulldown” that compensates for the mismatch at the cost of running the content at a slightly different speed than intended. 

Many modern displays can also switch to different refresh rates. So a TV might switch to 48 Hz or even 24 Hz to get perfect synchronization with 24fps footage. 120Hz TVs don’t have to do this, since 24 divides evenly into 120.

When to Use Vsync

With video games, frames aren’t produced in such an ordered fashion as with film or video. Left without any limiters, the CPU, GPU, and game engine try to produce as many frames as possible. However, since the workload that the game engine puts on these components can vary, the frame rate may fluctuate.

As mentioned above, when the GPU is sending frames that are not in sync with the monitor’s refresh rate, you’ll get that tell-tale screen tearing look where different parts of the image don’t line up.

When you activate Vsync, your GPU only sends out a frame to be displayed when the monitor is ready to draw a new frame, also effectively limiting the rate at which frames are rendered. But this can actually cause yet another issue that results from how frames are “buffered”. Next, we’ll discuss two common types of frame buffering.

Double- Versus Triple- Buffered Vsync

A “buffer” is a region of memory that’s designated as a waiting area to be read when some other device or process is ready for it. When your GPU renders a frame, it’s written to a buffer. Then the screen reads the frame from that buffer to draw it. 

So-called “double buffering” is the norm today. There are two buffers, taking turns to act as the “front” and back” buffer. The display draws the frame from the front buffer, while the GPU writes to the back buffer. Then the two buffers switch roles and the process repeats.

Without Vsync, the two buffers can be swapped at any time. So it’s possible that the screen will draw part of each buffer in the frame, which results in tearing. When you switch Vsync on, that tearing does go away. However, if the GPU doesn’t manage to finish writing to the back buffer in 1/60th of a second, that frame is skipped. This results in an effective 30 frames per second. 

Unless your computer can consistently render 60 frames per second, you’re liable to experience either a locked 30fps or wildly swinging framerates snapping between 30 and 60.

Triple-buffering adds a second back buffer, which means that there’s always a frame ready to be swapped to the front buffer, making it possible to have odd numbers such as 45 or 59 frames per second on a 60 Hz screen. If you’re given the option, triple-buffering is always a good option.

Enhanced Vsync Types

Graphics card makers continue to grapple with screen tearing and other artifacts caused by screen tearing. Each major manufacturer has come up with advanced versions of Vsync that try to offer all the benefits without the drawbacks.

Nvidia has AdaptiveSync and FastSync, each with their own intelligent approach to Vsync. The former only switches on Vsync if a game’s frame rate is equal or higher than the refresh rate. Should it drop below that, Vsync is disabled, eliminating buffer latency. The latter solution is better as it enables triple buffering and provides the highest frame rate without tearing.

AMD has Enhanced Sync, which is like AdaptiveSync.

Vsync Versus Variable Refresh Rate

There’s a powerful alternative to Vsync known as variable refresh rate. Nvidia’s technology is known as G-Sync and AMD has developed FreeSync, but have made it free and open for anyone to use.

Both technologies let the monitor and GPU talk to each other in such a way that frames are synced with near flawless precision. In other words, all drawbacks of Vsync are addressed here. 

The main caveat is that the monitor itself has to support the technology. It’s rare to find monitors that support both standards, but Nvidia has recently relented and added FreeSync support for certain monitors. You can also attempt activating FreeSync on monitors not whitelisted by Nvidia, but the results may not be great in some cases.

So let’s summarize what you need to know about using Vsync:

• If your game cannot sustain a frame rate equal to or above your monitor’s refresh rate, enable triple buffering or lower the refresh rate.
• If your GPU offers a more advanced version of Vsync, it’s worth trying out.
• G-Sync and FreeSync are desirable alternatives to Vsync if you have access to them.
• If you want the minimum of input lag for competitive gaming, switch off Vsync and live with the screen tearing, if variable refresh is unavailable.

Those are the basics of what Vsync is. Now get out there and have some fun with a tear-free gaming experience.

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