Neue Technologien bringen meist nicht nur Verbesserungen mit sich, so auch im Falle der HDMI-2.1-VRR-Funktion, die sich über eine Xbox Series X oder Playstation 5 aktivieren lässt. Voraussetzung für VRR ist, dass dieses HDMI-2.1-Feature vom angeschlossenen Fernseher unterstützt werden muss. Vergleichbare Funktionen, die vor allem mit PC-Grafikkarten eine tragende Rolle spielen, lauten AMD Freesync und Nvidia G-Sync.
Da das Ergebnis mit einem kompatiblen Fernseher in allen drei Fällen meist identisch ausfällt, verzichten wir an dieser Stelle auf abschweifende Erklärungen und konzentrieren uns auf die generellen Vorteile und Probleme. Normale Videosignale halten einen festgelegten Takt ein, beispielsweise 24, 30, 50 oder 60 Hz. Mit einer typischen Videosignalausgabe ist eine korrekte Wiedergabe durch den Fernseher problemlos möglich. Anders verhält es sich bei Videospielen: Schwankt die Anzahl der in Echtzeit berechneten Bilder, kommt es zu Rucklern oder zerfransten Bildern bei schnellen Bewegungen, da die Anzahl der berechneten Bilder nicht mit der Signaltaktung übereinstimmt.
Spielehersteller sollten deshalb auf eine stabile Bildberechnung achten und FPS-Schwankungen unbedingt vermeiden. VRR bringt mehr Flexibilität ins Spiel: Bildschwankungen werden in Echtzeit vom Display verarbeitet. Somit verarbeitet der Fernseher exakt das, was von der Grafikeinheit zu jedem Zeitpunkt bereitgestellt werden kann. VRR steht für Variable Refresh Rate, also eine dynamisch arbeitende Aktualisierungsrate. Die Signaltaktung entspricht dabei im Idealfall der tatsächlichen Bildanzahl pro Sekunde. Wie viele Bilder pro Sekunde berechnet werden können, ist je nach Spielsituation und Hardware-Leistung höchst unterschiedlich.
Die FPS-Angabe innerhalb der OSD-Anzeige von Fernsehern kann dabei in die Irre führen, da beispielsweise eine 40-FPS-Berechnung als 80-Hz-Signal angezeigt werden kann. Grund hierfür ist die LFC-Funktion (Low Framerate Compensation), die bei zu niedriger Bildanzahl pro Sekunde die vorhandenen Frames doppelt ausgibt, um innerhalb des idealen adaptiven Bildfrequenzspektrums zu bleiben. LFC ist bei Sonys VRR-Lösung der PS5 aktuell nur bei Spielen aktiv, die einen VRR-Patch aufweisen. Playstation-Games ohne VRR-Patch lassen sich im VRR-Modus anzeigen, können bei niedriger FPS-Anzahl aber die gleichen Bildruckler aufweisen wie bisher. Generell sollten Sie sich keiner Illusion hingeben, wenn mit eingeschalteter VRR-Option der Fernseher plötzlich die doppelte FPS/Hertz-Anzahl anzeigt: Die tatsächliche FPS-Anzahl lässt sich meist nur mit PC-Software eindeutig bestimmen.
Neue Probleme durch HDMI-2.1-VRR
VRR kann nicht nur Anzeigeprobleme lösen, sondern auch neue Probleme schaffen. Beispielsweise können dunkle Bildbereiche oder Konturen bei Kameraschwenks zum Flackern neigen. Als Beispiel dient hier Halo Infinite auf der Xbox Series X im Zusammenspiel mit aktuellen OLED- und LED-LCD-Fernsehern und HDMI-2.1-VRR. Mit VRR zeigt bereits der Intro-Screen ein Bildflackern und dies in SDR- oder HDR-Qualität.
Das Problem betrifft nicht nur OLED-TVs, sondern der VRR-Flackereffekt tritt auch mit LED-LCDs auf. Selbst wenn moderne Fernseher den dynamischen Bildfrequenzabgleich beherrschen, schwankt der Gamma-Abgleich meist in Abhängigkeit von der Signalfrequenz. Wechselt dieser abrupt hin und her entsteht ein Flackereffekt. Bei einigen LED-LCDs kann VRR sogar unterbinden, dass das kontraststeigernde Local Dimming zum Einsatz kommt, sodass mit VRR-Signalen ein schwächerer Bildkontrast erzielt wird.
Der VRR-Flackereffekt
Solange die tatsächliche Bildanzahl pro Sekunde nur leicht schwankt, ist kein VRR-Flackereffekt erkennbar, weshalb Sie mit aktuellen VRR-Fernsehern problemlos die meisten Spiele mit Xbox Series X, Playstation 5 oder PCs genießen können, ohne auf Flackereffekte zu stoßen. Probleme entstehen erst, wenn große FPS-Schwankungen auftreten und genau diesen Effekt provoziert Halo Infinite durch abrupte Bildfrequenzwechsel.
Übergänge zwischen flüssigen Spielszenen und Zwischensequenzen in einer kinoähnlichen Bildfrequenz können ebenfalls VRR-Flackereffekte auslösen und mit PCs lässt sich sehr schnell ein Ungleichgewicht aus zu geringer Hardwareleistung und zu hohen Grafikvoreinstellungen herstellen, was die Bildfrequenz in Spielen ebenfalls auf eine Berg- und Talfahrt schickt. Nebeneffekte wie ein Gamma-Shift (Über- oder Unterbelichtung insbesondere von dunklen Bildbereichen) lassen sich durch entsprechende TV-Einstellungen kompensieren, doch um ein VRR-Flackern zu vermeiden, muss die Quelle richtig eingestellt werden.
Die Lösung für das HDMI-2.1-VRR-Problem
Die einfachste Lösung ist, auf VRR, Freesync oder G-Sync zu verzichten, sobald ein Flackereffekt auftritt, aber dadurch wird der variable Bildfrequenzabgleich deaktiviert und es können beispielsweise Ruckler in Spielen auftreten. Die bessere Lösung stellt ein gezielter Abgleich durch die Signalquelle dar. Ein VRR-Flackereffekt ist ein eindeutiges Zeichen dafür, dass die maximale Signaltaktung (z. B. 120 Hz) und die tatsächliche Bildanzahl pro Sekunde zu stark auseinanderklaffen und die Hardware mit enormen FPS-Unterschieden zu kämpfen hat. Das Beispiel Halo Infinite zeigt: Wer eine 120-Hz-VRR-Signalausgabe anstrebt, der sollte in den Spieleinstellungen unter Video den Performance- bzw. Leistungsmodus wählen, um mit Xbox Series X eine entsprechende 120-FPS-Ausgabe gewährleisten zu können.
Dank eines aktuellen Patches sind in den Videoeinstellungen nun eindeutige Beschreibungen wie 120 Hz zu sehen. In dieser Kombination wird das VRR-Flackern nahezu eliminiert. Das VRR-Flackern tritt auf, sobald der Qualitätsmodus des Spiels innerhalb einer 120-Hz-VRR-Signalausgabe angewählt wird. Im Qualitätsmodus werden lediglich ca. 60 FPS gerendert. Um ein VRR-Flackern im Qualitätsmodus des Spiels zu unterbinden, ist es notwendig, die Videosignaltaktung zu limitieren, indem im Systemmenü der Xbox die Bildausgabe auf 60 Hz begrenzt wird. Das VRR-Flackern kann somit indirekt als eine Möglichkeit genutzt werden, um die FPS-Anzahl harmonischer auf die Bedürfnisse des VRR-Fernsehers abzustimmen.
Dieser Artikel erschien in der Ausgabe 03/2022 der HDTV. Dort finden Sie auch andere interessante Artikel und Tests, rund um das Thema Technik & Innovation. Hier geht es zum aktuellen Heft!
Text/Bilder: Autor: Christian Trozinski; Bilder: Auerbach Verlag, LG, Microsoft
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