Nvidia „G-Sync“ im Praxistest: Grafikkarte und Monitor im Gleichschritt

Nvidia G-Sync

G-Sync soll die Vorteile von V-Sync an und V-Sync aus vereinen und die Nachteile ausmerzen. Wie das gelingt, klärt der Folgeabschnitt.

Funktionsweise

Nvidias G-Sync soll wie aktiviertes V-Sync „Tearing“ verhindern, ohne den Input Lag durch das Verzögern oder mehrfache Darstellen von Bildern zu erhöhen.

Der Trick: G-Sync-Monitore arbeiten nicht mehr mit einer festen, sondern mit einer variablen Bildwiederholfrequenz, die sich nach der Grafikkarte richtet: wenn die Grafikkarte 50 Bilder pro Sekunde liefert, läuft der Monitor mit 50 Hertz. Sind es 40 FPS, liegen beim Display 40 Hz an.

In der Praxis bedeutet das: die Grafikkarte stellt einen Frame fertig, danach sendet sie das Bild an den Monitor und teilt zugleich mit, dass es dargestellt werden kann. Erst auf diesen Befehl hin leitet der Monitor einen Refresh-Zyklus ein. Danach pausiert das Panel und wartet, bis das nächste Frame von der Grafikkarte kommt – und erst dann findet der nächste Refresh statt.

Tearing durch das gleichzeitige Darstellen mehrerer Bilder in einem Refresh-Zyklus und Stottern durch das Aufschieben von Bildern werden durch G-Sync effektiv verhindert. Auch der Input-Lag sinkt. Allerdings ist er höher als bei abgeschaltetem V-Sync, da die Frames nicht immer sofort nach der Fertigstellung dargestellt werden können. Denn ist der Monitor gerade noch damit beschäftigt, den letzten Frame zu zeichnen, lässt er die Ausgabe eines weiteren nicht zu – andernfalls würden sich Konditionen wie bei V-Sync aus einstellen, inklusive Tearing.

Durch die Synchronisation zwischen Grafikkarte und Monitor treten auch Phänomene wie in Anno 2070 nicht mehr auf. Kann die Grafikkarte bei einem 60-Hz-Monitor mit G-Sync die 60 FPS nicht mehr halten, fällt die Framerate nicht automatisch auf 30 FPS zurück, sondern nur auf den Wert, den die Grafikkarte maximal liefern kann. Denn immer dann, wenn ein Bild fertig ist, kann der Monitor es übernehmen.

Die nachfolgende Tabelle stellt die Funktionsweise der drei besprochenen Modi gegenüber.

Betriebsmodus	Grafikkarte liefert Bild	Teilbilder	Frameraten limitiert	Auswirkung auf Input Lag	Proprietäre Technik erforderlich
V-Sync an	Zu jeder Aktualisierung des Bildschirms	nein	Auf Hertz des Monitors	Ja, wenn FPS über oder unter Hertz	nein
V-Sync aus	Sobald fertiggestellt	ja	nein	nein	nein
G-Sync	Sobald fertiggestellt, wenn möglich	nein	Auf max. Hertz des Monitors	Wenn Monitor beschäftigt ist und prinzipiell unterhalb von 30 FPS, oberhalb max. Hertz*	ja
* Siehe Limitierungen von G-Sync auf der Folgeseite

Limitierungen

G-Sync funktioniert nicht unterhalb von 30 FPS. Liegt die Geschwindigkeit oberhalb der Bildwiederholfrequenz des Monitors, arbeitet G-Sync identisch zu V-Sync.

Die untere Grenze ist eine manuell gesetzte. Würde G-Sync auch unterhalb funktionieren, würde der Monitor in Szenen, in denen weniger als 30 Bilder pro Sekunde berechnet werden, seltener als 30 Mal pro Sekunde den Bildschirm aktualisieren. Der Bildschirm würde zu flimmern beginnen. Bei unter 30 FPS liefert ein G-Sync-Rechner alle 1/30 s = 32 ms ein Bild an den Monitor – bei unter 30 FPS mitunter dasselbe Bild wie vorher –, das daraufhin sofort dargestellt wird, während der Monitor weiterhin mit 30 Hz betrieben wird. Bei einem Rechner mit V-Sync arbeitet der Monitor hingegen weiterhin mit 60 Hz und die Grafikkarte sendet alle 16,7 ms ein Bild an den Monitor – häufiger als bei G-Sync dasselbe Bild wie das vorherige. Kommt der 3D-Beschleuniger über die Grenze von 30 FPS, wird bei G-Sync die Bildwiederholfrequenz wieder angepasst.

Die obere Grenze ist technisch bedingt. Liefert die Grafikkarte mehr FPS als der Monitor Hertz aufweist, limitiert der Monitor. Die Aufforderungen der Grafikkarte, ein fertiges Bild sofort auszuliefern, kann er nicht mehr nachkommen, da die Abfolge zu eng getaktet ist. Die Grafikkarte muss – wie bei V-Sync an – mit der Aussage warten und rendert zwischenzeitlich bereits am nächsten Frame. Sie wird bei FPS = Hertz gedeckelt.

Hardwarevoraussetzungen

G-Sync ist eine proprietäre Nvidia-Technik, die nur auf GeForce-Grafikkarten läuft. AMD bleibt außen vor. Konkret setzt die Technik eine Kepler-GPU (ab GeForce GTX 600) voraus, die SLI unterstützt. Das bedeutet, dass eine GeForce GTX 650 Ti Boost mit G-Sync umgehen kann, eine GeForce GTX 650 Ti jedoch nicht.

Darüber hinaus muss der Monitor G-Sync unterstützen. Für den Asus VH248QE wird es ein Upgrade-Kit geben, ansonsten muss ein neuer Monitor her. Es wird entsprechende Produkte von Asus, BenQ, Philips und ViewSonic geben – zur CES 2014 Anfang Januar in Las Vegas sollen Partner verkündet werden. Ab Januar sollen dann auch erste Modell im Handel erhältlich sein. Wie teuer die Geräte werden ist derzeit noch unklar. Doch wird der Aufpreis nicht gering ausfallen.

Der Monitor muss über ein DisplayPort-Kabel angesteuert werden, DVI sowie HDMI können mit G-Sync nicht umgehen. G-Sync-Monitore arbeiten auch mit AMD-Grafikkarten oder GPUs anderer Hersteller zusammen, funktionieren dann jedoch nur wie klassische Displays mit einer festen Bildwiederholfrequenz.