Falls ihr euch schon einmal intensiv mit dem Thema Computerbildschirm auseinandergesetzt habt, sei es aus reiner Neugier, oder weil ihr euch einen echten Gaming-Boliden auf den Schreibtisch stellen wolltet, werdet ihr über einige wichtige Eckdaten gestolpert sein.
Das richtige Panel zum Beispiel: Soll es TN, VA oder IPS sein? Und dann ist da auch noch die Größe: Reichen 24 oder 27 Zoll, sollen es 32 Zoll oder gar noch mehr sein? Das Format spielt ebenfalls eine Rolle: 16:9, 21:9 oder 32:9?
Nicht zuletzt ist auch die Bildwiederholrate entscheidend, die mit Hertz (Hz) angegeben wird: Da waren früher 60 Hz, also 60 Bilder, die pro Sekunde vom Monitor dargestellt werden können, guter Standard. Heute gibt es bereits Geräte mit 360 Hertz. Erst vor Kurzem machte sogar eine Meldung zu einem Prototyp mit satten 500 Hz die Runde.
Typischerweise findet sich bei Spielern aber irgendwas zwischen 60 und 120, allerhöchstens 240 Hz. Ein beliebte und oft gesehene Bildwiederholrate ist zudem 144 Hz. Doch woher kommt eigentlich diese auf den ersten Blick recht krumme Zahl?
Der Grundstein wurde vor über 100 Jahren gelegt
Um diese Frage zu klären, müssen wir erst einen Blick weit zurück in die Geschichte des Films werfen. Denn die Basis aller Bildwiederholraten ist die Zahl an Einzelbildern pro Sekunde, die für Kinofilme verwendet werden. Bereits in den 1920er-Jahren wurden 24 Bilder pro Sekunde (Hertz) als internationaler Standard festgelegt.
Das war damals der Kompromiss aus gleichzeitig ausreichend vielen Bildern, um nicht als Flackern oder Flimmern wahrgenommen zu werden, und möglichst geringen Kosten für das teure Filmmaterial. Auch heute werden Filme normalerweise noch in 24p aufgenommen.
Fernseh-Standards und Stromnetzfrequenz
Allerdings gibt es auch Projekte, die in deutlich flüssigeren 60 Bildern pro Sekunde gefilmt werden. Wobei das oftmals als zu weich befunden wird – Stichwort: Soap-Opera-Effekt. Das Fernsehprogramm hingegen wird generell in 50 (PAL) und 60 Bildern pro Sekunde (NTSC) ausgestrahlt. Das wiederum liegt daran, dass die typische Stromnetzfrequenz 50/60 Hz beträgt und das technisch daher einfacher umzusetzen war.
Zwar wurden und werden Inhalte vom heimischen Fernseher in der Regel mit 60 Bildern pro Sekunde wiedergegeben, dabei handelte es sich in früheren Jahren allerdings nicht um echte Vollbilder, sondern um sogenannte Halbbilder. Vielleicht habt ihr in diesem Zusammenhang schon einmal vom Halbbild- oder auch Zeilensprungverfahren gehört.
Das heißt, Inhalte wurden in 25p oder 30p aufgenommen, vom Fernseher jedoch auf ein bestimmte Art und Weise halbiert, sprich: eine Zeile eines Bildes wurde angezeigt, die nächste ausgelassen, und so weiter. Bei dem nächsten Halbbild wurde dann umgekehrt verfahren. Damit konnte sehr viel Bandbreite eingespart werden. Für das menschliche Auge ist das aber nicht wahrnehmbar, sodass wir den Eindruck haben, 50 oder 60 ganze Bilder zu sehen, obwohl es eigentlich nur 25 oder 30 Bilder sind.
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Eine Mischung aus Tradition und Limitierung
Nun haben wir die Ausgangsbasis für die wichtigsten Standards von heute: Die 50 und 60 Hz wurden direkt vom Fernsehen übernommen und die 24 Hz von der Leinwand. Dazu kommen die gerade eben genannten 25 und 30 Hz. Die meisten gängigen Standards sind schlicht ein Vielfaches davon:
- 75 Hz: 3 x 25 Hz
- 90 Hz: 3 x 30 Hz
- 100 Hz: 4 x 25 Hz, 2 x 50 Hz
- 120 Hz: 5 x 24 Hz, 4 x 30 Hz, 2 x 60 Hz
- 144 Hz: 6 x 24 Hz
Wozu wird überhaupt das Vielfache von 24 Hz und Co. verwendet? Werden Bildinhalte, beispielsweise Filme mit 24 Hz, auf einem 50 oder 60 Hz-Display wiedergegeben, kann das gerade bei langsamen Kameraschwenks zu unschönen Rucklern führen. Da 50/60 und 24 Hz in einem ungeraden Verhältnis zueinander stehen, musste sich die Filmindustrie besondere Tricks einfallen lassen, um das auszugleichen. Die Rede ist vom sogenannten Pulldown und Speed-Up:
- 3:2 Pulldown: Für die 60 Hz des amerikanischen NTSC-Formats kommt das 3:2-Pulldown-Verfahren zum Einsatz. Hier wird das Filmmaterial um 0,1 Prozent verlangsamt und anschließend auf 30 Hz gebracht, weshalb NTSC eigentlich gar nicht mit 24 Hz läuft, sondern mit 23,976 Hz. Dazu kommt wieder die Zwischenbildberechnung ins Spiel, wobei das erste Vollbild jeweils drei Halbbilder lang gezeigt wird, das zweite nur zwei Halbbillder lang (3:2), und so weiter. Das nehmen wir dann bei den besagten, langsamen Kameraschwenks als Ruckler wahr.
- PAL Speed-Up: Für die 50 Hz des europäischen PAL-Formats wird das Filmmaterial um fünf Prozent auf 25 Hz beschleunigt und anschließend einfach verdoppelt.
Moderne Fernseher sind in der Lage, Filmmaterial mittels Zwischenbildberechnung (Interpolation) in verschiedene Bildraten umzuwandeln. Ein Beispiel hierfür ist die TrueMotion-Technik von LG, die von vielen allerdings als zu weich empfunden wird. Auch hier ist die Rede vom Soap-Opera-Effekt.
Am aller einfachsten ist es daher, direkt von den 24 Hz der Filmindustrie auszugehen und jeweils Vielfache davon zu verwenden.
Der gute alte DVI-Anschluss
Die 144 Hz wurden aber nicht nur zu 144 Hz, weil sie ein Vielfaches von 24 Hz sind: Bevor sich HDMI und DisplayPort als Übertragungsstandards bei Computerbildschirmen durchgesetzt haben, war lange Zeit DVI Standard. Die Abkürzung steht für Digital Visual Interface. Folgende DVI-Standards gibt es:
- DVI-A: Übertragung findet rein analog statt
- DVI-D: Übertragung findet rein digital statt
- DVI-I: Kombiniert analog und digital in einem Anschluss
Von DVI-D und DVI-D gibt es zudem Single- und Dual-Link, wobei Dual-Link eine höhere Bandbreite zulässt. Pro Link kann der Pixeltakt zwischen 25 und maximal 165 MHz betragen. Daraus ergibt sich beispielsweise für 1.920 x 1.080 Pixeln (Full HD) und 60 Hz unter Single-Link: 1.920 x 1.080 x 60 = 124.416.000 Pixel pro Sekunde, sprich: rund 124 MHz Pixeltakt.
Unter Verwendung von Dual-Link sind so 120 Hz Bildwiederholrate möglich, da zweimal 124 MHz Pixeltakt anliegen können. Allerdings ist bis 165 MHz noch ordentlich Luft: So sind es bei 144 Hz zweimal 149 MHz. Wird dann noch das sogenannte Blanking mit einbezogen, reizen 144 Hz einen DVI-I- oder DVI-D-Dual-Link-Anschluss mit zweimal 165 MHz maximal aus.
Monitore mit extra-schnellen Bildwiederholraten
Blanking ist im Übrigen ein Begriff, der ebenfalls aus der Zeit der Röhrenmonitore stammt. Damit ist gemeint, dass eine Grafikkarte etwas mehr Bildinformationen an den Monitor sendet, als eigentlich dargestellt werden. Das liegt daran, dass der Elektronenstrahl immer etwas weiter läuft, als die dargestellte vertikale und horizontale Auflösung beträgt und er auch wieder zurück zum Ausgangspunkt muss, der ebenfalls etwas außerhalb des Darstellungsbereichs liegt.
Bei modernen Bildschirmen spielt das zwar keine Rolle mehr, dafür werden jedoch Audiosignale mit übertragen. Dennoch hat man sich darauf geeinigt, die 144 Hz aus Tradition und weil es eben ein Vielfaches von 24 Hz ist, einfach mitzunehmen.
Und was ist mit 165 oder 170 Hertz?
Gerade bei WQHD-Bildschirmen finden sich außerdem immer wieder Modelle mit 165 oder 170 Hz. Hier haben sich die Hersteller ganz schlicht von den Traditionen gelöst, direkt moderne Übertragungsstandards wie DisplayPort als Maßstab genommen und diese einfach weitestgehend ausgereizt. DisplayPort 1.2 (17,28 Gbps) lässt beispielsweise 165 Hz bei 2.560 x 1.440 Pixeln (16,3 Gbps) zu. Da hier immer noch etwas Spielraum bleibt, bieten solche Bildschirme gerne das Übertakten auf 170 Hz an, was je nach System auch gelingen kann.
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