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Screen-Tearing: Definition und Problembehandlung

Vermutlich haben es die meisten Gamer schon irgendeinmal selbst mit eigenem Auge sehen können: Das Bild, das auf dem Bildschirm dargestellt wird, wirkt gleichsam „zerrissen“ oder „zerhackt“. Dieses Phänomen wird in der Fachsprache „Screen-Tearing“ genannt, was man ins Deutsche mit „Zerreißen des Bildschirms“ wiedergeben könnte. Aber keine Angst: Screen-Tearing ist weder ein Anzeichen, dass am Bildschirm oder am Computer etwas kaputt ist.

screen tearing

Gorodenkoff/shutterstock.com

Die Ursache dieses Effekts liegt ganz grob gesprochen vielmehr darin, dass sich die einzelnen Komponenten – meist Grafikprozessor (GPU) und Bildschirm – nicht völlig synchron verhalten. Um die Ursache und das Entstehen des „Screen-Tearing“-Effekts besser verstehen zu können, ist es notwendig, sich zunächst einen Überblick darüber zu verschaffen, wie die Darstellung eines bewegten Bildes am Bildschirm überhaupt zustande kommt.

Warum und wann kommt es zum Screen-Tearing?

Die Frage, wieviele FPS in welcher Qualität tatsächlich auf dem Bildschirm dargestellt werden, entscheidet sich im Grunde genommen durch drei limitierende und ausschlaggebende Faktoren: Die GPU (Grafikprozessor), den Monitor und das Medium selbst, das dargestellt werden soll (Film,Videospiel usw.). Im Idealfall verhalten sich diese drei Faktoren synchron bzw. sind aufeinander abgestimmt. Ein Beispiel einer solchen Idealsituation: Der Bildschirm ist in der Lage 60 Bilder pro Sekunde darzustellen – er besitzt also eine Bildwiederholrate bzw. Auffrischungsrate (Refresh-rate) von 60 Bildern pro Sekunde (= 60 Hertz bzw. 60hz).

Ebenso ist die GPU in der Lage, verlässlich und konstant 60 FPS des Videospiels pro Sekunde zu rendern, also 60 Bilder pro Sekunde zu berechnen und an den Monitor weiterzuleiten. Und auch das Videospiel kann in 60 FPS dargestellt werden. In einem solchen Idealfall haben sich also die drei wesentlichen Komponenten bei der Darstellung einer flüssigen Bewegung am Monitor auf 60 FPS „geeinigt“: es werden genauso viele „Frames“ gerendert und an den Monitor geliefert, wie dieser pro Sekunde darstellen kann – ein idealer Ablauf, den es in der Praxis aber nicht immer gibt, zumal Gamer gerne so viele FPS wie nur möglich am Bildschirm sehen möchten und zumal bei anspruchsvollen Videospielen mit maximalen Details und maximaler Auflösung die Bildrate auch schon mal leicht unter die 60 FPS fallen kann. Der Idealfall einer immer konstanten Bildrate wird also in der Praxis nach oben und nach unten hin durchbrochen.

Die möglichen Ursachen

Zum Screen-Tearing kommt es nun dadurch, dass auf dem Bildschirm auf einer Bildschirmhälfte noch das Frame „x“ dargestellt wird, während auf der übrigen Bildschirmhälfte schon das nächste Frame „x+1“ zu sehen ist. Das passiert dann, wenn die GPU bereits ein weiteres Frame an den Bildschirm gesendet hat, obwohl dieser dafür noch nicht bereit ist. Es kollidieren dann sozusagen zeitlich gesehen zwei Frames bei der Darstellung am Bildschirm und die Folge ist eine Art „Doppeldarstellung“ zweier verschiedener Frames, die versuchen sich zeitgleich den Bildschirm zu teilen.

Diese Teilung kann vom Beobachter bzw. vom Gamer deutlich durch eine Art „Riss“ auf dem Bildschirm wahrgenommen werden, nämlich an der Stelle, wo die Darstellung des einen Frame mit der Darstellung des nächsten zusammenstößt. Die zwei Frames werden also nur fragmentarisch am Bildschirm dargestellt, weil sie sich den Bildschirm zeitgleich teilen müssen. Dadurch wirkt das Bild „zerrissen“. Und genau dieses Geschehen wird als Screen-Tearing bezeichnet.

ego shooter gaming

guteksk7/shutterstock.com

Wie kann Screen-Tearing vermieden bzw. behoben werden?

Ein Grund für das Auftreten von Screen-Tearing kann in einer falschen Einstellung der Bildschirmauflösung liegen. Ist die native Bildschirmauflösung des Monitors höher als die tatsächliche Auflösung der dargestellten Frames, kann dieser Umstand aufgrund einer überschießenden Bildrate zu Screen-Tearing führen. Die Lösung liegt hier in der Anpassung der Auflösung der wiedergegebenen Bilder. Auftretende Screen-Tearing-Effekte können manchmal auch durch ein Update des Grafikkarten-Treibers behoben werden, da ein mangelhaft optimierter GPU-Treiber Ursache für Screen-Tearing sein kann. Ebenso kann das Aktivieren oder Deaktivieren des „Game-Mode“ im Windows-Betriebssystem eventuell auftretendes Screen-Tearing beseitigen. Im aktivierten Game-Mode werden alle laufenden Prozesse zugunsten des Videospiels optimiert.

Weitere Tipps

Zudem wurden einige Technologien entwickelt, um dem Screen-Tearing-Effekt entgegenzuwirken: Zu nennen wäre hier zunächst Nvidia‘s VSync (vertikale Synchronisation). Mit der Einstellung „VSync on“ wird die Bildrate der GPU nach oben hin begrenzt und der Bildwiederholrate des Bildschirms angepasst. Damit wird eine überschießende Bildrate der GPU vermieden, die Ursache für ein Screen-Tearing sein kann. Mit VSync wird daher die GPU „gezwungen“ nur in einem ganz bestimmten Takt Frames an den Monitor zu senden.

Allerdings kann bei VSync eine Art „Bild-Stottern“ (Stuttering) auftreten, nämlich dann, wenn die GPU das neue Bild (Frame x+1) noch nicht fertig gerendert hat, aber der Monitor, der auf eine konstante Bildwiederholrate eingestellt ist, bereits das nächste Frame verlangt; in diesem Fall überspringt der Monitor das noch nicht fertig gerenderte Frame (x+1) und geht direkt zum nächsten Frame (x+2) über. Das Frame „x+1“ fällt „unter den Tisch“ und dies nimmt der Beobachter als Bild-Stottern bzw. „Ruckeln“ war.

Screen-Tearing: GSync & Co.

Seit einigen Jahren wird in einigen Bildschirmen (Monitore und TVs) eine Technik implementiert, die eine variable bzw. adaptive Bildwiederholrate ermöglicht. Dabei gleicht sich die Bildwiederholrate des Bildschirms dynamisch an diejenige des ausgebenden Geräts an. Das verhindert nicht nur Screen-Tearing, sondern führt im Allgemeinen zu einer flüssigeren und gleichmäßigeren („Ruckeln“ wird dadurch auch vermieden) Darstellung der Frames. Bei Nvidia heißt diese Technologie „GSync“ im Fall von AMD „FreeSync“, wobei auch GPUs von Nvidia den FreeSync-Standard unterstützen. Auf die Diskussion, welcher Standard in der Praxis die bessere Umsetzung liefert, kann an dieser Stelle nicht eingegangen werden.

Bewegte Bilder am Monitor: Das Daumenkino für Gamer

Als bewegtes Bild wird eine rasche Abfolge mehrerer Bilder (eines Bewegungsablaufs) bezeichnet, durch deren Anzeige für den Betrachter der Eindruck einer flüssigen Bewegung entsteht. Vielleicht haben diesen Effekt viele schon in ihrer Kindheit selbst ausprobiert: Malt man ein Strichmännchen in die Ecke eines Büchleins und verändert man bei jeder neuen Darstellung auf der nächsten Seite die Position der Händchen und Beinchen des Männchens ein wenig, hat man beim zügigen Durchblättern der Ecken den Eindruck, als ob sich das Strichmännchen tatsächlich bewegen würde (im Deutschen sind dafür die Bezeichnungen „Taschenkino“ oder „Daumenkino“ gebräuchlich).

Nach genau dem gleichen Prinzip funktioniert die Darstellung flüssiger Bewegungsabläufe in Videos, Computerspielen oder sonstigen Animationen auf einem Bildschirm: Bewegungsabläufe werden in Einzelbilder unterteilt und so schnell am Bildschirm wiedergegeben, dass der Betrachter den Eindruck einer flüssigen Bewegung erhält.

So wichtig sind FPS

Für den Film genügen dabei im Regelfall schon 24 Bilder pro Sekunde (Frames per Second = FPS) um dem menschlichen Auge den Eindruck eines flüssigen und realistischen Bewegungsablaufes zu vermitteln. In Videospielen gibt man sich mit den 24 FPS nicht zufrieden, denn hier interagiert der Beobachter ja mit dem Dargestellten; der Zeitabstand zwischen einer Eingabe (bspw. durch eine Mausbewegung) und der Auswirkung am Bildschirm soll so gering gehalten werden wie möglich. Viele FPS ermöglichen also nicht nur einen kompetitiven Vorteil im Spiel gegen andere, sondern vermitteln auch einen runderen und flüssigeren Bewegungsablauf.

Ein „Mehr“ bedeutet für das Spielerlebnis bzw. Eindruck des Betrachters aber nicht immer alles! Das gilt auch für FPS – entscheidend für die Qualität des Spielerlebnisses ist nicht nur die Anzahl der Frames, die pro Sekunde dargestellt werden, sondern vor allem auch ihre Qualität (Detailschärfe, Auflösung und ob die Frames auch einwandfrei dargestellt werden) und die Regelmäßigkeit ihrer Wiedergabe. Werden einzelne Frames nur unzureichend dargestellt, fallen einige „unter den Tisch“ und werden am Bildschirm nicht wiedergegeben oder überschneiden sich einzelne Bilder, dann kann dadurch das Spielerlebnis weit mehr darunter leiden als durch eine niedrige Bildrate.

Ein Kommentar

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