Gaming-Displays, TVs

Hertz und fps: Wie viel braucht man wirklich?

05.04.2021 06:00

Gaming-Monitore und TVs versprechen immer höhere Bildwiederholraten. 100, 120, 144 oder gar 240 Hertz werden geboten, je nach Kategorie. Mit dem passenden Zuspielgerät gepaart, soll das Bewegtbilder in ungeahnter Flüssigkeit aufs Display zaubern. Aber wie viel Hertz braucht man denn nun wirklich? Wir haben nachgeforscht.

In der Einheit Hertz misst man Frequenzen, hier die Bildwiederholfrequenz: Wie oft in der Sekunde ersetzt das Display das angezeigte Bild durch ein neues? Frames pro Sekunde (fps) nennt man die Zahl der Einzelbilder, die das Zuspielgerät in diesem Zeitraum an den Monitor schickt. Idealerweise decken sich diese beiden Werte.

Sind es weniger fps als Hertz oder liefert das Zuspielgerät stark schwankende fps, ruckelt es - egal, wie schnell der Bildschirm ist. Das will weder der Cineast noch der Gamer, man braucht also beides: einen Bildschirm mit genug Hertz und ein Zuspielgerät, das diese auch zu nutzen weiß. Und dann wäre da noch das angezeigte Material …

Die meisten Kinofilme werden mit 24 Bildern pro Sekunde aufgenommen. Das wird durch Dopplung auf 48 erhöht. Fernsehbilder haben 25 Einzelbilder, die in Halbbildern ausgewechselt werden, das ergibt 50 fps. Dazu passend operiert der hierzulande gängige PAL-Standard für TVs auch bei 50 Hertz.

Videomaterial wird interpoliert - „Halo-Effekt“ droht
Am 100-Hertz-Fernseher wird solches 50-fps-Material interpoliert, es werden also Zwischenbilder ausgerechnet und ins Signal eingefügt. Dabei kann es allerdings zu seltsamer Darstellung kommen - dem „Halo-Effekt“, der zu schlecht definierten Konturen am Bildschirm führt.

Gaming mit hoher Bildrate braucht hochpotenten PC
Beim Gaming wird man lieber gleich die passende Bildrate zuspielen, was bei hohen Auflösungen und hardwarehungrigen Spielen aber gar nicht so einfach ist. 4K-Gaming bei 120 fps? Dafür braucht man einen entsprechend leistungsstarken Gaming-PC um Tausende Euro, womöglich mit zwei Grafikkarten, die im Verbund rechnen.

Selbst 60 fps, was von den meisten Menschen als tadellos flüssig empfunden wird, benötigen in 4K starke Hardware und verlangen vielleicht sogar eine Reduktion des Detailgrades. Bei Konsolen, die nicht so stark wie Gaming-PCs sind, werden daher oft nur 30 fps geliefert - erst mit der jetzt erschienenen Konsolengeneration werden auch höhere Bildraten geboten.

30 bis 60 Wiederholungen pro Sekunde genügen den meisten
In der Wissenschaft war man sich bisher recht einig: Bei 30 Wiederholungen pro Sekunde wirken Inhalte hinreichend flüssig, bei 60 - die Bildwiederholrate des typischen PC-Bildschirms - ist für die meisten Menschen ein Punkt erreicht, an dem eine optimale Flüssigkeit der Darstellung empfunden wird.

In einer Studie des MIT in den USA hat man 2014 entdeckt, dass manche Menschen sogar bis zu 75 Bildwiederholungen pro Sekunde wahrnehmen - also 75 Hertz. Es handelt sich um Personen mit überdurchschnittlich guten Augen, was häufig auf trainierte Videospieler zutrifft. In der Tierwelt geht es noch weiter hinauf: Manche Raubvögel sehen bis zu 120 Hertz.

Was das Hirn verarbeiten kann, steht noch einmal auf einem anderen Blatt. „PC Gamer“ verweist hier auf den französischen Hirnforscher Rufin van Rullen von der Universität Toulouse, der in Elektroenzephalografie-Versuchen gezeigt hat, dass optische Eindrücke im Hirn elektrische Impulse im 13-Hertz-Spektrum erzeugen.

Das Hirn verarbeitet nur bis zu 13 Bilder pro Sekunde
Dazu passt, dass das Hirn nur sieben bis 13 Bilder pro Sekunde verarbeiten muss, um diese in ein bewegtes Einzelbild zu kombinieren. Mit den 24 Bildern pro Sekunde beim Kinofilm ist man also eigentlich bereits auf der sicheren Seite, mit den 25 bei TV-Sendungen ebenso.

Wozu dann das Hertz-Wettrüsten am Monitor- und TV-Markt? Zum Teil geht es hier schlicht um Marketing: Höhere Zahlen verkaufen sich besser. Es gibt aber noch einen Aspekt: die „gefühlte“ Flüssigkeit eines Bildes. Und da können mehr als 60 Hertz bzw. fps tatsächlich für manche Menschen einen Unterschied machen - gerade beim Spielen.

Im Randbereich ist das Auge empfindlicher
Das Auge reagiert nämlich im Randbereich, den man unbewusster wahrnimmt als das Zentrum, noch etwas empfindlicher auf Bewegungen, besonders auf sehr schnelle. Hier dürfen es auch etwas mehr Hertz sein, um eine möglichst natürliche Bewegungsdarstellung zu bekommen.

Nicht umsonst liefern viele VR-Brillen mit Displays direkt vorm Auge 90 Hertz: Flimmernde Randbereiche können dem Hirn sonst Bewegung vorgaukeln, wo keine ist. Das Gesehene fühlt sich unnatürlich an, manch einem blüht dadurch „Motion Sickness“.

Wenn ein PC-Gamer auf 120 Hertz schwört, weil sich das Spielen für ihn so „natürlicher“ anfühlt, meint er diesen Effekt. Hier geht es nicht mehr darum, ruckeln zu vermeiden oder eine flüssige Bildrate zu erzielen, sondern darum, ein als möglichst natürlich empfundenes bewegtes Bild zu bekommen.

60 Hertz genügen, aber mehr fühlt sich für manche besser an
Während den Sprung von 30 auf 60 fps die meisten Menschen klar wahrnehmen können, bleibt es beim Sprung über die 60 aber beim besseren „Gefühl“. Viele nehmen jenseits der 60 Hertz aktiv schlicht keinen großen Darstellungsvorteil mehr wahr.

120 Hertz sind somit eher etwas für Enthusiasten und eSports-Profis, die ein gefühlt noch etwas natürlicheres Erlebnis wünschen und sich nicht vor Investitionen ins Material scheuen. Ob sie dadurch bessere Spieler werden? Schwer zu sagen, es gibt ja auch noch Glück und Reaktionszeit …