REPORTAGE: Inputlag Teil 2

Die Fragestellungen lauten im Einzelnen:

Ist das Stoppuhrprogramm genau genug?

Im Rahmen der Untersuchungen für diesen Test war es erforderlich, dass eine neue Anwendung programmiert werden musste, die tatsächlich in der Lage ist, eintausend-mal pro Sekunde eine aktualisierte Zeitanzeige zu berechnen und auszugeben. Einige bisher weit verbreitete Stoppuhren basieren auf Flash oder anderen Programmiersprachen, die eine träge 2D-Ausgabe liefern oder sogar zwangsweise an die Bildschirmwiederholrate gebunden sind. Hiermit ergibt sich dann im Idealfall eine Genauigkeit der Zeitausgabe von lediglich 16,67 ms, was der Zeitspanne entspricht, die ein Einzelbild bei 60 Hz Bildschirmwiederholrate angezeigt wird.

Wie groß ist die Latenz eines CRTs?

Bei allen bisherigen Testverfahren wird nicht die Differenz zwischen Signaleingang und Bildausgabe bestimmt, sondern die Differenz zwischen "Bildausgabe des CRTs" zu "Bildausgabe des TFTs" gemessen und dies als Latenz des TFTs angegeben.

Eine genaue Betrachtung eines CRTs ist also zunächst nötig, um sicherzustellen, dass tatsächlich keine oder zumindest keine relevante zeitliche Verzögerung der Signalausgabe eines CRTs stattfindet. Dies wird bisher ohne Beweis behauptet und dient zugleich als Grundlage für das gesamte Verfahren.

Sind die Signalausgaben an den Ausgängen einer Grafikkarte synchron?

Bei den bisherigen Begründungen für die Korrektheit der Foto-Methode wird aus der Tatsache, dass bei einer Vertauschung der Grafikkartenausgänge die Ergebnisse "ähnlich" sind geschlossen, dass kein Fehler in die Messung vorliegt. Es wurde jedoch nie untersucht oder gar bewiesen, ob die Signale gleichzeitig, also synchron, ausgegeben werden.

Hierbei stellt sich natürlich auch die Frage, ob es eventuell sogar Hersteller- oder Modellabhängigkeiten bei den verwendeten Grafikkarten gibt, die die Messwerte beeinträchtigen können.

Wann zählt ein Bildinhalt als angezeigt?

Im Rahmen dieses Tests wird anhand von Messwerten und Beispielbildern illustriert, dass es durch fehlende Normen oder festgelegte Messvorschriften problematisch ist, genau festzustellen, ab welchem Zeitpunkt ein Bild als „komplett dargestellt“ gilt und ob dies der entscheidende Punkt für eine Bewertung darstellt. Es vergeht eine gewisse Zeitspanne, bis ein alter Bildschirminhalt sowohl lokal betrachtet, also in einem einzelnen Bildpunkt, als auch komplett überschrieben wurde. Hier spielt letztendlich auch die Umschaltgeschwindigkeit der einzelnen Transistoren, die Reaktionszeit des im Monitor verbauten Panels, eine Rolle.

Bedienungsfehler der Kamera

Wählt man lange Belichtungszeiten, so dass ein CRT durchgängig erleuchtet erscheint, damit man auch mit lichtschwachen Objektiven noch "freundliche" und ablesbare Bilder erhält, so kann man häufig keine brauchbaren Werte ablesen.

Der Grund liegt primär darin, dass der Bildaufbau nicht mit der Kamera synchronisiert wird. Idealisiert möchte man eine Momentaufnahme erstellen, die den Stand exakt nach dem Neuaufbau der Stoppuhren auf den Bildschirmen darstellt. Belichtet man nun längere Zeit, so kann es passieren, dass grob zur Hälfte der Belichtungszeit eine oder beide der Stoppuhren durch neue Werte überschrieben werden.

Die Zahlen überlappen sich und werden schwer oder gar nicht mehr ablesbar, im Extremfall sogar verfälscht, wenn sich z.B. bei bestimmten Ziffern und der Darstellungsform einer Siebensegmentanzeige mehrere einzelne Ziffern zu einer anderen ergänzen. Hierfür gibt es eine sehr große Auswahl an Möglichkeiten, die in der folgenden Grafik nur anhand der möglichen Überlagerungen mit der Ziffer 4 demonstriert werden.

Mögliche Überlagerungen einer Siebensegmentanzeige mit der Ziffer 4.

Deutlich zu erkennen ist, dass es nur eine einzige Überlagerung mit der Ziffer vier gibt, die keine gültige Zahl darstellt und somit leicht als ungültiger Wert erkannt werden kann. Als Ergebnis treten gehäuft die Werte acht und neun auf, ansonsten ist es bei solchen Fotos teilweise nicht oder zumindest nicht leicht zu erkennen, dass man einer Täuschung zum Opfer gefallen ist.

Zu umgehen ist dieser Effekt nur durch andere Zahldarstellungen und die Anzeige mehrerer Stoppuhren zur gleichen Zeit, anhand derer man den Bildaufbau verfolgen kann.

In diesem Bericht geht es um die Überprüfung, Bewertung und Verbesserung der bisherigen Messmethoden. Hierfür war es somit erforderlich, eine Messmethode zu entwickeln, die den bisherigen Einschränkungen nicht unterliegt, von der verwendeten PC-Hardware unabhängig und reproduzierbar von Dritten durchführbar ist.

Allerdings ist für eine präzise Messung des Input Lags ein erheblicher technischer Aufwand nötig, der es dem Heimanwender praktisch unmöglich macht, die im Laufe dieses Artikels erarbeiteten Ergebnisse zu Hause nachzuprüfen.

Was zu messen ist

Nachdem ein Programm erstellt wurde, welches garantiert exakte Zahlen anzeigt und die einzelnen Millisekunden präzise ausgibt, können mit der Foto-Methode, wie bisher üblich, die Input Lags von verschiedenen Monitoren aufgenommen werden. Diese müssen im Anschluss mit den Werten abgeglichen werden, die mit der neu zu entwickelnden Methode ermittelt wurden, unter Berücksichtigung sämtlicher, bis dahin neu gewonnener, Erkenntnisse.

Die von der Grafikkarte ausgegebenen Bildsignale müssen miteinander verglichen werden. Hierbei ist besonders der gemischte Betrieb, also ein Ausgang analog, einer digital, entscheidend, da CRTs nun mal analog angesteuert werden, während TFTs für eine optimale Bildqualität und auch zur Vermeidung von zusätzlichen Verzögerungen idealerweise digital angesteuert werden.