G-Sync vs FreeSync: welche adaptive Synchronisation

Das Problem: Tearing und Stuttering

Ein Monitor aktualisiert sein Bild in festem Takt, etwa 60 oder 144 Mal pro Sekunde. Eine Grafikkarte dagegen berechnet Bilder in schwankendem Tempo, je nach Spielszene. Wenn ein neues Bild mitten im Bildaufbau eintrifft, zeigt der Monitor oben noch das alte und unten schon das neue. Diese sichtbare Bruchkante heißt Tearing.

Die klassische Gegenmaßnahme V-Sync hält Bilder zurück, bis der Monitor bereit ist. Das beseitigt zwar das Tearing, erzeugt aber zwei neue Probleme: spürbare Eingabeverzögerung und Ruckeln, das sogenannte Stuttering, wenn die Bildrate unter die Bildwiederholrate fällt. Adaptive Synchronisation löst diesen Zielkonflikt auf elegantere Weise.

Besonders deutlich wird der Konflikt, wenn die Bildrate nicht stabil bleibt. Liefert die Grafikkarte mal 58 und mal 62 Bilder bei einem 60-Hz-Monitor, springt V-Sync zwischen voller und halber Rate, was als unangenehmes Ruckeln auffällt. Ohne V-Sync kehrt dafür das Tearing zurück. Genau dieser Zwiespalt zwischen Tearing auf der einen und Verzögerung mit Ruckeln auf der anderen Seite ist der Grund, warum adaptive Synchronisation entwickelt wurde.

Die Lösung: variable Bildwiederholrate

Variable Refresh Rate, kurz VRR, dreht das Prinzip um. Statt die Grafikkarte an den festen Takt des Monitors zu binden, passt der Monitor seinen Takt dynamisch an die Bildrate der Grafikkarte an. Liefert die Karte 84 Bilder, aktualisiert der Monitor 84 Mal pro Sekunde, genau im Moment, in dem ein fertiges Bild vorliegt.

Dadurch verschwindet das Tearing, weil nie ein halbfertiges Bild gezeigt wird, und das Stuttering fällt weg, weil der Monitor nicht auf den nächsten festen Takt warten muss. Die Eingabe bleibt direkt. VRR ist als Funktion im DisplayPort-Standard und in modernen HDMI-Versionen verankert. FreeSync und G-Sync sind die konkurrierenden Umsetzungen dieser Idee.

Adaptive Synchronisation ersetzt V-Sync allerdings nicht vollständig. Liefert die Grafikkarte mehr Bilder, als der Monitor maximal darstellen kann, tritt oberhalb des VRR-Bereichs wieder Tearing auf. Viele Spieler begrenzen die Bildrate deshalb knapp unter die Maximalfrequenz des Monitors, sodass die Synchronisation durchgehend greift. So bleibt das Bild über den gesamten Bereich sauber, ohne die Verzögerung von klassischem V-Sync in Kauf zu nehmen.

FreeSync: der offene Standard von AMD

AMD führte FreeSync als offenen, lizenzkostenfreien Standard ein, der auf der VRR-Funktion von DisplayPort aufbaut. Hersteller können FreeSync ohne zusätzliches Hardware-Modul und ohne Lizenzgebühr in ihre Monitore integrieren, weshalb FreeSync sehr verbreitet und in vielen Preisklassen zu finden ist.

AMD stuft FreeSync in mehrere Klassen ein. Die Basisstufe sorgt für die adaptive Synchronisation. Höhere Stufen wie FreeSync Premium fordern zusätzlich eine Mindest-Bildwiederholrate und die sogenannte Low Framerate Compensation. Die Spitzenstufe ergänzt Vorgaben für HDR. Weil kein Spezialchip nötig ist, sind FreeSync-Monitore tendenziell günstiger.

Der offene Ansatz hat einen Nebeneffekt: Die Qualität der Umsetzung schwankt von Modell zu Modell. Ein günstiger FreeSync-Monitor kann einen schmalen VRR-Bereich haben oder bei bestimmten Bildraten flackern. Die höheren FreeSync-Stufen mit ihren Mindestanforderungen reduzieren dieses Risiko, weil sie strengere Vorgaben an den Frequenzbereich und an die Kompensation niedriger Bildraten stellen. Beim Kauf lohnt deshalb der Blick auf die konkrete FreeSync-Stufe statt nur auf das bloße Logo.

G-Sync: Nvidias Weg mit Hardware-Modul

Nvidia ging zunächst einen anderen Weg. Klassisches G-Sync setzt ein dediziertes Hardware-Modul im Monitor voraus, einen von Nvidia gefertigten Chip, der den Bildaufbau steuert. Dieses Modul verteuert den Monitor, garantiert aber strenge Qualitätsvorgaben, etwa einen weiten VRR-Bereich und durchgehende Funktion ohne Aussetzer.

Über dem Standard-G-Sync steht G-Sync Ultimate mit zusätzlichen Anforderungen an Helligkeit und HDR. Der Vorteil des Moduls liegt in der validierten, gleichmäßigen Qualität über den gesamten Frequenzbereich. Der Nachteil ist der höhere Preis und die geringere Modellauswahl, weil der Chip pro Gerät verbaut werden muss.

Das Modul übernimmt die Bildsteuerung direkt im Monitor und garantiert dadurch unter anderem einen sehr weiten VRR-Bereich, der oft schon ab wenigen Hertz beginnt. Auch variable Übersteuerung der Pixelwechsel über den Frequenzbereich gehört zu den Stärken, die Nvidia mit dem Modul absichert. Diese durchgängig kontrollierte Qualität ist der eigentliche Grund, warum es das teurere Modul überhaupt noch gibt, obwohl der offene Standard inzwischen weit verbreitet ist.

G-Sync Compatible: die Brücke

Nvidia öffnete G-Sync später für Monitore ohne eigenes Modul. Diese Geräte tragen die Bezeichnung G-Sync Compatible und nutzen denselben offenen VRR-Standard wie FreeSync. Nvidia prüft solche Monitore und zertifiziert sie, wenn sie ohne sichtbare Probleme arbeiten. Viele FreeSync-Monitore sind zugleich G-Sync Compatible.

Das bedeutet in der Praxis, dass ein Großteil der heutigen Monitore mit beiden Grafikkarten-Lagern adaptive Synchronisation bietet. Auch nicht zertifizierte VRR-Monitore funktionieren oft mit Nvidia-Karten, nur ohne offizielle Garantie. Die starre Trennung zwischen den Lagern ist damit weitgehend aufgehoben.

Die Zertifizierung als G-Sync Compatible bedeutet, dass Nvidia den Monitor getestet und für problemfrei befunden hat, etwa frei von Flackern oder Aussetzern im VRR-Betrieb. Nicht zertifizierte Monitore lassen sich oft trotzdem im Treiber freischalten und laufen vielfach gut, können aber in Einzelfällen Bildfehler zeigen. Wer auf Nummer sicher gehen will, wählt einen Monitor mit der passenden Zertifizierung für die eigene Grafikkarte und spart sich das Ausprobieren.

Merkmal	FreeSync	G-Sync (Modul)	G-Sync Compatible
Anbieter	AMD	Nvidia	Nvidia
Hardware-Modul	nein	ja	nein
Lizenzkosten	keine	höher	keine
Preisniveau	günstiger	teurer	günstiger
Basis	offener VRR-Standard	Nvidia-Chip	offener VRR-Standard

LFC: was unterhalb der Mindestfrequenz passiert

VRR hat einen unteren Grenzwert. Fällt die Bildrate unter die Mindestfrequenz des Monitors, kann die Synchronisation aussetzen und Tearing oder Ruckeln kehren zurück. Hier greift Low Framerate Compensation, kurz LFC. Sie verdoppelt oder vervielfacht intern die Bildwiederholungen, wenn die Bildrate zu tief sinkt, und hält so die Synchronisation aufrecht.

Sinkt die Bildrate etwa auf 30, zeigt der Monitor jedes Bild zweimal und läuft mit 60 Hz weiter, ohne dass die Synchronisation abreißt. LFC ist deshalb ein wichtiges Qualitätsmerkmal. Es funktioniert zuverlässig, wenn der maximale VRR-Wert mindestens etwa das Doppelte des minimalen Werts beträgt. Ein weiter VRR-Bereich ist also entscheidend.

Genau hier zeigt sich, warum ein breiter VRR-Bereich so viel wert ist. Ein Monitor, der nur von 48 bis 75 Hz synchronisiert, kann LFC nicht sinnvoll nutzen, weil die Maximalfrequenz nicht das Doppelte der Minimalfrequenz erreicht. Ein Monitor mit einem Bereich von 48 bis 144 Hz dagegen kann niedrige Bildraten sauber verdoppeln und bleibt durchgehend ruckelfrei. Beim Kauf ist der angegebene VRR-Bereich daher aussagekräftiger als das bloße Vorhandensein von FreeSync oder G-Sync.

Kompatibilität mit der Grafikkarte

Damit adaptive Synchronisation funktioniert, müssen Grafikkarte, Anschluss und Monitor zusammenpassen. AMD-Grafikkarten arbeiten mit FreeSync-Monitoren, Nvidia-Karten mit G-Sync- und G-Sync-Compatible-Monitoren sowie mit vielen weiteren VRR-Geräten. Auch integrierte Grafikeinheiten und Spielkonsolen unterstützen VRR inzwischen, sodass die Technik längst nicht mehr nur dedizierten Gaming-Grafikkarten vorbehalten ist.

Der genutzte Anschluss ist dabei nicht zu vernachlässigen. VRR funktioniert sowohl über DisplayPort als auch über moderne HDMI-Versionen, allerdings nicht über jede ältere Variante. Wer eine Konsole anschließt, sollte prüfen, ob der Monitor VRR über HDMI unterstützt. Am PC ist DisplayPort meist die unkomplizierteste Wahl. Ein kurzer Abgleich von Grafikkarte, Kabel und Monitoreingang verhindert, dass die Technik trotz Eignung ungenutzt bleibt.

Worauf es beim Kauf ankommt

Für die meisten Käufer ist die Lager-Frage heute zweitrangig, weil ein Großteil der Monitore mit AMD- und Nvidia-Karten arbeitet. Wichtiger sind die konkreten technischen Merkmale, die über die Qualität der Synchronisation entscheiden.

• weiter VRR-Bereich, idealerweise von etwa 48 Hz bis zur Maximalfrequenz oder besser
• Low Framerate Compensation, damit auch niedrige Bildraten ruckelfrei bleiben
• passende Zertifizierung zur eigenen Grafikkarte, also FreeSync für AMD oder G-Sync Compatible für Nvidia
• VRR sollte über den genutzten Anschluss, DisplayPort oder HDMI, verfügbar sein

Ein teures G-Sync-Modul lohnt sich vor allem für Nutzer, die maximal validierte Qualität über den gesamten Frequenzbereich wollen. Für alle anderen reicht ein guter G-Sync-Compatible- oder FreeSync-Premium-Monitor mit weitem VRR-Bereich und LFC völlig aus und spart Geld.

Praktisch lässt sich die Funktion nach dem Aufbau leicht prüfen. Viele Monitore zeigen im Menü an, ob VRR aktiv ist, und im Grafiktreiber findet sich der entsprechende Schalter. Spezielle Testmuster mit bewegten Mustern bei schwankender Bildrate machen Tearing sichtbar, solange die Synchronisation aus ist, und zeigen ein sauberes Bild, sobald sie greift. So lässt sich sicherstellen, dass die bezahlte Technik tatsächlich arbeitet.

Wer hauptsächlich anspruchsvolle Singleplayer-Titel spielt, in denen die Bildrate naturgemäß schwankt, profitiert besonders von adaptiver Synchronisation, weil hier Tearing und Ruckeln am häufigsten auftreten würden. Im kompetitiven Spiel mit sehr hohen, stabilen Bildraten ist der Effekt geringer, dort zählen eher niedrige Latenz und hohe Bildwiederholrate. Die Gewichtung der Funktion sollte sich daher am bevorzugten Spiel-Genre orientieren.

Häufige Missverständnisse

Ein verbreiteter Irrtum ist, dass adaptive Synchronisation die Bildrate erhöht. Das tut sie nicht. Sie sorgt nur dafür, dass die vorhandenen Bilder ohne Tearing und Ruckeln ausgegeben werden. Wer mehr Bilder pro Sekunde will, braucht eine stärkere Grafikkarte oder niedrigere Einstellungen. VRR verbessert also die Darstellung, nicht die Leistung.

Ebenso hält sich die Annahme, FreeSync und G-Sync schlössen sich gegenseitig aus. Seit beide auf dem offenen VRR-Standard aufbauen, ist das in den meisten Fällen falsch. Ein Monitor mit FreeSync-Logo kann zugleich als G-Sync Compatible zertifiziert sein und mit beiden Grafikkarten-Lagern arbeiten. Die Markenbezeichnung sagt heute weniger über die Kompatibilität aus als über die Herkunft der Zertifizierung. Auch der Glaube, ein höherer Preis bedeute automatisch besseres VRR, trügt: Ausschlaggebend sind der konkrete VRR-Bereich und die Kompensation niedriger Bildraten, nicht das Preisschild allein.

Fazit der Synchronisations-Frage

FreeSync und G-Sync verfolgen dasselbe Ziel und lösen es technisch sehr ähnlich, seit beide auf den offenen VRR-Standard setzen. Der echte Unterschied liegt heute weniger im Namen als in der konkreten Umsetzung eines Monitors: im VRR-Bereich, in der Low Framerate Compensation und in der Zertifizierung. Wer auf diese Punkte achtet und prüft, ob das Modell zur eigenen Grafikkarte passt, bekommt ein ruckel- und tearingfreies Bild, ganz gleich, welches Markenlogo auf der Verpackung steht.