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Input-Lag: Ursachen, Lösungen (mit 6 Messmethoden)

Der Input-Lag beschäftigt vor allem die Gamerwelt. In den meisten Videospielen ist es kein großes Problem, wenn der Monitor über einen Input-Lag verfügt, aber insbesondere in der Welt der E-Sportler ist jede Verzögerung ein großer Nachteil gegenüber der Konkurrenz.

Wie lässt sich ein großer Input-Lag vermeiden?

Das Ausschalten von Bildmodi und dynamischen Bildanpassungen (wie z.B. dynamischer Kontrast) können helfen einen Input-Lag zu reduzieren. Ebenso sollte die Framerate in Spielen so hoch wie möglich eingestellt werden, damit ein flüssiges Gaming möglich wird.

Die Auswahl der richtigen Maus und Tastatur sorgt dafür, dass bei den Eingabegeräten keine zu große Verzögerung zum Bildgeschehen entstehen kann.

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Was ist Input-Lag eigentlich?

Um Input-Lag zu verstehen, muss man zunächst begreifen, was Input hierbei bedeutet. Als Input wird jegliches eingegebenes Signal bezeichnet, das ein Computer oder eine Videospielkonsole verarbeitet.

Das kann zum Beispiel die Bewegung der Maus oder eines Joysticks sein. Wenn man von Input-Lag spricht meint man damit die Zeitspanne, die es dauert, bis dieses eingegebene Signal zu einer Veränderung auf dem Bildschirm führt.

Wer kennt das nicht? Man bewegt die Maus nicht mehr, aber die Kamera im Spiel schwenkt noch weiter. Grund dafür ist ein eben solcher Input-Lag, bei dem ein Spieler erst verzögert sieht, was seine Eingabe bewirkt hat.

Typischerweise wird der Input-Lag in Millisekunden (ms) gemessen. Dabei können verschiedene Faktoren dazu beitragen, dass ein solcher Lag entsteht.

Vorsicht vor Bildschirmmodi

Insbesondere bei Spielern, die ihren Fernseher als Monitor verwenden, ist Vorsicht vor voreingestellten Bildschirmmodi geboten. Diese automatischen Anpassungen sind für das Fernsehprogramm und Hilfe ein wahrer Segen, für den Input-Lag jedoch ein wahrer Graus.

 

Dadurch, dass die ausgegebenen Signale der Konsole beziehungsweise des Computers durch den Bildschirmmodus noch einmal angepasst werden, kommt es unweigerlich zu einer verzögerten Darstellung der Inhalte. Ein solcher TV Input-Lag kann vermieden werden, indem Bildschirmmodi bei Verwendung einer Konsole ausgeschaltet werden.

Manche TV-Hersteller bieten auch einen Gaming-Modus an, der einen solchen Input-Lag reduziert.

Wer einen MSI Monitor besitzt, kann im MSI-Inputlag Artikel weitere Information finden.

Die Gesamtzusammenstellung der Ausrüstung definiert den Input-Lag

Ein großes Problem bei Monitor Input-Lags ist, dass sich keine einheitliche Angabe für einen einzelnen Monitor machen lässt, da der Input-Lag nie durch den Monitor allein bestimmt wird. Ebenso entscheidend sind die Komponenten, die für den Input verwandt werden.

So gibt es bei Gaming-Mäusen eine große Bandbreite an Geschwindigkeiten. Ähnliches gilt für die Verwendung von Tastaturen.

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Wireless-Eingabe-Geräte versuchen immer einen höheren Input-Lag als kabelgebundene Geräte. Wer seinen Input-Lag möglichst gering halten möchte, sollte daher weder eine Wireless-Maus noch eine Wireless-Tastatur verwenden.

Je mehr Hertz ein Eingabegerät unterstützt, desto schneller kann die Datenübertragung erfolgen. Hier wird auch die Hertzangabe des Monitors wieder entscheidend: Ein Monitor mit 60 Hz gibt weniger Bilder wieder als ein Monitor mit 250 Hz und somit werden Eingaben verzögert sichtbar.  

Viele Variablen erschweren die Einschätzung

Jeder Computer und jede Videospielkonsole besitzen viele einzelne Komponenten, die den Input-Lag gemeinsam beeinflussen. So beeinflusst sowohl das Betriebssystem, die CPU, die GPU, die Samplingrate und der Treiber wie stark die Anzeige unter einem Input-Lag leidet.

Doch nicht nur die Hardware ist entscheidend, sondern auch das gewählte Computerspiel, da jedes Spiel seine eigene Latenz besitzt. Das liegt daran, dass ein jedes Spiel seinen eigenen Code verarbeitet und dabei unterschiedlich viele Variablen zugleich berechnet werden.

Je mehr Hintergrundprozesse ein Spiel also ausmachen, desto höher fällt seine eigene Latenz aus. Als seien das nicht schon genug der Variablen, müssen auch weitere Technologien wie AMD FreeSync, VRR, HDR oder V-Sync berücksichtigt werden, da sie ebenso einen Einfluss darauf haben wie schnell das dargestellte Bild wiedergeben werden kann.

 

Letztlich spielt auch die Verbindung zwischen Monitor und Computer beziehungsweise Videospielkonsole eine entscheidende Rolle. Je nach Anschluss und Kabelart geht die Verbindung mit einer unterschiedlichen Latenzzeit einher.

Selbst innerhalb der Anschlussart wie etwa HDMI gibt es entscheidende Unterschiede. Ein HDMI 2.0-Anschluss liefert eine andere Latenzzeit als ein HDMI 2.1-Anschluss. So lässt sich abschließend sagen, dass es nicht einen Input-Lag gibt, der sich korrigieren lässt, sondern das der Input-Lag durch all diese Faktoren begünstigt wird.

Begriffsdifferenzierung für mehr Klarheit

Um bei all diesen Variablen eine Methode zu finden, dem Input-Lag besser Herr zu werden, kann es sich empfehlen zwischen System-Lag und Display-Lag zu unterscheiden. Der Display-Lag bezeichnet die Latenz, die zwischen dem Videosignal und dem dargestellten Bild auf dem Display des Monitors oder Fernsehers.

Vereinfacht ausgedrückt wird so also angegeben, wie lange es dauert, bis das berechnete Bild über den Monitor ausgegeben wird. Diese Zeitspanne ist abhängig von dem sogenannten Scanout, der Pixelreaktionszeit sowie der Verarbeitung.

Bei der heutigen technischen Auswahl sind zum Glück viele Monitore verfügbar, deren Monitor-Input-Lag unter 5 ms ausfällt.

Wie kann ein Input-Lag verringert werden?

Insbesondere bei Fernsehern empfiehlt sich wie oben erwähnt auf die Nutzung von Bildmodi während des Gaming zu verzichten, sofern nicht ein expliziter Gamingmodus verfügbar ist. Auch die vertikale Synchronisation (V-Sync) auszuschalten kann den gesamten Input-Lag erheblich reduzieren.

Andere Technologien wie etwa Nvidia G-Sync und AMD FreeSync können zwar ebenso deaktiviert werden, liefern erfahrungsgemäß jedoch nur einen geringen Unterschied in der Latenzzeit. Ähnlich kann mit anderen Monitoroptionen verfahren werden, die eine dynamische Bildanpassung vornehmen.

Der größte Erfolg in der Reduktion eines Input-Lags lässt sich über die Anpassung der Frameraten innerhalb der Spieleinstellungen erwarten. Diese sollten unbedingt so hoch wie möglich eingestellt werden, um eine Verringerung zu bewirken.

Wie kann ich den Input-Lag testen oder messen? 

Auch hier stoßen wir auf das Problem, das es keine einheitliche Norm für Input-Lags oder deren Messverfahren gibt. Daher fallen die verschiedenen Messmethoden und ihre Ergebnisse sehr unterschiedlich aus.  

Leider sind die meisten davon nicht für eine Anwendung durch Laien geeignet oder nur für einen Teilbereich von Monitoren praktikabel. Der Vollständigkeit halber haben wir sie dennoch in unserer Übersicht gelistet.

Die 6 Messmethoden:

#1 Latenzzeit mit Lichtsensor und Oszilloskop messen

Lässt man den Kostenfaktor außen vor, so ist diese Methode die genauste Messmethode, die man für einen Input-Lag verwenden kann. Durch den Fotosensor wird ein Lichtsignal wahrgenommen und mithilfe des Oszilloskops in eine auslesbare Form gebracht.

So werden im Übrigen nicht nur Display-Lags bestimmt, sondern auch die Pixel-Reaktionszeit gemessen, die Hersteller beim ihrer Produkte angeben. Doch nicht jedes Oszilloskop kann dafür verwendet werden.

Die Darstellung und Untersuchung von Signalen mit einer Datenrate von 1,65 GHz benötigt Highend-Oszilloskope, die Bandbreiten von mindestens 4 GHz abdecken müssen. Im Idealfall sollten sie in der Lage sein, Bitmuster zu erkennen.

Da dieses Messverfahren jedoch ein gewisses technisches Wissen voraussetzt und die gesamte Prozedur eines eigenen Artikels bedürfte, ist das Messverfahren für Laien weniger empfehlenswert.

#2 Input-Lag-Tester

Der Input-Lag-Tester ist ein Tool, das von Leo Bodnar entwickelt wurde. Es besticht vor allem durch seine einfache Anwendung, denn alles was dafür nötig ist, ist das Tool per HDMI-Kabel an den gewünschten Monitor anzuschließen und einen Knopf zu betätigen.

Der Input-Lag-Tester sendet nun ein Videosignal an den Monitor oder Fernseher. Drei weiße flackernde Balken erscheinen auf dem Monitor je oben, mittig und unten im Display. Hält man nun die kleine Öffnung des Geräts über einen der aufleuchtenden Balken, erreicht das Licht einen Lichtsensor, der das Signal in ein Videosignal umwandelt und den Input-Lag auf dem Bildschirm anzeigt.

Das geschieht laut Blur Buster beinahe in Echtzeit mit einer Abweichung von ca. 3 ms. Dabei sollte die Zeit von allen Balken separat gemessen werden, da ein Bildschirm in der Regel sein Bild von oben nach unten aktualisiert – die Zeiten können also je nach Position voneinander abweichen. 

Mit diesem Tester ist das Testen auch für Laien zuhause unkompliziert möglich, leider sind die Tester bisher nur in zwei Ausfertigungen verfügbar: Einer Variante für FHD-Display und einer für 4K-Display. Beide unterstützen dabei jedoch nur eine Bildwiederholungsrate von 60 Hz.

Monitore, die eine native Auflösung von 1080 p und 144 Hz besitzen, können damit also nicht gemessen werden, sodass man auf Alternativen ausweichen muss.

#3 Nvidia Latency Display Analysis Tool (LDAT)

Nvidia entwickelt nicht selten Analysetools von denen auch Endnutzer profitieren. LDAT ist ein spezielles Tool, das hier das Messen von Display- und Systemlatenzen vereinfacht.

Bisher sind jedoch erst einige Reviewer und Testmagazine in den Genuss gekommen, das Tool selbst auszuprobieren. Interessant ist hierbei vor allem, dass das LDAT-Tool künftig in Monitoren wie dem Acer Predator X25 integriert sein soll – so könnten auch Anwender zuhause bequem auf dieses Tool zurückgreifen.

#4 Maus und Highspeed-Kamera

Einige Magazine, darunter PCGH, verwenden diese Methode, da sie ermöglicht den Display-Lag praxisnah zu erfassen. Hierfür wird ein LED-Licht mit Batterie in den Schaltkreis einer 1000 Hz Maus integriert.

Das ist nötig, damit bei der Betätigung der Maustaste für die Kamera ein Signal ersichtlich ist, das die Eingabe erfolgt, ohne von der Latenz verzögert worden zu sein. Der Trick ist nun, ein Videospiel zu wählen bei dem sich eine gewählte Aktion gut erkennen lässt.

Das kann zum Beispiel das Abfeuern einer Schusswaffe in einem Shooter sein. Die Zeitspanne, die auf dem erfassten Video zwischen dem Aufleuchten der LED und der auftretenden Aktion im Spiel liegt, ist der gesuchte Input-Lag.

Wer sich nicht zutraut, ein LED-Licht in den Schaltkreis einer Maus zu integrieren, kann eine Kamera mit einem empfindlichen Mikrofon wählen und sich an dem Klickgeräusch der jeweiligen Maus zu orientieren. Diese Methode bietet nicht die gleiche Genauigkeit wie das erkennbare LED-Licht, ist aber für einen Laien noch immer genau genug, um eine Orientierung zu liefern.

Damit der Input-Lag möglichst genau ausgewertet werden kann, empfiehlt sich die Zunahme eines Videoeditors, um den exakten Frame zu bestimmen, in dem die erste Aktion auf dem Display erscheint. Die Anzahl der Frames, die zwischen dem Aufleuchten und dem ersten Frame liegen, benötigt man für die weitere Berechnung.

Die gezählten Frames teilt man durch die Framerate der Kamera und multipliziert den Wert anschließend um den Faktor 1000. Dabei gilt: Je höher die Framerate der Kamera ausfällt, desto genauer ist das Endergebnis.

Wer Millisekunden genau bestimmen will, benötigt eine Kamera, die bis zu 1000 Bilder pro Sekunde aufnehmen kann. Gehen wir für unser Beispiel nun davon aus, dass wir 12 Frames gezählt hätten und eine Kamera mit einer Framerate von 1000 verwandt hätten:

(Frame-Abstand/Framerate der Kamera)* 1000 = (12/1000)*1000 = 12.

In diesem Fall hätten wir somit einen Input-Lag von 12 Millisekunden bestimmt. Um einen genaueren Messwert zu erhalten, sollte man dieses Verfahren mehrfach wiederholen.

Magazine wiederholen ein solches Verfahren im Schnitt 30- bis 50-mal, für einen Laien sollte eine Wiederholung von 10- bis 20-mal genügen, um einen Eindruck über seine Hardware zu erhalten.

#5 CRT-Monitor und Stoppuhr

Diese Methode ist für die Messung eines Input-Lags nicht zu empfehlen, da sie zum einen voraussetzt, da ein Röhrenmonitor (CRT-Monitor) für die Messmethode verfügbar ist, zum anderen auch ungenaue Ergebnisse liefert.

Das Grundprinzip dieses Testverfahrens baut darauf auf, den CRT-Monitor an die gleiche Grafikkarte anzuschließen, an der auch der LCD-Monitor angeschlossen würde. Das ist jedoch allein schon deshalb unpraktikabel, weil die meisten CRT-Monitore und heutige LCD-Monitore nicht über die gleichen Anschlussoptionen verfügen.

Es kann also schnell passieren, das erst der Kauf eines Adapters erforderlich ist, um den alten Röhrenfernseher überhaupt mit einer neueren Grafikkarte verbinden zu können. Sollten diese Hürden genommen worden sein, kann man online ein Stoppuhr-Programm downloaden.

Betrachtet man nun beide Monitore nebeneinander und fotografiert sie ab, sollten unterschiedliche Stoppuhrwerte auf dem Röhrenmonitor und dem LCD-Monitor abzulesen sein. Durch die Differenz dieser Werte erhält man den Input-Lag des Monitors.

Aufgrund der Ungenauigkeit, die allein schon durch die Ausgabe der unterschiedlichen Bildsignale resultiert, sollte diese Methode nur als Ausnahme zum Messen eines Input-Lags verwandt werden.

#6 SMTT 2.0 – die bessere Alternative zum Stoppuhr-Test

Hinter SMTT verbirgt sich ein „Small Monitor Test Tool“ – ein kleines Gerät, das von Thomas Thiemann entwickelt wurde. Tatsächlich umfasst dieses Gerät weitere Anwendungen zum Testen von LCD-Monitoren, aber in diesem Fall interessiert uns primär die Möglichkeit den Display-Lag zu bestimmen.

Prinzipiell arbeitet dieses Tool ähnlich wie CRT-Messmethode, aber da es ohne V-Sync auskommt und die Stoppuhr in bis zu 1000 Hz aktualisieren kann, sind damit wesentlich genauere Messergebnisse möglich als durch die Messung mit dem Röhrenfernseher.

Wer mehr Details über die Funktionsweise des SMTT 2.0 erfahren will, sollte sich Thomas Thiemanns Interview auf TFT Central dafür ansehen.

FAQ

Nein, sie werden häufig miteinander verwechselt, bezeichnen aber nicht dasselbe. Die Reaktionszeit eines Monitors gibt an, wie lange dieser für den Wechsel bestimmter Farbwerte benötigt.

Das hat jedoch ebenfalls eine Auswirkung auf den Input-Lag, wenn diese Reaktionszeit besonders langwierig ausfällt. Benötigt der Bildschirm zu lange, um das Bild anzupassen, werden Eingaben durch Maus oder Tastatur ebenso verzögert dargestellt.

Eine hohe Reaktionszeit bei Monitoren begünstigt damit das Auftreten von Input-Lags, ist aber nicht die alleinige Einheit dafür. Grund dafür ist, dass die meisten Gaming-Monitore Bildwiederholungsraten von 144 Hz oder besser anstreben, sodass sich in wenigen Millisekunden aktualisiert.

Damit ist ein hoher Display-Lag also gar nicht mehr möglich. Bei Fernsehen hingegen ist größere Vorsicht geboten, da die typischen Bildwiederholungsraten hier oft bei 60 Hz liegen und damit automatisch größere Zeitspannen in der Aktualisierung der Bildrate entstehen.

Nein, das ist in Wahrheit ein weitverbreiteter Irrtum. Grundsätzlich sollte versucht werden die Frameraten des Spiels so hoch wie möglich einzustellen, unabhängig davon, ob diese Anzahl die angegeben Hertz eines Monitors übersteigt.

Die Erhöhung der Frameraten oder das Anpassen von FPS-Limits in Videospielen kann einen Input-Lag erheblich reduzieren, weil die Bilddarstellung so flüssiger wiedergeben wird.

Da es keine Standards für das Messen von Input-Lags gibt, lässt sich auch keine „beste“ Messmethode bestimmen. Wem die Genauigkeit der Messung am wichtigsten ist, der sollte mit einem Fotosensor und einem Oszilloskop arbeiten.

Wer einen guten Kompromiss zwischen praktikabler Anwendung und einem genauen Ergebnis sucht, ist mit Methoden wie der Maus und Highspeed-Kamera oder dem Input-Lag-Tester besser beraten. Letztlich ist hier entscheidend wie viel man sich selbst fachlich umzusetzen zutraut und wie viel Zeit man in diese Messung investieren möchte.