PCGH-Plus Label [PLUS] Freesync versus G-Sync: Der Stand der Dinge

PCGH Plus: Die High Dynamic Range, kurz HDR, und die Synchronisation mittels dynamischer Bildwiederholrate sind zwei unterschiedliche Techniken, die mit Freesync 2 HDR und G-Sync HDR/Ultimate nun vereint sind. Der Artikel stammt aus PC Games Hardware 02/2019.

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 Freesync versus G-Sync: Der Stand der Dinge
Quelle: Acer, Samsung

Wichtiger Hinweis: Nach Erstellung des Printartikels Freesync und G-Sync gab es auf der CES 2019 eine überraschende Ankündigung von Nvidia. So unterstützt Nvidia mit einem Treiber-Update ab dem 15.1. nun auch Adaptive-Sync (analog zu AMDs Freesync) und hat dafür den Standard "G-Sync kompatibel" ins Leben gerufen. Parallel dazu hat Nvidia G-Sync Ultimate eingeführt, der höhere Voraussetzungen als der alte Standard G-Sync HDR aufweist. Wir ergänzen diese Infos im Artikel weiter unten.


Um HDR ergänzt

Seit mehreren Jahren beschert die dynamische Bildwiederholrate dem PC-Gamer ein lag- wie rissfreies Bild. 2015 waren die ersten Monitore salonreif und wir haben der Technik bereits zahlreiche Artikel gewidmet. Das Prinzip ist nach wie vor das Gleiche, jedoch haben sich hier und da einige technische Details geändert: Beispielsweise hat AMD mit der sogenannten Low Framerate Compensation (LFC) dafür gesorgt, dass Freesync auch unterhalb der kleinstmöglichen Bildwiederholrate greift, indem die Frequenz einfach verdoppelt oder vervielfacht wird. Doch dazu im Detail später mehr. Schon Anfang 2017 haben beide GPU-Hersteller die Erweiterungen Freesync 2 (AMD) und G-Sync HDR (Nvidia) vorgestellt. Damit wurde das HDR-Signal angedockt, was insofern Sinn ergibt, dass der Monitor kein zusätzliches Tonemapping vornehmen muss, was zusätzliche Signalverzögerung (Input Lag) verursachen würde. Wer schon jetzt mit einem HDR-Display gesegnet ist, könnte mit aktivem HDR einen höheren Lag als ohne spüren - das würde nun wegfallen.

Was ist Free- und G-Sync überhaupt?

Wir spulen zurück und klären erst einmal Funktion und Begrifflichkeiten: Freesync ist AMDs offener Standard, der die Monitor-Bildfrequenz mit der schwankenden Bildrate (Fps) der Grafikkarte synchronisiert. Im Nvidia-Ökosystem nennt sich dasselbe Prinzip G-Sync. Dadurch werden störende Bildrisse (engl. Tearing) eliminiert, die besonders in schnellen Bewegungen und niedrigen Bildraten auftreten. Oftmals wird Tearing auch fälschlicherweise als Ruckeln bezeichnet. Für ein flüssiges Bewegtbild ist aber die ausreichend hohe Bildrate der GPU allein verantwortlich. Es gibt viele Begriffe, die dasselbe Prinzip beschreiben. Während Freesync auf dem offenen Adaptive Sync basiert und nur mit AMD-Grafikkarten funktioniert, benötigen Nvidia-GPUs das proprietäre G-Sync, das außerdem einen Aufpreis beim Monitorkauf kostet. Der Monitor aktualisiert das Bild in der Regel mit fester Frequenz, üblicherweise mindestens mit 60 Hz oder auch 144 Hz bei vielen Gaming-Modellen. Da die Bildrate der Grafikkarte aber schwankt, geschieht beides nicht synchron: Der Monitor ist gerade noch am Bildaufbau, der zeilenweise von oben nach unten geschieht, da schiebt die Grafikkarte schon das nächste fertig berechnete Bild nach. Kommt es zur Seitwärtsbewegung im Spiel, ist an der entsprechenden Stelle daher ein Bildriss sichtbar.

Unterschiede Bildsynchronisation

„Vsync off“: Keine Synchronisation zwischen Grafikkarte und Monitor
[+] … Keine Eingabeverzögerung (Input Lag), die durch Zwischenspeicherung der Frames bei Vsync bedingt ist.
[-] … Deutlich sichtbare Bildrisse, die bei niedriger/zweistelliger Bildrate und Bildwiederholfrequenz stören.
Vsync: Bildrate der GPU wird mit Monitorfrequenz synchronisiert
[+] … Keine Bildrisse mehr und Grafikkarte läuft wegen fester Bildrate sparsamer und leiser.
[-] … Bildpufferung erzeugt ein Input Lag. Bei Double Buffering halbiert sich die Bildrate, wenn sie die Monitorfrequenz nicht erreicht.
Frame Limit: Bildrate der GPU wird auf Monitorfrequenz begrenzt
[+] … Wie bei Vsync läuft die Grafikkarte sparsamer und leiser. Die Bilder werden aber lagfrei ausgegeben.
[-] … Tearing wird dadurch nicht verhindert, da hier wie bei „Vsync off“ Grafikkarte und Monitor asynchron laufen.
G-Sync/Freesync: Monitorfrequenz wird mit Bildrate synchronisiert
[+] … Alle Vorteile beider Welten: Kein Bildriss und kein Input Lag. Zudem muss die Bildrate nicht beschränkt werden.
[-]… Monitor und GPU müssen kompatibel sein bzw. neu angeschafft werden. Die variable Frequenz funktioniert nur in einem bestimmten Fps-Intervall.
Fastsync/Enhanced Sync: Nicht benötigte Frames werden verworfen
[+] … Liefert ein fast rissfreies Bild und fast keinen Input Lag und funktioniert im Gegensatz zu Free- und G-Sync mit jedem Monitor.
[-] … Ein Kompromiss zwischen VSync aus und an, der sich nur lohnt, wenn die Fps das Vielfache der Hz betragen, da sonst Mikroruckler auftreten.
G-Sync HDR: Aktuell beste (und teuerste) Lösung auf dem Markt
[+] … Nvidia verkauft nicht nur das G-Sync-Modul, sondern zertifiziert nun auch die Panels, welche aktuell die besten auf dem Markt sind.
[-] … Mit Preisen um die 2.500 Euro sind derartige Monitore ziemlich teuer. Außerdem benötigt das Modul einen eigenen Lüfter.
Freesync 2 HDR: Offener Standard, aber nur mit schwachem HDR
[+] … Kein Tearing und kein HDR-bedingter Input Lag. Außerdem ist die Technik quasi umsonst, macht die Monitore also nicht teurer.
[-] … DisplayHDR 600 ist hier aktuell das höchste der Gefühle. Display-HDR 400 bietet kaum Mehrwert, sodass Freesync (1) oft reicht.

Bildrisse werden softwareseitig auch durch Vsync eliminiert. Dadurch wird die Bildrate einfach der statischen Monitorfrequenz angepasst - bei 60 Hz also auf 60 Fps oder eben einen geraden Teiler davon. Das ist auch der Nachteil der Methode: Kommt die GPU nicht auf die 60 Fps, sinkt die Bildrate auf etwa 30 Fps. Außerdem kommt es hierdurch zur Signalverzögerung, was besonders bei niedrigen Frameraten und schnellen Multiplayer-Shootern ein No-Go ist. Freesync, G-Sync oder Adaptive Sync funktionieren technisch genau umgekehrt wie Vsync: Anstatt die Framerate aufs Korsett des Monitors zu beschneiden, variiert die Bildwiederholrate des Bildschirms nun synchron mit der GPU-Bildrate. Somit kann die Grafikkarte voll ausgefahren werden und der pufferbedingte Vsync-Lag ist auch nicht vorhanden. Free- und G-Sync bieten also die Synchronisationstechnik ohne Vsync-Nachteile.

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Folgende Themen finden Sie im Artikel: 
  • Variable Bildwiederholrate allgemein
  • Freesync im Detail
  • Monitore mit Freesync 2 HDR
  • G-Sync im Detail
  • Monitore mit G-Sync HDR
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