Besonders im Bereich des E-Sports sind Schnelligkeit und Reaktion zwei sehr wichtige Faktoren, die über Gewinn oder Niederlage entscheiden können. Im Fokus stehen dabei möglichst hohe FPS-Zahlen und ein reaktionsschnelles Displaypanel. Mit Nvidia G-Sync steht bereits seit einiger Zeit eine Technologie zur Verfügung, mit dem Bildfehler wie Screen-Tearing verhindert werden sollen. Nun geht mit Nvidia Reflex eine neue Technik zur Reduktion der Latenz zwischen Maus und Display an den Start. Doch welchen Einfluss hat diese Technologie wirklich? Und macht sich der Unterschied tatsächlich bemerkbar? Das haben wir zusammen mit dem ASUS ROG Swift PG259QNR Gming-Monitor und der ASUS ROG Chakram Core Maus für euch getestet.

Übersicht

Bereits zur CES 2020 hat ASUS mit dem ROG Swift 360 den weltweit ersten Gaming-Monitor mit einer Bildwiederholrate von 360 Hz angekündigt, damals jedoch vorerst nur als Konzept. Mittlerweile hat der Hersteller zwei Modelle auf den Markt gebracht, darunter den ROG Swift PG259QN und den ROG Swift PG259QNR. Beide Bildschirme sind nahezu identisch ausgestattet, das R-Modell setzt sich jedoch mit einem integrierten „Reflex Latency Analyzer“ ab – mehr dazu gleich. Darüber hinaus bieten mittlerweile auch Acer und Alienware einen kompatiblen Monitor an, weitere Hersteller und Modelle werden dieses Jahr wohl noch folgen.

Nvidia Reflex – was genau steckt dahinter?

Nicht nur hohe FPS-Zahlen, gute Frametimes oder eine hohe Bildwiederholfrequenz sorgen dafür, dass ihr schnell reagieren könnt – auch die Latenz ist ein wichtiger Faktor. Wollt ihr beispielsweise eure Waffe abfeuern, nachdem ihr einen Gegner gespottet habt, soll das natürlich möglichst schnell geschehen. Je niedriger die Latenz zwischen Eingabe und Ausführung ist, desto schneller kann diese Aktion dann auch als Änderung der Pixel auf dem Display dargestellt werden. Doch auch FPS sollten nicht aus dem Fokus geraten, es geht um das richtige Verhältnis zwischen hoher FPS-Rate und niedriger Latenz.

Welche Faktoren beeinflussen die Systemlatenz?

Bisher ließen sich zwar Werte wie FPS und Frametimes messen, die Latenz war hingegen unbekannt – Nvidia Reflex möchte genau da ansetzen. Verwechselt dabei jedoch nicht die Netzwerklatenz mit der Systemlatenz. Vom Mausklick bis zur ausgeführten Aktion sind einige Zwischenschritte vorhanden, welche die Systemlatenz beeinflussen können. Die beiden folgenden Grafiken von Nvidia (weitere Details hier) zeigen, woraus diese besteht und in welche Kategorien sich dieser Prozess aufteilen lässt. Neben dem Input und dem Display spielen dabei auch die CPU, die Warteschlange der Rendervorgänge sowie die GPU und dessen Rendervorgang eine entscheidende Rolle.

Quelle: Nvidia

Nun geht es darum, gewisse Bestandteile dieser Prozesskette zu optimieren und die Gesamtzeit in Form der Systemlatenz zu reduzieren. Eine erste Maßnahme ist natürlich eine möglichst hohe Leistung, denn je schneller CPU und GPU rechnen können, desto geringer ist die Zeit bis zur Weitergabe der Daten. Den scheinbar größten Faktor spielt die „Render Queue“, bei der von der CPU verarbeitete Rendervorgänge auf das GPU-Rendering warten müssen. Je schneller die GPU rendern kann, desto kürzer wird die Wartezeit und desto schneller werden Eingaben visuell umgesetzt.

Die Nvidia Reflex SDK – Optimierung für das GPU-Rendering

Nvidia Reflex soll genau da ansetzen und mit einer Reihe von APIs die Rendering-Latenz reduzieren. Hierfür wird die Spiele-Engine so ausgerichtet, dass Bilder „just in time“ und passend zum vorherigen Input gerendert werden sollen (kann ab GeForce GTX 900 genutzt werden). Dadurch soll die Warteschlange im besten Fall wegfallen und so ein Rückstau an zurückgehaltenen Bildern verhindert werden. Zwar hatte Nvidia bereits in der Vergangenheit den „Ultra Low Latency“-Modus im Treiber integriert, die neue Reflex-Technik soll jedoch für noch bessere Ergebnisse sorgen.

Die Technologie lässt sich dabei in zwei Elemente aufteilen:

1) Mit einem Monitor inklusive Reflex Latency Analyser und einer kompatiblen Maus kann die Maus-, Render- sowie Systemlatenz gemessen und optimiert werden (ohne diese Kombination lässt sich lediglich die Render-Latenz der Grafikkarte, bestehend aus Render Queue + Rendering, messen)

2) Das GeForce Experience Spieloverlay (aktivierbar in den Einstellungen) kann die unterschiedlichen Latenzzeiten darstellen (HUD Layout -> Leistung -> Latenzzeit), hierzu müssen jedoch zunächst die experimentellen Funktionen aktiviert werden

On Top gibt es noch einen Low Latency Boost, der die Energiesparfunktion der GPU außer Kraft setzt. Das steigert zwar den Stromverbrauch durch Hochhalten der Taktrate, allerdings kann dadurch auch die Rendering-Zeit reduziert werden, sofern die GPU kaum ausgelastet ist. Nvidia Reflex soll dadurch besonders bei dynamischen Spielen, die sowohl CPU- als auch GPU-fokussiert sind, für eine niedrigere Latenz sorgen. Für unseren Test haben wir diesen Modus jedoch nicht einbezogen.

Nicht zu vernachlässigen: der Vorteil von 360 Hz gegenüber 60 Hz

Für unseren Praxistest nutzen einen der neusten Gaming-Monitore von ASUS, den ROG Swift PG259QNR. Er besitzt ein 24,5 Zoll großes IPS-Panel mit einer Auflösung von 1.920 x 1.080 Pixel und einer Helligkeit von bis zu 400 cd/m². Zudem ist ein aktualisiertes G-Sync-Modul inklusive „Reflex Latency Analyzer“ mit an Bord. Das Highlight ist jedoch die Bildwiederholfrequenz von bis zu 360 Hz, doch wie viel Sinn macht das wirklich?

Auch wenn eine hohe Zahl gern für Marketingzwecke genutzt wird, so hat 360 Hz gegenüber niedrigeren Bildfrequenzen tatsächlich einen wichtigen Vorteil: die Zeit, die das Display braucht, um ein neues, fertig gerendertes Bild zu liefern. Bei einem 60 Hz Monitor dauert dieser Vorgang im „Worst Case“ bis zu 16,7 Millisekunden (60 Hz = 60 Aktualisierungen pro Sekunde; 1 Sekunde = 1000 Millisekunden; also 1000 / 60 = 16,666…). Im Durchschnitt liegt der Wert bei ca. 8,3 ms (da der „Best Case“ natürlich bei 0 Sekunden liegt). Ein Bildschirm mit 360 Hz hingegen kann im schlechtesten Fall alle 2,8 Millisekunden ein neues Bild anzeigen, der Durchschnitt liegt hier bei etwa 1,4 ms. Im Vergleich braucht der 60 Hz Monitor also circa 7 Millisekunden mehr, um ein bereits fertig gerendertes Bild darzustellen.

Das klingt zwar nach einem verschwindend geringen Unterschied, doch besonders bei schnellen Bewegungen kann diese Zeit wichtig sein. Wenn ein Gegner hinter einer Hauswand hervorschaut, wollt ihr ihn so schnell es geht erkennen. Je schneller das Display die gegnerische Bewegung anzeigen kann, desto schneller könnt ihr mit einem Mausklick reagieren. Gleiches gilt dann auch für die Latenz: je kleiner die Systemlatenz ist, desto schneller wird eure Eingabe (z.B. ein Schuss) im Spiel ausgeführt und auf dem Display dargestellt.

Praxistest: Spiele und Benchmarks

Damit wir die Systemlatenz messen können, wird die Reflex-Funktion zunächst im Monitor-OSD aktiviert. Anschließend lässt sich das sogenannte „Monitoring Rectangle“ platzieren, welches einen bestimmten Bereich auf dem Monitor überwacht. Ihr könnt das Quadrat in Größe und Position verändern, zudem lässt es sich „verstecken“. In diesem Quadrat erkennt das System nun Kontrastveränderung und berechnet auf dieser Basis die Latenzzeit. Die Software braucht also ein visuelles Feedback, wenn die Maus geklickt wurde.

Die Einstellungsmöglichkeiten in Fortnite

Es ist allerdings nicht ganz so einfach, den richtigen Messpunkt auszuwählen. Zwar lässt sich der Bereich beispielsweise auf die Mündung einer Waffe legen, doch nicht immer lässt sich die resultierende Animation für eine Messung verwenden. In Fortnite gibt es daher das sogenannte Latenzleuchten (aktivierbar in den Grafikeinstellungen des Spiels), bei dem ein kleines, weißes Kästchen am linken Bildschirmrand dargestellt wird. Dieses Kästchen leuchtet nur dann auf, wenn die Maus gedrückt und ein Input erfasst wurde.


Um zusätzlich die Input-Latenz der Maus zu messen, hat uns ASUS die neue ASUS ROG Chakram Core (16.000 DPI, Omron D2FC-F-K Switches, 1000 Hz) zur Verfügung gestellt. Sie unterstützt die Echtzeit-Weitergabe der Mauslatenz und wird auf der Rückseite des Monitors an einem speziellen USB-Port angeschlossen. Über den USB-Upstream wird dann die Verbindung zum PC hergestellt. Damit lässt sich nun die gesamte Systemlatenz zwischen der Eingabe (bspw. einem Mausklick) und der anschließend ausgeführten Aktion auf dem Bildschirm (bspw. der Schuss einer Waffe) messen. Ihr könnt den Reflex Latency Analyzer des Monitor jedoch auch mit jeder beliebigen Maus nutzen, dann jedoch ohne Peripherielatenz in Echtzeit. Nvidia will allerdings Durchnittswerte für jede Maus in Zukunft in einer Datenbank veröffentlichen und so auch eine Messung für nicht Reflex-kompatible Mäuse ermöglichen.

Die Test-Konfiguration

Für unsere Messungen nutzen wir ein Testsystem basierend auf einem AMD Ryzen 7 5800X (8 Kerne, 16 Threads, bis zu 4,7 GHz) und einer KFA2 GeForce RTX 3070 SG. Aktuell wird Nvidia Reflex für eine handvoll Spiele unterstützt, darunter Fortnite, Apex Legends, Call of Duty: Black Ops Cold War, Call of Duty: Modern Warfare – Warzone sowie Destiny 2 und Valorant. Vor kurzem sind noch Rainbow Six: Siege sowie Overwatch hinzugekommen, weitere Spiele werden in Zukunft sicherlich folgen. Da Fortnite eins der ersten Spiele mit direkt integrierter Nvidia Reflex SDK war, haben wir uns für dieses Spiel zum Testen entschieden.

Die erfassten Messwerte werden dann im Overlay von GeForce Experience dargestellt (kann per Alt + R versteckt bzw. aufgerufen werden), darunter die aktuellen FPS, die Renderlatenz sowie die Mauslatenz der ROG Chakram Core. Aus diesen Werten entsteht dann die Gesamtlatenz und ein entsprechender Durchschnittswert. Darüber hinaus zeigt der Monitor selbstständig die native Latenzzeit (PC + Display Latenz) sowie die aktuelle Bildfrequenz oben links an (siehe Titelbild).

Ergebnisse – Fortnite



Die Ergebnisse zeigen, dass Nvidia Reflex die Latenz besonders bei einer hohen Render-Auslastung optimieren kann. Mit aktiviertem Raytracing kommt selbst eine Nvidia GeForce RTX 3070 ins Schwitzen, was zu einer größeren Render-Warteschlange führt. Die Reflex-Technik kann die wartenden Rendervorgänger daher optimieren und die Systemlatenz reduzieren. Sobald die GPU jedoch schnell genug rendern kann und die Render Queue daher nicht vollläuft, fällt der Effekt von Nvidia Reflex eher gering aus.

Nvidia selbst konnte noch deutlich größere Unterschiede messen, dabei kam jedoch ein anderes System zum Einsatz. Das zeigt, dass die Latenz auch von unterschiedlichen Hardware-Komponenten abhängig ist und für jedes System anders optimiert werden sollte. Bei einer etwas älteren Grafikkarte könnte Nvidia Reflex daher ein noch größeres Potenzial zur Optimierung der Latenz haben. Probiert doch einfach mal selbst das GeForce Experience Overlay aus und checkt, wie hoch die Render-Latenz bei euch ist.



Ein spannender Unterschied ist übrigens der Vergleich zwischen verschiedenen Bildwiederholfrequenzen: So zeigen unsere Messwerte tatsächlich den Unterschied von ca. 7 Millisekunden, die ein Bild bei 60 Hz bis zur Darstellung mehr benötigt. Darüber hinaus könnt ihr jedoch auch ohne Nvidia Reflex schon für eine bessere Latenz sorgen, indem ihr die Abtastrate eurer Maus auf die maximal mögliche Einstellung setzt. Der Großteil der Gaming-Mäuse nutzt eine Abtastrate von 1000 Hz, was einer Latenz von etwa 1 ms entspricht. Einige Modelle gehen jedoch weit darüber hinaus, darunter beispielsweise die neuen Razer Viper 8K oder EVGA X15/X17 mit 8000 Hz. Dort beträgt die Latenz, bis ein Mausklick erkannt wird, bei lediglich 0,125 ms. Checkt also mal, welche Abtastrate eure Gaming-Maus bietet und ob die höchstmögliche Rate auch eingestellt ist.

Preisvergleich

Fazit

Bis vor kurzem war es für Gamer so gut wie unmöglich, die Latenzzeit vom Input bis zur Displayausgabe zu erfassen. Mit Nvidia Reflex und den dazugehörigen Funktionen ändert sich das jedoch und teures Testequipment bleibt erspart. Zusätzlich ermöglicht Nvidia die Optimierung der Verzögerung, um euch ein noch besseres Gameplay zu ermöglichen. Zwar sind die zeitlichen Differenzen in der Realität nur marginal spürbar, doch besonders im professionellen E-Sports-Bereich zählt jede Sekunde – in diesem Fall sogar jede Millisekunde. Wer früher reagiert, kann ein Match womöglich für sich entscheiden. Mit Fortnite konnten wir Nvidia Reflex bereits ausprobieren. Ihr könnt die Technik jedoch auch schon in anderen Games ausprobieren, weitere Titel werden im Laufe des Jahres sicherlich folgen.

Unser Test zeigt allerdings auch, dass nicht nur die Grafikkarte einen Teil zur Latenz beiträgt. Auch der Maus-Input, die CPU und das Display beeinflussen die Latenzzeit. Es gilt also, das komplette System auf eine möglichst niedrige Latenz zu optimieren – von der Maus, über eine leistungsstarke Kombination aus CPU + GPU bis hin zu einem reaktionsschnellen Display. Sehr spannend ist dahingehend auch der Vergleich zwischen 360 Hz und 60 Hz, der aufzeigt, dass eine hohe Bildrate allein schon von Vorteil sein kann.

Mit unserem Artikel kratzen wir jedoch nur an der Oberfläche, denn die Messung und Optimierung der Latenz ist ein sehr umfassender Bereich. Nvidia hat dazu einen recht ausführlichen Artikel, der sehr ins Details geht. In Zukunft wird es sicherlich weitere Displays mit integriertem Reflex Latency Analyser geben, womöglich auch mit einer höheren Auflösung als Full-HD. Dann wird es spannend zu sehen sein, wie effektiv Nvidia Reflex das GPU-Limit (je höher die Auflösung, desto mehr wird die Grafikkarte ausgelastet) optimieren bzw. aushebeln kann.


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