30 FPS - 60 FPS - 120FPS: Ein Erklärungsversuch für Technikleien

Diskutiere 30 FPS - 60 FPS - 120FPS: Ein Erklärungsversuch für Technikleien im Technik und Anleitungen Forum im Bereich Xbox Forum; Vorwort Hallo zusammen, spätestens seit dem Erscheinen der Defintiv Edition von Tomb Raider, welches auf der Xbox One mit 30 FPS läuft, auf der...
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Vorwort

Hallo zusammen,

spätestens seit dem Erscheinen der Defintiv Edition von Tomb Raider, welches auf der Xbox One mit 30 FPS läuft, auf der PS4 aber mit 60 FPS, ist die Diskussion zu Frameraten wieder ausgebrochen und es offenbaren sich verschiedendste Meinungen zu dem Thema.

Da die Frage immer wieder auftaucht habe ich darauf Verzichtet direkt im Tomb Raider Thread zu antworten, sondern hier, damit sie jeder, unabhängig von welchem Spiel wir reden, findet.

WARNUNG:
Der Bericht wird lang und auf drei Beiträge verteilt, dieses Vorwort und die beiden unterschiedlichen "betroffenen" Bereiche, die dazu führen, dass Menschen zu dem Thema unterschiedlicher Meinung sind.

Wenn es um FPS (Frames per second) geht, sind nämlich zwei Bereiche betroffen.

Zum einen die reine optische Darstellung auf dem TV (bei der Konsole) oder dem Monitor (beim PC), zum anderen das Spielgefühl, also wie schnell und genau eine Eingabe via Kontroller oder Maus/Tastatur durch das Spiel umgesetzt wird und ob es eventuell zu spürbaren Verzögerungen zwischen Eingabe und Ausgabe kommt (Imput-Lag).

Ich werde im folgenden versuchen bewusst auf Fachbegriffe und zu viel Technikpalaver verzichten. Um ein wenig Technik (PFS vz. Hz und ähnliches) kommen wir aber nicht drum herum.

Also schon mal viel Spaß und ich hoffe mit den folgenden Beiträgen etwas Licht ins Dunkel.

(wird bis heute Nachmittag schrittweise fortgesetzt).
 
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Optische Darstellung
Fangen wir zunächst mit der optischen Darstellung an.
Wir alle wissen, dass ein Film oder ein Spiel eigentlich nur aus einzelnen Bildern besteht die schnell hintereinander abgespielt werden.
Nun ist das menschliche Auge zu träge um ab einer gewissen Geschwindigkeit noch die einzelnen Bilder zu erkennen. Unser Gehirn reagiert darauf und verbindet die einzelnen Bilder zu einem Ganzen. Es entstehen scheinbar Bewegungen, wenn die Bilder zu einander passen.

Im Durschnitt liegt die Grenze ab der Bewegungen wahrnehmbar und vor allem flüssig werden bei ca. 23 Bildern pro Sekunde.
Bei Kinofilmen haben sich deshalb historisch bedingt 24 Bilder pro Sekunde durchgesetzt. Dieses liegt knapp über der Grenze und war mit früheren technischen Mitteln des klassischen Zelloloid Films gut machbar und umsetzbar.
Das Problem:
Die Grenze ist nicht fix, sondern variiert je nach Art der dargestellten Inhalte und der Geschwindigkeit. Vorallem wirklich schnelle Kameraschwenks in der Totalen wirken bei nur 24 Bildern pro Sekunde ruckelig, da die Veränderungen zwischen den einzelnen Bildern schlicht zu groß werden. Professionelle Kameraleute im Filmbusiness wissen um das Problem und berücksichtigen dieses bei der Gestaltung des Films. Szenendarstellungen die zu solchen Problemen führen könnten werden schlicht vermieden.
Wer mitdenkt erkennt nun das Problem. In unserem Fall haben wir es nicht mit Filmen, sondern mit Spielen zu tun. Wir haben hier keinen professionellen Kameramann der für gute Optik sorgen soll, sondern einen unbedarften Spieler der möglichst schnell und effektiv auf Spielesituationen reagieren will.
Der klassische Ego-Shooter stellt hierbei des Maximum der Bewegungskatastrophe dar, denn der besteht praktisch zu 100% aus schnellen Kameraschwenks.
Aus diesem Grund sind bei solchen Spielen 24 FPS nicht wirklich ausreichend.
Man braucht mehr Bilder, nämlich mindestens 30, also 6 mehr. Klingt nicht viel, sind aber pro Minute immerhin 360 Bilder mehr, die die Konsole oder der PC mindestens Berechnen muss, um ein Spiel "optisch" flüssig zu halten.
Alles was unter den 30 FPS liegt ist hingegen ein ziemliches Problem, welches je nach Spielesituation mal mehr, mal weniger stark ins Gewicht fällt.

Alles was über den 30 FPS liegt ist hingegen rein auf die Optik beschränkt eigentlich Tullux. Der Mensch kann auf Grund der Trägheit des Auges eben eh nicht wesentlich mehr wahrnehmen. Ob ein Spiel in 30, 60 oder gar 120 FPS läuft, macht für die reine Optik keinen Unterschied. Es schadet aber auch nicht => Zumindest in der Theorie, denn aktuell haben wir eines außer Acht gelassen, nämlich das Gerät auf dem das ganze dargestellt wird, also den TV oder den Monitor.

Ein TV Gerät hat nämlich ebenfalls eine feste Aktualisierungsrate, die in der Regel in Anlehnung an frühere Röhrenbildschirme in Hz angegeben wird.

Übliche TV Geräte der Mittelklasse arbeiten mit 120 Hz Panels, die im Europäischen Markt eingesetzt auch auf 100 Hz runtergetacktet werden können, wenn PAL Material (50 Bilder pro Sekunde) zugespielt wird.

120 Hz wurde deshalb gewählt, weil es ein Vielfaches der zugespielten FPS darstellt. TV Material oder DVDs des US Markts kommt mit 60 Bildern pro Sekunde daher. Jedes Bild wird also exakt 2x dargestellt. Kinofilme auf Blu-ray mit 24 FPS. Jedes Bild wird also 5x dargestellt.

Wäre es kein exaktes Vielfaches, gäbe es ein Problem. Die Anzahl zugespielter Bilder passt dann nicht mehr zur Aktualisierungsrate des Panels und es kommt zu Framedrops (Bilder werden übersprungen) mit sichtbaren rucklern oder zum sogenannten Tearing bei dem das Bild bei schnellen Bewegungen praktisch in der Mitte an einer Stelle außeinander zu reißen scheint.

Der Effekt kommt daher das eigentlich 2 unterschiedliche Bilder auf Grund der unterschiedlichen Geschwindigkeiten, gleichzeitig dargestellt werden.
FPS des Spiels und Hz Frequenz des Panels passen nicht zusammen.

Deshalb gilt:
Konsolenspiele sollten für beste optische Darstellung immer eine FPS Rate ausgeben, die ein Teiler der Panelfrequenz der TV Geräte ist, also 30, 60 oder 120 FPS, denn sonst kommt es zwangsläufig zu Rucklern oder Tearing. Beides sind keine Effekte der Konsole, sondern entstehen erst beim Zusammenspiel zwischen Konsole/PC und TV/Monitor.

Der PC spielt hierbei eine Sonderrolle, weil hier die Hz Frequenzen der Monitore stark variiern und der Standard wesentlich freier ist. 75 Hz Monitore sind zum Beispiel etwas föllig normales, während es das beim TV nicht gibt.

Aus diesem Grund hat der PC Spieler in der Regel viel mehr Einstellungen an denen er schrauben kann. Die für Tearing relevante Einstellung heißt V-Sync. Hierbeit wird das Spiel auf eine exakte FPS begrenzt bzw. fixiert, die einen Teiler, die exakte Frequenz oder ein Vielfaches der Monitor Frequenz darstellt. Halt je nach Leistungsfähigkeit des Rechners.
Beispiel:
Ein PC schafft von seiner Leistungsfähigkeit Spiel XY je nach Spielesituation zwischen 45 und 57 FPS darzustellen. Er wird an einem 60 Hz Monitor betrieben. Aktiviert der Spieler V-Sync wird das Spiel auf exakte 30 FPS gedrosselt, da 30 FPS einen Teiler von 60 Hz darstellen und die Leistungsfähigkeit für Konstante 60 FPS nicht ausreichen.
Bei Konsolen ist das nicht so wichtig, denn hier steht fest das das angeschlossene Panel immer ein Vielfaches von 60Hz hat und die Leistungsfähigkeit der Hardware ist bekannt.
Kommt es trotzdem zu Tearing (war bei der 360 und der PS3 häufig ein Problem) ist das eigentlich ein Fehler in der Programmierung - oder es wurde bewusst als kleiners Übel in Kauf genommen.

FAZIT
Für optimale flüssige optische Darstellung sollte ein Spiel in mindestens 30 FPS laufen und bei mehr FPS sollte es sich um einen geraden Teiler oder ein Vielfaches von 60 handeln, damit es nicht zu Framedrops oder Tearing Effekten kommt.
Alles über 30 FPS ist "Nice2Have", optisch aber kaum erkennbar.

Tja,
Optik ist aber nicht alles und deshalb geht es im nächsten Beitrag um das reine Spielgefühl und warum Spielgefühl und Optik sich teils sogar gegenseitig behindern können.


Bis gleich!

Hier geht es weiter:
http://www.xboxone-forum.net/f70-te...versuch-fuer-technikleien-5738.html#post68024
 
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Sorry .... geht später weiter. Muss noch zwei - drei Erledigungen machen. Ist aufwändiger als ich dachte, aber soll ja vernünftig sein.
Bis heute Abend bin ich auf jeden Fall fertig und der letzte Teil online!
 
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sensationelle Erklärung. Viel besser kann man es kaum erklären. :)

Lg
 
Fenix

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Danke für den Artikel...ich hoffe du setzt den auch mal ins PS4 Forum rein ;)

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Pandaboi

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Tja das ist ein Thema in dem völlig falsche Meinungen vertreten werden.

An meiner Uni wird dorthin geforscht und gearbeitet. An einigen Themen konnte ich mich einlesen und es ist halt ein Irrglaube dass das Auge maximal 16 bzw 24 / 30 Bilder pro Sekunde Wahrnehmen kann. Eine Person kann anhand der Entwicklung des Auges, des Gehirns und des Trainings-grades des Auges Unterschiede selbst von über 200 FPS erkennen.
Allein je nach Lichtstärke schwankt die Wahrnehmung zwischen 20 und 80 Hz.
Ganz klar sind Hz und FPS was völlig verschiedenes. Ein Monitor oder Film oder was auch immer kann im Moment gar nicht das Wahrnehmungsvermögen des Auges ausreizen. Wie du schon schriebst, sind FPS nur Bilder pro Sekunde und nicht Wiederholungen. Bei jeder medialen Technologie werden Abläufe wiedergegeben und Zwischenbilder weggelassen um Kapazitäten zu schonen. So besteht zwischen 30 und 120 FPS ein gigantischer Unterschied in der Bilddarstellung und Wahrnehmung. Die zusätzlich berechneten Zwischenbilder bei 120FPS machen ein Spiel unglaublich "flüssig".

Die Hz am Monitor müssen jedoch mit den darstellenden FPS übereinstimmen, sonst tritt wieder ein "ruckeln" auf. Verstärkend kommt noch der Faktor der Koordination von beabsichtigten Bewegungen am Pad, den Darstellungen am TV/ im Spiel und der Wahrnehmung im Gehirn. Gibt es dort einen Delay, also eine Verzögerte Darstellung im Spiel, hervorgerufen durch FPS - Lags, wird das "ruckeln" noch verstärkend wahrgenommen.

Aber das ist wieder ein längeres Thema. Ich konnte selbst an der Uni testen und habe dort selbst noch einen Unterschied zwischen 180 FPS und 200 erkannt.

PS: Ein Spiel kann auch mit 30 FPS wunderschön aussehen aber stark unter den mir genannten Effekten Leiden. Ich erkenne ein Spiel sofort, welches mit 30, 60, oder 120 FPS läuft. Liegt wohl an meine jahrelange nerderrei :p FPS sagt also wenig über die darzustellende Qualität der Bilder aus, sondern hauptsächlich über die Wahrnehmung des Auges/ Gehirns.

Hinzukommt, das gerade Sportspiele und FPS-Shooter mindestens über 60FPS verfügen sollten, da sonst die Steuerung nicht sehr sauber arbeitet.
 
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Tja das ist ein Thema in dem völlig falsche Meinungen vertreten werden.
Dir dürfte auffallen, dass ich noch nicht fertig bin. Das Thema Steuerung steht ja erst noch aus.
Auch habe ich nicht geschrieben, dass das Auge nicht mehr als 30 Bilder wahrnehmen kann, sondern lediglich, dass Bewegungen dort als "eins" gesehen werden und eben nicht mehr als einzelne Bilder. Themen wie Bewegungsunschärfe, Flimmer (zum Beispiel bei klassischer Kinoprojektion oder Röhren TVs) usw. habe ich ja erst mal bewusst außen vor gelassen.
 
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Pandaboi

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Ich meinte auch nicht direkt dich damit. Es gibt ja viele die eine falsche Meinung darüber verbreiten.
 
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Teil 1 und 2 der Erklärung hier:
http://www.xboxone-forum.net/f70-te...versuch-fuer-technikleien-5738.html#post67770

Spielgefühl und Steuerung

Bisher haben wir uns ausschließlich mit den optischen Eigenschaften eines Spiels im Hinblick auf die flüssige Wahrnehmung von Bewegungen beschäftigt. Würden wir uns über Filme unterhalten, könnten wir das Thema im Hinblick auf "Ruckeln" abhaken.
Allerdings schauen wir keinen Film, sondern wir reden über Spiele.
Auch wenn sich Spiele dank fortschreitender Technik grafisch immer mehr der Realität und dem Look von Filmen annähern, gibt es doch einen wesentlichen Unterschied. Die Interaktivität.

Ein Spiel reagiert auf die Eingabe eines Spielers - egal ob jetzt per Kontroller, Tastatur, Maus oder sogar dem Körper selbst (KINECT). Dabei gehört zu einem optimalen Spieleerlebnis auch eine möglichst verzögerungsfreie Umsetzung dessen, was der Spieler vorgibt. Nichts ist schlimmer und macht ein Spiel stärker kaputt, als Figuren die nur verzögert auf die Eingaben des Spieler reagieren.

Nun, wir schreiben zwar das Jahr 2014 und die technische Entwicklung der letzten Jahre ist schier unglaublich (wer wie ich mit C64, NES und Game Boy aufgewachsen ist, weiß was ich meine). Die Sache mit dem "in die Zukunft" schauen, haben wir aber noch nicht im Griff und somit ist es logisch, dass eine Konsole oder ein PC Befehle immer erst umsetzen kann, nachdem diese erfolgt sind.
Die Zeit, also die Verzögerung zwischen Eingabe und Ausgabe nennt man im allgemeinen "Input-Lag". Häufig kommt in diesem Zusammenhang auch der Begriff "Latenz" ins Spiel, wobei mit Latenz eher Verzögerungen durch den Weg, den das Signal nehmen muss, gemeint sind. Zum Beispiel durch die limitierte Bandbreite eines Netzwerkes oder ähnliches.

Diese zusätzlichen Faktoren wollen wir aber erst einmal außer acht lassen. Vielleicht kommen da später noch mal zu falls gewünscht. Schauen wir uns also das ganze erst ab dem Punkt an, wo die Eingabe des Spielers die Konsole erreicht. Beispielsweise das drücken der Taste A für einen Sprung der Figur. Der erste mögliche Zeitpunkt das Kommando Sprung im Spiel umzusetzen, ist logischerweise das nächste Bild, welches berechnet wird. Bei einer Berechnung von 30 Frames per Second also nach einer 30stel Sekunde.
Eher geht nicht! Bei einem Spiel welches mit 60 FPS oder 120 FPS läuft, geht das natürlich entsprechend zügiger. Logisch.
Je höher die FPS des Spiels sind, desto direkter spielt es sich. Man sieht es nicht, aber man spürt es einfach, dass das Spiel runder läuft. In wie weit das von Relevanz ist, hängt natürlich wieder vom Genre, aber auch von der Spielesituation selber ab.

Der Extremfall ist hier wieder der Ego-Shooter - natürlich im Multiplayer. Ich muss immer ein wenig grinsen, wenn PC Nutzer damit Prahlen wie geil die Spiele auf ihren High-End Rechnern auf "Ultra" aussehen. Spätestens wenn die Leute die Solo-Kampagne verlassen und in den Multiplayer wechseln, wird eh alles abgeschaltet was irgendwie zusätzliche Rechenkraft kostet. Da gibt es nur eine relevante Größe - FPS, FPS und nochmal FPS. Scheiß auf Tearing, Scheiß auf tolle Effekte ... Hauptsache es fluppt, denn letztlich können gerade bei Shootern hundertstel Sekunden darüber entscheiden, ob man aus dem virtuellen Leben geblasen wird oder nicht.

Für eine Actionspiel in der 3rd Person wie Tomb Raider oder RYSE hat das natürlich wesentlich weniger Bedeutung und auf den Spielspaß kaum Auswirkungen, solange man nicht den direkten Vergleich hat. Zudem fallen Unzulänglichkeiten bei der Framerate auf einer Konsole wesentlich weniger ins Gewicht als am PC, denn durch Hardwaregleichheit gelten Einschränkungen für alle Mitspieler. Einer der Gründe warum es eine wahnsinnig dumme Idee ist, Konsolenspieler und PC Spieler direkt gegeneinander antreten zu lassen (von der Genauigkeit Maus vs. Gamepad mal abgesehen). So gesehen ist Multiplayer auf der Konsole wesentlich fairer als am PC, denn am PC kann es nun einmal immer passieren, dass nicht der beste Spieler gewinnt, sondern der mit der dicksten Hardware. Auf der Konsole hingegen haben alle die selben Voraussetzungen (spezielle Race Controller oder Beat'm'Up Fightsticks mal außen vor gelassen).

Jetzt versteht man auch, warum sich optische Darstellung und Spielgefühl durchaus gegenseitig stören können. Ein Spiel das zwischen 45 und 60 FPS schwankt, spielt sich vom Gefühl her besser, kann aber von der optischen Wirkung trotzdem schlechter sein als das gleiche Spiel mit fixen 30 FPS. Auf dem PC sieht ein Spiel bei aktivem V-Sync unbestreitbar besser aus, als ohne. Trotzdem würde niemand der noch ganz bei Trost ist diesen im Multiplayer aktivieren und somit seine Framerate künstlich und mit voller Absicht limitieren.

Fazit
Hohe Frameraten führen nicht unbedingt dazu, dass ein Spiel besser aussieht, manchmal kann sogar das Gegenteil der Fall sein. Sie produzieren aber eine bessere Spielbarkeit in Form einer schnelleren Umsetzung der Eingabe des Spielers und sind somit durchaus spürbar.

Letztlich bleibt es bei einer Konsole Aufgabe der Entwickler den besten Kompromiss aus Spielbarkeit und Optik zu finden. Der PC Spieler hat hier mehr Eingriffsmöglichkeiten, aber eben auch mehr Gefummel.
 
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Pandaboi

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Trotzdem sind 30 FPS nicht gerade überragend im Jahr 2014. Selbst bei Ryse konnte ich Motion Blurr erkennen. Die wären bei 60 FPS nicht vorgekommen. Gerade bei der Xbox One habe ich die Standard 60 FPS mit Release vorausgesetzt.

Aber auch egal. Das Thema ist sowieso ziemlich brisant für viele.
 
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Eine Person kann anhand der Entwicklung des Auges, des Gehirns und des Trainings-grades des Auges Unterschiede selbst von über 200 FPS erkennen.
Kenne ich auch so. Ich kann mich an ein Projekt erinnern, wir haben damals ähnliche Untersuchungen gemacht. Das menschliche Auge kann wie jedes Wahrnehmungsorgan trainiert werden, weshalb die Bandbreite so groß ist. Das Ergebnis war damals enttäuschend den selbst mit über 540fps konnte das Auge nicht vollständig überlistet werden. Augen und Gehirn verarbeiten die Informationen kontinuierlich und nicht in festen Bildfolgen. Mehr ist grundsätzlich besser als weniger und 120fps waren damals ein Kompromiss.
 
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Spy

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Spy xXx GER
Man kann das trainieren. Ich hab früher mal 15 Jahre auf Esport Niveau Quake gespielt. Da merkt man später Pingunterschiede von unter 10ms und wenigen frames. Daher waren mir auch die alten Röhren Monitore lieber, die hatten mehr Hertz. Dann kamen später LCD´s mit 120hz, keine Ahnung was aus dem Thema geworden ist. Zum Profigamen ist es am besten möglichst die Frames gleich den hz des Monitors zu haben. So war es glaube ich.
Achja, durch das Training sind für mein Auge Titel wie zum Beispiel GTA5 auf 360 unspielbar, da bekomme ich Kopfschmerzen und mir wird schlecht.
 
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Pandaboi

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Das nennt man auch Motion Sickness und liegt an der Hand - Augen - Koordination des Gehirns verbunden mit Spielen die eine geringe Anzahl von FPS haben. Wenn man feinfühlig darauf ist, bekommt man die gleichen Symptome wie die der Seekrankheit.
Es gibt Medikamente dafür oder einfach nur noch Spiele mit 120 FPS spielen.

=)
 
Boarder76

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Ich pinne das mal oben an! Bravo!
 
Tugi

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Tugi1990
Mach bitte eine PDF draus und ein wasserzeichen von unserem Forum!

Tugi hat diesen Beitrag über das Samsung Galaxy Note 2 mittels Tapatalk Pro erstellt :)!
 
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Schunken

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Grau ist alle Theorie.... ;)

Frag mich gerade wie viele Grafikkarten, Netzteile und Prozessoren man in den PC kloppen muss um 540 FPS zu erreichen.

...und ob dann die 16A Sicherung einer normalen 220V Steckdose noch mitspielt...??? ;)

Andreas
 
Der Kanton

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Rush InZanity
ein wunderschöner beitrag! ...ich glaub... ich glaub, ich muss heulen *schnief*...

kleiner spaß, wirklich sehr guter artikel! *daumen hoch*
 
Khazmadu

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Wie wäre es mal mit Quellenangaben? Du schreibst da viele Sachen denen ich so nicht Zustimmen würden. Wie auch schon Pandaboi geschrieben hat kann man auch bei viel höheren Framerates noch klare Unterschiede erkennen.
Auch bei vielen anderen Punkten können wir nicht wissen ob es einfach nur deine Meinung oder Sinnvoll begründbar ist.
 
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Pandaboi

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Grundsätzlich sind das Mittelwerte aus den Anfängen des medialen Wandels. Heute ist man da aber schon sehr viel weiter. Ein "normaler" Mensch der kaum was daran macht und nicht trainiert ist, wird auch keinen so großen Unterschied bemerken bzw es für marginal halten.

Das ändert sich jedoch mit dem "Erfahrungs - Trainingsgrades" und zur heutigen Zeit ist das Auge halt wesentlich weiter entwickelt, bzw trainiert.

Wie schon geschrieben sind 120FPS / Hz ein guter Wert um ein angenehmes Spielgefühl zu vermitteln.

Nachlesen kann das jeder, der ein wenig mit Google umgehen kann.
 
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elnino79

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Also ich finde das thema sensationell erklärt.....wircklich ein geiler job danke
 
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