Reaktionszeit eines Monitors erklärt: Über GtG, MPRT und andere Mythen

PCGH-Redaktion

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Schluss mit dem Mythos der einen Millisekunde Reaktionszeit! Es gibt praktisch keinen Gaming-Monitor, der nicht damit wirbt. Und bei fast allen ist die Angabe schlicht gelogen. Hier klären wir ein für alle Mal über die Reaktionszeit bei Monitoren und die damit verbundenen Marketing-Mythen auf.

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Ich würde hinzufügen, dass ein Farbrezeptor im Auge des Menschen nicht beliebig oft pro Sekunde feuern kann. Der Rezeptor hat einen Cooldown wenn man so will, der davon abhängig ist, dass ein chemisches Signal erneut ausgelöst werden kann. Wir sprechen hier von 14-18ms je nach genetischer Varianz des Menschen.

Aus Sicht eines einzelnen Rezeptors im Auge wird das Signal kurz abgefeuert und ist dann stumm bis es wieder abgefeuert werden kann. Vereinfacht gesagt sendet der Rezeptor 15ms lang "schwarz" als Signal, geht dann für 1ms auf rot und dann wieder 15ms auf schwarz, usw.

Im Hirn wird das schwarz jedoch weggefiltert und der (eigentlich Sub-) Pixel steht dauerhaft auf rot. Das führt dazu, dass der Ufo Test sehr subjektiv enden wird was Verschmierungen angeht, weil das Auge mitschmiert wenn man so will. Man muss ja nur einmal auf einen Punkt fixieren beim Ufo-Test, dann schmiert das wie die Hölle. Scharf sieht der Ufo Test nur aus, wenn man dem Ufo mit dem Auge folgt. Wenn die Refresh Rate des Monitors dann unter der des Auges ist, entsteht diese scheinbare Oszillation wie beim Ufo Test bei 36fps auf einem 144Hz Monitor (wenn man dem Ufo folgt). Das Hirn sieht beide Frames, weil das Auge aber nur 1ms Bild liefert und 15 Schwarz fehlt die temporale Auflösung und das Ufo schmiert nicht nur, es zittert. Fixiert man wieder einen Punkt anstatt zu versuchen dem Ufo zu folgen (stur geradeaus durch den Bildschirm starren) wird dieser Effekt weniger und dafür schmirt das 144fps Ufo wie die Hölle. Ironischerweise liefert dann der 36fps Bereich schärfere Bilder; logo, brennt sich ja länger auf der Retina am gleichen Spot ein.

Egal ob man also mit dem Auge einer Bewegung folgt, oder nicht, irgendwas schmiert immer. Aber spätestens in einem echten Spiel gibt es ja immer mehr wie ein Objekt, eine Ebene in der sich Dinge bewegen und das Auge wandert unweigerlich hin und her. Verschmieren ist damit immer garantiert und den Monitor trifft dabei nur teilweise Schuld.

Ich würde daher nicht nur den technisch messbaren Bereich als wichtig erachten, sondern auch den subjektiven Bildeindruck, idealerweise von mehreren Personen. Denn wir kommen ab 144Hz in den Bereich, da sieht man als Mensch nicht wirklich die Messdifferenzen, sondern viel eher die Eigenheiten und Macken mancher Displays. Bestes Beispiel, die Subpixel-Folge bei Displays und die Auswirkungen auf Textschärfe.
 
Was ist das eigentlich für ein Problem, wenn das Test-Ufo gerne mal trotz absolut flüssiger Bildraten imemr mal wieder kurz stottert?
Die Anzeige wird dann auch mal kurzzeitig orange statt grün.
Ich habe den Firefox-Browser, udn das habe ich irgendwie imemr schon gehabt, egal welche Hardware und Software.
Win 7, 10 und 11, Radeon 290 und GTX 1080, BenQ2720 und Gigabyte M32, diverse Einstellungen mit und ohen Vsync, Framelimiter, 120,165hz.
Ich habe damals den BenQ mit Strobelight HAck mit BFI genutzt.
Liegt das am Browser, oder vielleicht an dieser Software, die sich ins System schreibt?
EIgentlich habe ich es jetzt wegen dem neuen Bildschirm deinstalliert, mein Windows ist ewig alt, aber ich habe es mal mit Winows 8.1 neu aufgesetzt und mit Win 10 auch den internen frisch installieren Modus gemacht.
Aber danach natürlich wieder das Tool installiert gehabt.
 
Den Artikel will ich um zwei Aspekte ergänzen: einen praxisnahen und einen eher theoretischen.

Der praxisnahe: Die klassischen 10 % - 90 % sind teilweise irreführend.
Simon Baker von TFTCentral hat einen sehr ausführlichen Artikel zu dem Problem geschrieben: https://tftcentral.co.uk/articles/response_time_testing
Dort wird auch das ursprüngliche Video von Aperture Grille verlinkt, das auf das Problem aufmerksam macht:
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In Kürze: Die gemessenen Spannungen berücksichtigen die Gamma-Kurve nicht. Dadurch entspricht 10 % Spannung nicht 10 % RGB-Unterschied. RGB 0 - 255 bei 10% und 90% messen heißt: man misst in Wirklichkeit RGB 80 - 241.
Ein mögliche Lösung wäre, feste RGB-Abweichungen zu definieren und die in Spannungsabweichungen umzurechnen, sodass die Toleranz bei jeder Helligkeit kaum erkennbare Unterschiede ergibt.

Der eher theoretische: Die Photodiode misst keine einzelnen Pixel, sondern viele.
Jede Photodiode hat einen bestimmten Öffnungswinkel, aus dem sie Licht erfasst. Dadurch wird die Helligkeit in einem bestimmten Bereich gemessen. Streng genommen wird also nicht die Reaktionszeit eines Pixels gemessen, sondern aller Pixel in diesem Bereich. Die Helligkeit steigt mit Beginn des Anstiegs des ersten Pixels und erreicht den höchsten Wert mit dem Ende des Anstiegs des letzten Pixels. Da das Bild auch bei LCDs zeilenweise erneuert wird (siehe z.B. Slow Mo Guys
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) wird die Messung also um die Zeit des Zeilenaufbaus im "Sichtbereich" der Photodiode verfälscht.
Diesen Aspekt sehe ich eher theoretisch, da der Einfluss bei LCDs aktuell gering sein dürfte bzw. klein gehalten werden kann. Als Rechenbeispiel: Ein 24"-Monitor (Bildhöhe 30 cm) mit 120 Hz zeichnet ein Bild in ca. 8,33 ms. Sitzt die Photodiode nah dran, ist ein Sichtfeld von vereinfacht 1 x 1 cm durchaus realistisch. Der Bildwechsel braucht im Sichtfeld der Photodiode also 1 cm / 30 cm * 8,33 ms = 0,28 ms. (+ ein paar µs für den Zeilenaufbau von links nach rechts...)
Bei LCDs liegt das im vertretbaren Rahmen (solange die Photodiode nur einen kleinen Ausschnitt zu sehen bekommt). Interessant könnte das werden, wenn deutlich niedrigere Schaltzeiten (z.B. OLED) gemessen werden sollen. (Zumindest auf dem Papier, da derart kurze Zeiten bei Sample and Hold-Displays irgendwann kaum noch relevant sind für die Bewegungsunschärfe.)
 
Was ist das eigentlich für ein Problem, wenn das Test-Ufo gerne mal trotz absolut flüssiger Bildraten imemr mal wieder kurz stottert?
Die Anzeige wird dann auch mal kurzzeitig orange statt grün.
Ich habe den Firefox-Browser, udn das habe ich irgendwie imemr schon gehabt, egal welche Hardware und Software.
Win 7, 10 und 11, Radeon 290 und GTX 1080, BenQ2720 und Gigabyte M32, diverse Einstellungen mit und ohen Vsync, Framelimiter, 120,165hz.
Ich habe damals den BenQ mit Strobelight HAck mit BFI genutzt.
Liegt das am Browser, oder vielleicht an dieser Software, die sich ins System schreibt?
EIgentlich habe ich es jetzt wegen dem neuen Bildschirm deinstalliert, mein Windows ist ewig alt, aber ich habe es mal mit Winows 8.1 neu aufgesetzt und mit Win 10 auch den internen frisch installieren Modus gemacht.
Aber danach natürlich wieder das Tool installiert gehabt.

genau das Frage ich mich auch seit Jahren? Da wäre mal Aufklärung top aber glaub fast es liegt am Firefox
 
Apropos Link: ich brauche wohl noch Kaffee, aber habe den LInk zum "Inputlag" Artikel nicht gefunden :(
Habe ich in den Artikel geklopft. Wollte das da verlinken: https://www.pcgameshardware.de/Monitor-Display-Hardware-154105/Specials/LDAT-Input-Lag-1357708/

Der praxisnahe: Die klassischen 10 % - 90 % sind teilweise irreführend.
Absolut richtiger Hinweis und die Kollegen haben da an sich alle recht. Ich halte nicht (nur) die 10-90-Messung irreführend, sondern Reaktionszeiten-Messungen an sich und komme aber zu einem anderen Schluss. Das will ich erklären:

Ich kenne die ganzen Beiträge natürlich und habe das intensiv studiert, aber letztlich halte ich es für wesentlich, ob andere, ausführlichere, ja sogar genauere Messungen zu anderen Bewertungen der Panels führend.

Beispiel: HW Unboxed führt die "kumulierte Abweichung" (cummulative deviation) ein, die - absolut unbestritten - einen genaueren Wert für den Farbwechsel liefert als eine Reaktionszeit, weil dadurch die Kurvenform berücksichtigt ist. Aber: Dieser genauere Wert führt eben auch nicht unbedingt zu anderen Bewertungen des Panels. Davon abgesehen, dass es noch ein neuer und vor allem synthetischer Wert ist, der im Test nicht unbedingt dem Leser vermittelbar ist.

Klar gibt es viele "Probleme", die einen daran hindern, einen absolut korrekten Wert einer Reaktionszeit zu bekommen. Aber wie ich schon schrieb: Darauf kommt es letztlich nicht an, finde ich. Viel wichtiger ist doch die direkte Vergleichbarkeit und dass die Methode reproduzierbar ist. Egal ob man die Messungen gammabereinigt (wie Tftcentral) oder nun zwischen 3-98 % Prozent (wie HW Unboxed) misst. Man könnte dagegenhalten, dass das dann auch noch ungenauer ist, weil man dann manuell messen müsste.

Der Ausführlichkeit steht oft die Verständlichkeit entgegen. Daher halte ich die subjektive Bewertung der Messwerte zusammen etwa mit Schlierenbildern fast schon wichtiger als eine größere Zahlenwüste. Es läuft hier immer auf einen Kompromiss raus, der zwar ständig angepasst wird, aber eben auch jeder Reviewer anders wählt. Letztlich schreiben wir für Laien und sind auch selbst welche! Keiner(!), der Kollegen ist etwa Elektroingenieur, weder bei Prad noch bei Rtings oder sonstwo. Das ist einerseits auch gut so, um den Praxisbezug nicht zu verlieren. Aber eben andererseits nicht, wenn es darum geht, die Tests mit mehr pseudowissenschaftlichen Methoden zu ergänzen. Nein, die müssen nicht unbedingt schlecht sein, weil sie von Laien erstellt und durchgeführt werden. Aber eben dafür gibt es Fachleute. Deswegen hatte ich mich damals von einem Ingenieursbüro für Displaytechnik dazu beraten lassen, der mir nicht nur all diese Messprobleme erklärt hat, sondern mit dem ich auch meinen Messkompromiss ausgearbeitet habe.

Ja, ich halte es für wichtig, die Reaktionszeiten überhaupt in einer Messreihe darzustellen. Aber es gibt eben eine hinreichende Genauigkeit. Ich halte es bspw. für wichtiger, das Overdrive-Verhalten und mit einem Schlierenbild als Beispiel zu belegen anstatt den Overshoot bei allen Stufen durchzumessen.
Ein mögliche Lösung wäre, feste RGB-Abweichungen zu definieren und die in Spannungsabweichungen umzurechnen, sodass die Toleranz bei jeder Helligkeit kaum erkennbare Unterschiede ergibt.
Leider nein, weil die RGB-Abweichung ja bei jedem Farbwechsel eine andere ist. Ein Grund mehr, mit der 10-90-Toleranz zu leben, meine ich. Denn die ist ja schon eine feste Abweichung. Eine andere feste, würde keine genaueren, sondern einfach nur andere Ergebnisse liefern, wenn überhaupt.
Der eher theoretische: Die Photodiode misst keine einzelnen Pixel, sondern viele.
Jede Photodiode hat einen bestimmten Öffnungswinkel, aus dem sie Licht erfasst. Dadurch wird die Helligkeit in einem bestimmten Bereich gemessen. Streng genommen wird also nicht die Reaktionszeit eines Pixels gemessen, sondern aller Pixel in diesem Bereich. Die Helligkeit steigt mit Beginn des Anstiegs des ersten Pixels und erreicht den höchsten Wert mit dem Ende des Anstiegs des letzten Pixels. Da das Bild auch bei LCDs zeilenweise erneuert wird (siehe z.B. Slow Mo Guys
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) wird die Messung also um die Zeit des Zeilenaufbaus im "Sichtbereich" der Photodiode verfälscht.
Diesen Aspekt sehe ich eher theoretisch, da der Einfluss bei LCDs aktuell gering sein dürfte bzw. klein gehalten werden kann. Als Rechenbeispiel: Ein 24"-Monitor (Bildhöhe 30 cm) mit 120 Hz zeichnet ein Bild in ca. 8,33 ms. Sitzt die Photodiode nah dran, ist ein Sichtfeld von vereinfacht 1 x 1 cm durchaus realistisch. Der Bildwechsel braucht im Sichtfeld der Photodiode also 1 cm / 30 cm * 8,33 ms = 0,28 ms. (+ ein paar µs für den Zeilenaufbau von links nach rechts...)
Bei LCDs liegt das im vertretbaren Rahmen (solange die Photodiode nur einen kleinen Ausschnitt zu sehen bekommt). Interessant könnte das werden, wenn deutlich niedrigere Schaltzeiten (z.B. OLED) gemessen werden sollen. (Zumindest auf dem Papier, da derart kurze Zeiten bei Sample and Hold-Displays irgendwann kaum noch relevant sind für die Bewegungsunschärfe.
Mein Messkopf hat ein Öffnungskreis zur Diode von ca. 5 mm. Hatte damals 2017, als ich ihn gebaut habe, mit der "Lochgröße" etwas experimentiert. Nein, bis auf einem Pixel bin ich nicht runtergekommen :) Aber habe keine anderen Messwerte mit anderen Durchmessern bekommen, daher war genau das "Problem" für mich "theoretisch".

Nochmal abschließend: Ich diskutiere gerne über Testmethoden, da ich ausführliche, aussagekräftige aber eben auch verständliche Tests erstellen möchte. Deswegen ist mir da euer Feedback von außen wichtig.
 
Habe ich in den Artikel geklopft. Wollte das da verlinken: https://www.pcgameshardware.de/Monitor-Display-Hardware-154105/Specials/LDAT-Input-Lag-1357708/


Absolut richtiger Hinweis und die Kollegen haben da an sich alle recht. Ich halte nicht (nur) die 10-90-Messung irreführend, sondern Reaktionszeiten-Messungen an sich und komme aber zu einem anderen Schluss. Das will ich erklären:

Ich kenne die ganzen Beiträge natürlich und habe das intensiv studiert, aber letztlich halte ich es für wesentlich, ob andere, ausführlichere, ja sogar genauere Messungen zu anderen Bewertungen der Panels führend.

Beispiel: HW Unboxed führt die "kumulierte Abweichung" (cummulative deviation) ein, die - absolut unbestritten - einen genaueren Wert für den Farbwechsel liefert als eine Reaktionszeit, weil dadurch die Kurvenform berücksichtigt ist. Aber: Dieser genauere Wert führt eben auch nicht unbedingt zu anderen Bewertungen des Panels. Davon abgesehen, dass es noch ein neuer und vor allem synthetischer Wert ist, der im Test nicht unbedingt dem Leser vermittelbar ist.

Klar gibt es viele "Probleme", die einen daran hindern, einen absolut korrekten Wert einer Reaktionszeit zu bekommen. Aber wie ich schon schrieb: Darauf kommt es letztlich nicht an, finde ich. Viel wichtiger ist doch die direkte Vergleichbarkeit und dass die Methode reproduzierbar ist. Egal ob man die Messungen gammabereinigt (wie Tftcentral) oder nun zwischen 3-98 % Prozent (wie HW Unboxed) misst. Man könnte dagegenhalten, dass das dann auch noch ungenauer ist, weil man dann manuell messen müsste.

Der Ausführlichkeit steht oft die Verständlichkeit entgegen. Daher halte ich die subjektive Bewertung der Messwerte zusammen etwa mit Schlierenbildern fast schon wichtiger als eine größere Zahlenwüste. Es läuft hier immer auf einen Kompromiss raus, der zwar ständig angepasst wird, aber eben auch jeder Reviewer anders wählt. Letztlich schreiben wir für Laien und sind auch selbst welche! Keiner(!), der Kollegen ist etwa Elektroingenieur, weder bei Prad noch bei Rtings oder sonstwo. Das ist einerseits auch gut so, um den Praxisbezug nicht zu verlieren. Aber eben andererseits nicht, wenn es darum geht, die Tests mit mehr pseudowissenschaftlichen Methoden zu ergänzen. Nein, die müssen nicht unbedingt schlecht sein, weil sie von Laien erstellt und durchgeführt werden. Aber eben dafür gibt es Fachleute. Deswegen hatte ich mich damals von einem Ingenieursbüro für Displaytechnik dazu beraten lassen, der mir nicht nur all diese Messprobleme erklärt hat, sondern mit dem ich auch meinen Messkompromiss ausgearbeitet habe.

Ja, ich halte es für wichtig, die Reaktionszeiten überhaupt in einer Messreihe darzustellen. Aber es gibt eben eine hinreichende Genauigkeit. Ich halte es bspw. für wichtiger, das Overdrive-Verhalten und mit einem Schlierenbild als Beispiel zu belegen anstatt den Overshoot bei allen Stufen durchzumessen.

Leider nein, weil die RGB-Abweichung ja bei jedem Farbwechsel eine andere ist. Ein Grund mehr, mit der 10-90-Toleranz zu leben, meine ich. Denn die ist ja schon eine feste Abweichung. Eine andere feste, würde keine genaueren, sondern einfach nur andere Ergebnisse liefern, wenn überhaupt.

Mein Messkopf hat ein Öffnungskreis zur Diode von ca. 5 mm. Hatte damals 2017, als ich ihn gebaut habe, mit der "Lochgröße" etwas experimentiert. Nein, bis auf einem Pixel bin ich nicht runtergekommen :) Aber habe keine anderen Messwerte mit anderen Durchmessern bekommen, daher war genau das "Problem" für mich "theoretisch".

Nochmal abschließend: Ich diskutiere gerne über Testmethoden, da ich ausführliche, aussagekräftige aber eben auch verständliche Tests erstellen möchte. Deswegen ist mir da euer Feedback von außen wichtig.

Hi Manuel,

danke erst einmal für die ausführliche Antwort. Ich hatte meinen Beitrag etwas eilig geschrieben, daher kam der vielleicht auch kritischer rüber als gewollt. Es sollte keine strenge Kritik an deinem Vorgehen sein, sondern eher eine Ergänzung, vielleicht auch da ich das selber erschreckend lange nicht vor Augen hatte und mich zudem vor kurzem selber mit der Vermessung anderer Displaytechnologien beschäftigen musste. Da hat der Artikel meinen inneren Nerd geweckt. :D

Ich kann deine Erklärungen nachvollziehen. Die „kumulierte Abweichung“ von HW Unboxed kenne ich selber nicht, aber den Aspekt, dass der Wert weniger vermittelbar ist, kann ich dennoch sehen. Nicht umsonst führt auch TFTCentral die Messungen nach neuer UND alter Methode fort, um mit anderen Reviews vergleichbare Werte liefern zu können. Womit natürlich der doppelte Aufwand in dem Bereich einhergeht. Alleine das könnte ich als Gegenargument verstehen.

Der Argumentation von TFTCentral stimme ich weiterhin soweit zu, als dass durch 10-90 zwei Messpunkte gewählt werden, die teilweise deutlich anders aussehen und damit eigentlich nicht mehr die gewünschten Werte repräsentieren. Natürlich kann man da auch wieder nach Praxisrelevanz fragen. In den Beispielen im Artikel sieht man ja, dass es häufig nur zu Änderungen um einige Zehntel Millisekunden kommt. Bei einigen langsamen Wechseln kommt es aber auch grob zu einer Verdopplung der Werte. Interessant wird das meiner Ansicht nach wenn der Vergleich mit anderen Zeitfenstern aufkommt, z.B. ob der Wechsel schnell genug ist, um vor dem nächsten Bildaufbau fertig zu sein, oder ob bei Strobed Backlight der Wechsel komplett in die Dunkelphase passt.

Ich denke daher schon, dass korrigierte Messungen die korrekteren Messwerte liefern würden, aber mit allen Argumenten betrachtet nicht unbedingt die „besseren“. Und letztlich bleiben das natürlich alles Zahlen, und wie Du schon anmerkst sind Bilder am Ende mitunter aussagekräftiger. Auch daher bin ich sehr froh, dass ihr bei PCGH schon vor längerer Zeit die Pursuit Camera Tests eingeführt habt, was manche Reviews bis heute noch nicht haben. Und auch dass Du dir die Beratung eingeholt hast und uns das alles offenlegst finde ich vorbildlich, also Respekt und Dank dafür. :daumen:

Dass bei verschiedenen Diodengrößen gleiche Werte rauskamen stützt dann immerhin meine Vermutung, dass es momentan nicht praxisrelevant ist. Wobei... alleine als messtechnische Herausforderung hätte ich schon mal Bock das mit einem einzelnen Pixel zu versuchen. :D

Messende Größe vom
Schwarzen Quader
 
MPRT kommen hier aber sehr schlecht weg. Die Bezeichnung wird ja auch in wissenschaftlicher Literatur verwendet und steht in engem Zusammenhang mit Sample-Hold-Blur. Ich finde das hätte durchaus Erwähnung verdient. Das Kaschieren schlechter Reaktionszeiten ist ja nur so eine Art willkommener Nebeneffekt und nicht das Hauptziel von Blur Reduction.

Ohne die Maßeinheit MPRT einführen, wird es zum Beispiel auch schwierig zu erklären, warum OLEDs trotz nahezu perfekter Reaktionszeiten extrem viel Bewegungsunschärfe haben.
 
Ohne die Maßeinheit MPRT einführen, wird es zum Beispiel auch schwierig zu erklären, warum OLEDs trotz nahezu perfekter Reaktionszeiten extrem viel Bewegungsunschärfe haben.
Das liegt an den Hz und nicht an den Reaktionszeiten. Die Bilder pro Sekunde sind für die Bewegungsunschärfe verantwortlich, die Reaktionszeiten lediglich für die Schlieren. Hätten OLEDs echte 1000 Hz, die Reaktionszeiten wären ja niedrig genug dafür, dann hätten die Panels auch eine bessere Bewegtbildschärfe.
 
Mehr Bilder pro Sekunden helfen ja nur, weil dadurch die Moving Picture Response Time gesenkt wird.
Ein OLED, der über Blackframe Insertion die MPRT im selben Maß reduziert, erzielt den identischen Schärfegewinn.
 
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