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NVIDIA G-SYNC vs. G-SYNC Compatible vs. V-Sync? We measure the system latency! | Practice

Let’s start with Nvidia. G-SYNC is a hardware solution built directly into the monitor. Therefore, these monitors also cost significantly more than FreeSync monitors. Yes, I’m afraid so! But since the RTX 2000 generation, Nvidia has opened up regarding FreeSync monitors and made this open standard possible for Nvidia graphics cards. The whole thing works retroactively up to the GTX 1000 generation so Pascal. After all!

Source: NVIDIA

At this point, a very general and also only brief explanation of what these adaptive synchronization technologies do. Whether FreeSync or G-SYNC, both adjust the current FPS of the frame rate. Which has the advantage of less to no tearing on the monitor. Maybe one or the other has heard the term VRR? Variable Refresh Rate (Ex: FreeSync Premium)! So if you have a true G-SYNC monitor, you also have VRR support from 1 – XXX Hertz. From here on, it really gets down to business and requires a separate article. On the other hand, I’m going to bore you with a lot of technical blah blah now. I plan to write an article on this in more detail.

But now let’s take a look at what happens with an Nvidia G-SYNC monitor in terms of latencies. Here are a few graphics. What was I doing here? Nvidia LDAT strapped to the MSI Oculux and used the game Overwatch to measure latencies. Here I tested different settings and different frame rates. For reference, I always disabled G-SYNC and V-Sync first. Then both technologies are activated sequentially. Finally I limited the frame rate with the IGFL (Ingame Frame Limiter) and RTSS (Rivatuner Statistics Server) to show how V-Sync affects the latencies.

Overwatch with RTX 3080 and G-SYNC Monitor MSI Oculux NXG252R

Here are the settings in the game.

The good old Ryzen 7 2700X combined with the RTX 3080 brings it to an average of 325 FPS in this DX11 game. No Nvidia driver overhead – 240 Hz monitor easily maxed out! Note: The server latency was between 30 – 40 ms.

First insight? G-SYNC has no influence on the latency. Greetings to all rumor spreaders!

I can take this opportunity to clear up the mystery surrounding this claim. When Nvidia came around the corner with G-SYNC, both G-SYNC and V-Sync were enabled by default in the driver. Thus, it was probably clear to the e-sportsmen, G-SYNC makes tearing go away, but I have a latency disadvantage. Rumor born and to this day it still stubbornly persists. In that case, Nvidia brought this on themselves! If you look at the driver settings today, you’ll notice that only G-SYNC is enabled by default when a corresponding monitor is detected. Dear e-Sportsmen, for a better gaming experience (less tearing) – just leave G-SYNC on! Let’s take a look at a few more slides. We’ll read each other again soon!

Learned something again? Wherever possible, use the IGFL! An outside intrusion, affects the latency. In this case, RTSS causes a latency that is about 5 ms worse.

What I’m sure you’ve also noticed is that when using an IGFL or RTSS properly, the latency only gets worse by about 2ms when using V-Sync. That’s because I’m staying 4 FPS below the monitor refresh rate with the limited framerate here. If I were to go down a few more FPS, the difference here (with/without V-Sync) would most likely be within the range of the measurement tolerance. Why I’m so into the topic of V-Sync? Neither G-SYNC nor FreeSync can completely avoid tearing.

Tearing may still occur in the lower third of the screen! At least when significantly more FPS are unleashed on the monitor than the frame rate allows. If you don’t want that, you have to limit the FPS (min. 4 FPS < Hz of the monitor) and activate V-Sync! You lose about 10-12 ms latency here if you compare the values without FPS limitation. Ultimately, everyone has to decide for themselves! The e-sports players certainly won’t do this, but for a single player game this would be a useful optimization to get the best image.

For the sake of completeness, here are the graphics for 144 Hz and 60 Hz.

What can we learn from the graphs? Firstly, the obvious is confirmed, as the monitor refresh rate decreases – the latency increases, despite the same FPS (Ø 325). The values on the following graph are rounded to 0 behind the decimal point!

Greetings to all 60 Hz gamers: 35% lower latency on a 240 Hz panel at 325 FPS. So much for that, a 60 Hz monitor is good enough for me! This means that not only does the 60 Hz player lose out in terms of end-to-end latency, but more importantly, the 240 Hz player can see you on average about 35% faster than you can see the opponent on the 60 Hz monitor. What the 60 Hz player then still sees: You were killed by player XXX! Haha. So it’s not just the FPS that makes the difference. Here, the rest of the hardware does as well. Skill can’t replace hardware though! It’s a pity.. On the other hand, we still see that IGFL is much more suitable than RTSS in terms of latency reduction. And that V-Sync at low frame rates affects latency even more drastically than it already does. Ok, at this point we’ll change the subject – now it’s time for FreeSync.

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RedF

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4,664 Kommentare 2,553 Likes

Das war doch mal aufschlußreich.

Jetzt bin ich aber auf die Folge Artikel gespannt : )

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G
Guest

GSync und Freesync verhindert Tearing zu 100%.

Wenn man sich aber überhalb der Maximal-Frequenz des Monitors bewegt, wird sowohl GSync als auch Freesync ganz abgeschaltet, sprich es wird nicht mehr gesynct sondern man hat das selbe Verhalten wie bei VSync-Off. Daher das beobachtete Tearing. So wie es im Artikel steht, klingt es, als würde GSync/Freesync Tearing nicht zuverlässig vehindern, das ist so aber falsch.

Man muss im Treiber oder Spiel zusätzlich VSync einschalten, dann bleibt die Framerate auf die Maximalfrequenz des Monitors begrenzt und man hat nie Tearing.

Aber ein Framelimiter ist trotzdem besser, weil ein Synchronisieren auf die Maximalfrequenz des Monitors immer ein wenig zusätzlichen Lag erzeugt, die Zeit nämlich, die das Bild im Backpuffer liegt, bevor der Monitor ein neues Bild anzeigen kann. Der Framelimiter begrenzt die Framerate aber sozusagen "CPU-Seitig" wodurch das Bild ein paar Millisekunden "aktueller" ist, als eines, dass ungenutzt im Backpuffer der Grafikkarte warten muss. Schneller sieht man die Bilder deswegen nicht, aber sie sind eben zeitlich einen Tick näher am Geschehen.

Bei 60 Hz mag das einen entscheidenden Unterschied machen. Bei 120 Hz... Nun ja. Muss jeder selbst wissen, welch übermenschlichen Fähigkeiten er sich zutraut.

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grimm

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3,084 Kommentare 2,040 Likes

Ich weiß nicht, ob es zu kompliziert geschrieben ist oder ich es einfach nicht verstehe - vielleicht übersetzt ihr mal die Latenz-Messwerte in Tabellen-Form oder eine andere Übersicht?
Teilweise widersprechen die Aussagen auch meinen eigenen Erfahrungen und das hat nichts mit "subjektiver Wahrnehmung" zu tun. So hab ich mit der 5700XT in Metro Exodus bei Treiber-seitigen 30 FPS (hatte FreeSync aktiviert) ein deutlich flüssigeres Ergebnis als ohne Sync mit >60 FPS (damals noch 75Hz FreeSync Monitor).
Bei Doom Eternal beobachte ich ebenfalls das von @Grestorn genannte "Phänomen": Hier habe ich deutlich >144 Hz trotzdem fühlt es sich bisweilen hakelig an. War mir bisher nicht bewusst, dass die Sync-Technologie dabei den Dienst quittiert.
Stelle ich jetzt die FPS fix auf z. B. 120 oder limitiere ich nur die Maximale Anzahl auf den Wert?

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FritzHunter01

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Moin moin, ich mag deine konstruktiv kritische Art. Im Ernst!

Ich konnte bisweil kein extremes Tearing weder mit FreeSync noch G-SYNC feststellen, wenn ich deutlich mehr FPS auf den Monitor brenne. Was aber passieren kann, dass es im unteren Drittel zu leichtem Tearing kommt. Da muss man aber schon sehr genau hinschauen!

Das FreeSync bzw. G-SYNC oberhalb der Bildwiederholrate gar nicht mehr funktionieren, dass is mir neu. Werde ich direkt mal bei Nvidia anfragen!

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FritzHunter01

Moderator

1,155 Kommentare 1,572 Likes

Das klingt für mich persönlich nach Stotter... das leigt in der Regel daran, dass du mit Frametimes all over the place spielst.

Bie den nächsten Messungen (RTX 3060Ti vs. 6700XT) werde ich hier noch Frametimes und Varianzen mit protokollieren. Da kann ich das besser aufzeigen bzw. beschrieben!

Versuch mal bitte deine Frametime auf eine "gerade" Linie zu bringen. RTSS und Grafik für die FT an!

Bitte kein FL sondern erstmal voll Beballerung... dann Protokolliere mal die FT... das wird bestimmt aussehen, wie Herzkammerfimmern kurz vor dem terminalen Ende!

Dann regelst du mit dem IGFL die FPS runter bis du eine "gerade" Linie in bzgl. der FT hast... Ich denke, dann ist das Problem weg. Zumindest bei Doom...

Bzgl. Metro Exodus hast du mit dem AMD Treiber FL gearbeitet? Aus meiner Erfahrung sind weder der Nvidia noch AMD FL brauchbar umgesetzt.
Kannst du das bitte nochmal versuchen? Welche Einstellungen (Grafik) hast du mit der 5700XT? Da ich auch eine habe, versuche ich das mal zu reproduzieren! Dann kann ich auch mal mit LDAT messen...

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G
Guest

Das ist schon (fast) immer so, auch dokumentiert.

Anfangs war es nur bei AMD so, Nvidia hat dann einige Monate nach der Verfügbarkeit von GSync nachgezogen mit dieser Logik:

Wenn GSync/Freesync an ist, ändert sich die Funktion des VSync Schalters (sowohl im Spiel als auch im Treiber):

Wenn VSync aus ist, wird nur bei Frameraten unterhalb der max. Monitorfrequenz gesynct. Ist die Framerate höher, wird nicht mehr gesynct, man hat also Tearing.

Wenn VSync an ist, kann die Framerate nie die Maximalfrequenz des Monitors übersteigen, denn bei Erreichen dieser Frequenz wartet die Rendering-Queue wie bei VSync üblich.

Unterhalb der Maximalfrequenz verhält es sich aber immer gleich: Der Monitor passt sich der Framerate an.

So lange man unterhalb der Maximalfrequenz bleibt, spielt das keine Rolle. Und ansonsten ist es das beste, per Framerate Limiter auf einen Tick unterhalb der Maximalfrequenz zu limitieren. Natürlich nur, wenn man GSync/Freesync an hat, sonst erzeugt das konstantes Tearing.

/edit: Diese Sch... Rechtschreikorrektur sauf dem Tablet...

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RX480

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Wenn man sich Aufwand +Nutzen anschaut ... the Winner ist 71fps.(x)
Die paar ms mehr ggü. 140fps gehen eigentlich noch als NO e-sportler.

Macht in Hardwareaufwand und Watt ganz schön Was aus.(schätze mal der Verbrauch ist net linear zu den Fps)
Es gibt ja net nur Overwatch sondern auch die anspruchsvollen Shooter wo dann der PC@147fps
gleichmal 500W benötigt, falls man denn MAXED spielt.(>=1440p)

(x) gibt auch auf nem 144Hz-Moni =142Hz.

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grimm

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Danke für die Anleitung - ich checke das später mal.

Bei Metro habe ich in WQHD mit ultra gespielt. Irgendwo hab ich auch mal gelesen, dass der AMD Treiber die FPS halbiert und dafür nur die mit den besten FT ausspielt (sofern ich das richtig verstanden habe). War auf jeden Fall ziemlich fein.

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RX480

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In ME würde ich auf jeden Fall mit AMD-Graka advancedPhysX deaktivieren.

Das wäre übrigens ein Game, wo man auch noch mit ner älteren Budget CPU ganz gut in 4k klar kommt.
Bei neueren Games muss dann halt schauen, welche Gamesettings die CPU am Meisten belasten und
die Regler benutzen.(FoV+Schatten+Distanz+Wolken etc.)
CPU-Reviews könnten daher auch in Ultra ganz interessant sein, wenn die Drawcalls ansteigen.
(immer nur low bei manchen Reviewern erscheint mir zu kurz gesprungen)

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FritzHunter01

Moderator

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Welche CPU und Ram hast du da im Einsatz?

Ich kann dass hier mit einem 2700X, 2x8 GB 3200 MHz CL16 (single ranked) und der Sapphire RX 5700XT Nitro+ SE nachstellen... auf dem AOC 75 Hz Monitor...

@Update so ist gerade die Testbench konfiguriert... sonst muss ich auf den 3800X mit 4x8 GB 3200 MHz CL16 (dann dual ranked) gehen... was bedeutet, dass ich alles umbauen muss...

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grimm

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Check mal die Signatur. Meine 5700XT ist off Duty, weil defekt. Lief mit 1600X und 2x8GB Ram (XMP @2933MHz). Timings muss ich nachschauen, das hab ich nicht im Kopf.

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FritzHunter01

Moderator

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Ok, der 1600X is noch aktuell... das wollte ich ich nicht so recht glauben... Ok dann passt in etwa... der 2700X is zwar etwas besser, aber mal schauen, ob ich den Fehler reproduzieren kann

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grimm

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Ich kann es manchmal auch kaum glauben, was die Kiste da alles hinzaubert ;)

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FritzHunter01

Moderator

1,155 Kommentare 1,572 Likes

In 1080p rennst du aber in ein häftiges CPU Limit... gerade in DX12 mit der 2080S... Thema Treiber-Overhead

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grimm

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Ich bin ausschließlich in WQHD unterwegs.

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Wombatlars

Neuling

4 Kommentare 0 Likes

Jetzt fehlt nur noch der Test ob es Unterschiede gibt zwischen
IGFL
Nvidia FL
RTSS
Spezial K

und ob sich die Latenz erhöht wenn z. B. ein generelles Framelimit auf 142 per externem Tool aktiviert ist und zusätzlich der IGFL auf z. B. 138 genutzt wird (y)

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B
BloodReaver

Mitglied

56 Kommentare 20 Likes

Hallo,
Danke erstamal für den tollen Bericht :) Ich spiele wenn möglich immer mit einem "IGFL" und stelle denn Wert bei einem 144Hz Monitor auf 143. Vsync stelle ich dann immer auf aus.

Eine Frage hätte ich noch: "RegEdit Eintrag – Dword: TCPAckFrequency = 1 setzt, der sollte hier eine recht niedrige Serverlatenz haben."
Davon habe ich persönlich noch nie etwas gehört. Kannst du das evtl. noch ein wenig genauer erläutern? Zudem, ist das eine Einstellung die grundsätzlich jeder ohne Bedenken einstellen kann oder gibt es da Nachteile?

Vielen Dank!

Gruss

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k
kill.die.repeat

Neuling

8 Kommentare 3 Likes

Vielen Dank Igor, ich habe tatsächlich gsync aus dem genannten Grund verschmäht.
Heute Abend mach ich es wieder an

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FritzHunter01

Moderator

1,155 Kommentare 1,572 Likes

Hab ich gern für euch getestet! Das war die Absicht, damit das Gerücht mal aus der Welt geschafft wird...

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Danke für die Spende



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Fritz Hunter

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