I denna teknikstund går SweClockers skärmtestare Thomas Ytterberg igenom de brister och problem som finns med tester av input lag hos skärmar. Låg latens, det vill säga låg fördröjning från bildsignal till att ljus skapas på skärmen, är extremt viktigt för spel. Samtidigt är latensen hos en spelskärm idag så liten att det är svårt att mäta tillförlitligt ens med precisionsutrustning.
På samma gång fokuserar diskussionen runt input lag nästan enbart på skärmen. Diskussioner där skillnader på enstaka millisekunder lyfts fram som avgörande för spelkvalitet, när det är hela kedjan från mus och tangentbord genom dator, spelmotor och grafikkort som står för merparten av latens. Där spelskärmar idag håller en latens långt under tio millisekunder kan övriga delar i denna kedja stå för mångfaldigt större fördröjning.
Men vi vet inte säkert hur hög den totala latensen i inmatningsdon, dator och spelmotor är. Det är svårt att mäta och väldigt få försöker mäta. Input lag hos en skärm är enormt viktigt, men samtidigt ändå inte, eftersom latensen idag på spelskärmar är så liten.
Denna teknikstund är ett komplement till Bildskärmsguiden och avsnitt om latens och input lag
Latens och responstid
Latens är fördröjningen från att bildsignalen når skärmen till att skärmens panel börjar prestera ljus. Den här fördröjningen sker i skärmens elektronik och signalbehandling men kan också orsakas av sådant som att skala om bilden. Idealet är ingen latens alls. Noll fördröjning. Detta sker per konstruktion i bildrörsskärmar, CRT, där den analoga signalen direkt styr elektronstrålen.
Hög latens, generellt högre än 100 millisekunder (1/10-dels sekund), upplevs ofta som att du har en fördröjning i spelet där exempelvis skottet kommer en kort stund efter att du tryckt av det. Därför är låg latens kritiskt för snabba och rappa spel vilka kräver hög nivå av koordination. Vad som sker inom dessa 100 ms är däremot föremål för hur hjärnan tolka och väver samman händelser. Vi saknar förmågan att särskilja kortare intervall än så.
Latens blandas ofta ihop med responstid som är panelens tröghet i hur den reglerar rätt mängd ljus. Hög responstid leder till tydligare eftersläp. Latens och responstid är dock en del av samma problem då vissa skärmar kan ha hög responstid och låg latens. Typexemplet är spelskärmar med VA-paneler där fördröjningen är liten medan panelen tar lång tid på sig för att vrida kristallerna till rätt position. Väger man samman latens och responstid brukar det kallas för display lag.
Från mus till ljus
Input lag är det begrepp som används för att beskriva hela skeendet från avtryckare på mus, spelkontroller, tangentbord etc. till att skärmen ändrar sitt ljus. Men begreppet ”Input lag” används om egentligen allt som upplevs negativt kring en spelupplevelse. Argument som ”V-sync ökar input lag” och skillnader om ett par millisekunder anses avgörande för spelets upplevelse.
Idag omfattar latensen hos en modern spelskärm endast ett fåtal millisekunder, medan kedjan som helhet kan ta tiofaldigt högre latens innan det ens blivit en bildsignal. Latensen hos möss och tangentbord samt USB-kretsar är i regel mycket högre än latensen hos skärmen. Uppemot 50 ms är inte orimliga nivåer. Detta är dock sällan testat – eftersom det är svårare att testa och därmed mer sällan diskuterat.
Latensen är olika över ytan
Såväl CRT- som LCD-skärmar uppdateras uppifrån och ned i sekvens. Exempel på detta finns i videon. Detta gör att latensen är högre i botten av skärmen och lägre i toppen av skärmen. Latensen är där omvänt proportionell till skärmens uppdateringsfrekvens. Högre uppdateringsfrekvens ger kortare latens.
Frekvens | Tid att rita upp hela skärmen |
---|---|
60 Hz | ≈16,7 ms |
75 Hz | ≈13,3 ms |
100 Hz | ≈10 ms |
120 Hz | ≈8,3 ms |
144 Hz | ≈7 ms |
165 Hz | ≈6 ms |
200 Hz | ≈5 ms |
240 Hz | ≈4,2 ms |
360 hz | ≈2,8 ms |
Om våra hjärnor besuttit förmågan att urskilja förlopp om enstaka millisekunder hade vi rimligtvis märkt av hur skärmar, särskilt 60 Hz-skärmar, uppdateras uppifrån och ned – vilket vi naturligtvis inte gör.
Mätning av latens
Kamerametoder är tillgängliga för alla. Enkelt förklarat speglar man skärmen till en bildrörsskärm, CRT, med förmodad noll latens. Genom höghastighetskamera eller långa sekvenser av stillbilder kan man försöka avgöra hur långt efter en modern spelskärm är. Denna metod ger en stor variation eftersom det är så många faktorer inblandade här. Videon visar flera exempel på detta.
Testmönstrens (spelens) beteende
Grafikkortets beteende
Windows beteende
Latensen från omvandling digital till analog bildsignal för CRT-skärmen
Skalning av bilden på LCD:er
Skärmar kan respondera olika på olika signaler. Till exempel att 60 Hz och 144 Hz inte responderar likadant
Det är sällan du kan köra samma signal till en CRT och en modern spelskärm, likt 1440p, 240 Hz, 4K-signal och så vidare
Kamerametoden är en metod som ger relativa svar. Vi ser skillnaden i latens mellan bildröret och den moderna skärmen. Men vi ser inte den absoluta nivå hos båda skärmarna. Just detta och alla faktorer som påverkar gör att jag inte ger mig själv högre precision än ”inom tio millisekunder” från CRT-skärmen.
Ljussensor och oscilliskop
Andra metoder och annan utrustning kan vara mer konsekvent genom att de kliver förbi grafikkortens inverkan och inte blandar in relativa skillnader. Det kan vara mätverktyg som Leo Bodnar Input Lag tester och separata oscilloskop som utgår från att mätverktyget har kontroll över både signal och ljussensor.
Men inte heller dessa metoder är helt felfria och kan ge stora skillnader. Till exempel tester från rtings.com och tftcentral.co.uk som kommer fram till 4,3 respektive 2,7 (0,3) millisekunders latens för skärmen LG 27GL850. Med kamerametoden kom jag fram till att samma skärm var ungefär i nivå med bildröret men avrundade resultatet till ”inom tio millisekunder”.
Inga av dessa resultat är fel. Mätning av latens är ett komplicerat ämne. Trots avancerad utrustning är resultaten fortfarande föremål för tolkningar och godtycke. Poängen är att det är en låg siffra i alla tre fallen och erfarenheten är den att moderna spelskärmar sällan kliver över en latens av 10 ms. Ofta är det en nivå om ett par eller några millisekunder av latens hos just moderna spelskärmar.
Slutsats
Detta ska då jämföras med den totala latensen från mus, tangentbord, spelkontroller, USB-kretsar, dator, spelmotor, grafikkort med mera. Där pekar det mesta på att den totala latensen är 100±50 millisekunder. Dock är det väldigt få som testar total input lag. Detta eftersom det blir är ännu mer komplext att mäta hela kedjan från knapptryckning till ljus. Att endast pröva skärmens latens och vad som händer efter att bildsignalen alstras är förhållandevis enkelt.
Kanske tydligast av allt är att diskussionen runt input lag är fast i att enbart diskutera skärmens roll. Där skillnader på enstaka millisekunder ges en oproportionerligt stor betydelse, ofta baserat på tankeexperiment och en miniräknare.
Vill man minska skärmens inverkan i denna kedja är det de snabbaste skärmarna som gäller, vilka idag är 240 Hz-skärmar. Vill man faktiskt påverka hela kedjan finns det fler millisekunder att hämta tillbaka genom att välja andra möss och tangentbord. Men man rår inte på den kanske största latensen i form av spelmotorn som är vad den är.