Grundlagen TFT-Technik

Hallo allerseits,

Mir ist bei der neuesten Monitor News (bzw. bei den Kommentaren zu FreeSync) wieder aufgefallen, dass es mir an grundlegendem Wissen darüber fehlt, wie genau der Refresh bei TFT Monitoren eigentlich funktioniert. Jetzt wäre ich euch dankbar, wenn ihr da einige Dinge für mich klarstellen könntet:

1. Werden bei TFT Monitoren die Bilder Pixel für Pixel geupdated oder immer in Gruppen (z.B. Zeile für Zeile oder Gruppen aus 2^x Pixel) oder sogar der ganze Bildschirm auf einmal?

2. Falls nicht der ganze Bildschirm auf einmal geupdated wird: Wie lange dauert der gesamte Refresh z.B. bei einem 60Hz Panel? Mit Refresh meine ich die Zeit, die benötigt wird bis jedes Pixel angesteuert wurde. Nicht die Zeit, die der Flüssigkristal braucht um sich entsprechend auszurichten.

3. Falls der Refresh weniger als 16,6 ms dauert, was limitiert dann die Wiederholrate?

4. Jetzt nehmen wir mal ein 60Hz Panel mit variabler Refreshrate (Freesync oder GSync - je nachdem mit was ihr euch auskennt). Angenommen ein Refresh dauert bei 60 Hz 16,6ms - gibt es irgendeinen Grund anzunehmen, dass er bei 35Hz länger dauert?

Vielen Dank schon mal und falls meine Fragen noch irgendwelche grundsätzlichen Verständnisfehler offenbaren wäre ich euch dankbar, wenn ihr auch die aufklären könntet

Irgendwie erschließt sich mir nicht so wirklich der Sinn hinter deiner Frage. o.O

Ich glaube bei heutigen Panel werden alle gleichzeitig aktualisiert, aber dafür einzeln angesteuert.

Es gibt 144Hz Monitore.

Es gibt Monitore mit "240" Hz, wobei der Monitor in Wirklichkeit 120Hz hat und immer ein schwarzes Zwischenbild, das scheint zu helfen "Verwischen" zu verringern. Man sieht mit bloßem Auge nicht, dass es Schwarzbilder zwischendurch gibt, aber es fühlt sich wohl "schärfer" an bei Bewegungen.

Schnellere Displays wären vermutlich möglich it TN-Paneln, aber dafür gibt es keinen Markt im Konsumentenbereich und das dann gescheit zu befeuern ist auch nochmal was anderes. (also was den Kabelanschluss angeht)

Der ganze Bildschirm.
Die Änderung einer Farbe dauert unterschiedlich je nach Farbe (Start und Ziel), aber sonst wird er nicht beeinflußt
Ein TFT hat kein Refresh wie CRTs. Ein CRT braucht einen Refresh weil da mit einer Elektronenkanone draufgeschossen wird und das Leuchten nach ein paar Millisekunden schwächer wird. Ein TFT hat einen Transistor und dahinter Licht. Solange Strom anliegt bleibt der Transistor (8 Transistoren pro Pixel, 24/32 Transistoren pro Komplettpixel) so eingestellt wie bei letzten Mal Schreiben eben war.
Die Zeit die ein Pixel braucht um eine andere Farbe anzunehmen hängt nur von der Start und Zielfarbe ab.

Wie wärs z.B. Wikipedia zu lesen http://de.wikipedia.org/wiki/Reaktionszeit_(Flachbildschirm)

Aha ... ihr 2 Vorredner ... wenn der ganze Bildschirm aktualisiert wird und das gleichzeitig ...

Warum haben wir dann Tearing und Zerrissene Bilder ?

http://www.tftcentral.co.uk/speccontent.htm#response time

hier steht was davon das jedes Pixel einzeln "schaltet" ... wobei das alles eh egal ist ... ein Bild kann nicht komplett durch die Datenleitungen und wird erst dann refrescht wenn es da ist sondern es wird ja genauso angesteuert wie ein CRT ... und bekommt Zeilenmäßig neue Bildinfos.

Also arbeitet jede Zeile einzeln ab und macht das Bild neu wenn neue Inhalte vorhanden sind.
Daher auch das Problem mit dem zerrissenen Bildern also das Tearing .

Dieses würde ja nicht auftauchen wenn man das Bild erstmal zwischenspeichert und erst dann auf den TFT gibt wenn man alle Daten hat .. wobei das will kein Spieler haben ... das Thema Imputlag sollte man nicht ausser acht lassen.
Welches ja ein größeres Problem ist wenn man einen Fernseher als PC Monitor benutzen will .

Es ist halt kein Refresh wie bei einem CRT da ja das Display seine Infos so lange behält bis es neue bekommt aber es ist doch ein Zeilenrefresh da der Monitor selber Zeilenweise die neuen Bildinfos überträgt.

Ein TFT hat kein Refresh wie CRTs.

Zum Vergrößern anklicken....

Hat er garkeinen neuen Aufbau in regelmäßigen Abständen?
Ändert sich gerade nur der Pixel, bei dem es gerade auf Grund der Bildinformation notwendig ist?

Wenn ja, wie kommt es dann zum Tearing, wenn die Grafikkarte das Bild nicht zum "richtigen Zeitpunkt X" liefert?

Also, dass nicht alle Pixel wirklich gleichzeitig geupdated werden können dürfte relativ offensichtlich sein - Dazü bräuchte man bei FHD ja über 6 Millionen einzelner Leitungen. So viele Kontakte hat kein Chip. Die Frage ist aber zum einen, wie groß die Gruppen sind, die gleichzeitig angesteuert werden können (jeweils eine Zeile?) und wie lange es dauert, einmal alle Pixel zu updaten. Das Umladen eines einzelnen Kondensators geht vermutlich um Größenordnungen schneller als die Flüssigkristalle brauchen um sich neu auszurichten. Was mich eben interessieren würde ist ob das Update des ganzen Bildes "quasi instantan" (z.B. < 1ms) erfolgt, sobald ein komplettes Bild angekommen ist oder das verteilt über den ganzen Zyklus (z.B. 16,6ms bei 60Hz) erfolgt.
Im ersten Fall, frage ich mich, warum dann die meisten Monitore bis vor kurzem maximal 60Hz darstellen konnten.
Im zweiten Fall würde es aber selbst bei VSync zu Tearing kommen und bisher dachte ich immer, dass das eben bei VSync nicht passieren würde.

@HominiLupus: Das mit den 8 Transistoren pro Pixel wäre mir neu. Ich dachte, die 256 Helligkeitsstufen werden meines Wissens durch unterschiedlich langes Laden der Kapazitäten erreicht. Und ja, auch TFTs benötigen einen Refresh (genauso wie z.B. DRAM), weil die Ladung eben nicht beliebig lange erhalten bleibt. Das ist ja genau der Grund, warum es bei GSync und FreeSync eine minimale Framerate gibt.

@Ununhex: Ich frage, weil ich inzwischen haufenweise Diskussionen über die angeblichen technischen Details von G- und FreeSync gelesen habe und mir da viele Behauptungen einfach nicht plausibel erscheinen - da wollte ich erstmal sicher gehen, dass ich verstehe, wie genau ein normales TFT funktioniert.

Was diese 240Hz Fernseher - meines Wissens - machen ist zwischendrin einfach die Hintergrundbeleuchtung auszuschalten, wodurch man die "Übergänge" nicht sieht. Das würde aber auch nur Sinn ergeben, wenn das Update des kompletten Bilds wesentlich schneller wäre als die Reaktionszeit der Flüssigkristalle.

G-Sync und Freesync warten bis die Grafikkarte ein komplettes Bild hat und sie es dann zum Monitor schickt .
Daher gibts kein Tearing ..

Weiterhin zum lesen ...
http://www.heise.de/ct/artikel/G-Sy...ync-Mehr-Wunsch-als-Wirklichkeit-2195186.html

G-Sync und FreeSync

Technisch ähneln AMDs FreeSync und Nvidias G-Sync dem Adaptive-Sync der VESA. Bei Nvidia soll ein neuer Scaler im Monitor dafür sorgen, dass sich die Displays variabel takten lassen; diese Art der Synchronisation hatte der Hersteller erstmals im vergangenen Herbst vorgestellt. Für G-Sync passt Nvidia offenbar das vertikale Blanking-Intervall an (das aus dem Röhrenzeitalter stammt und dort Zeit für den Rücklauf des Elektronenstrahls einräumte); ganz genau erklärt der Grafikspezialist die Vorgehensweise nicht.

Zum Vergrößern anklicken....

Auszug daraus .. wichtig ... Blanking Intervall als Fachbegriff ! ... ey es geht zur Röhre zurück ... oder nein die Technik ist einfach so.

http://en.wikipedia.org/wiki/Vertical_blanking_interval

und bei den 240Hz ja es wird einfach Licht an und ausgeschaltet ... aber das hat nichts mit dem Bildaufbau an für sich zu tun ... Tearing wird es auch hier geben ... da es aber schon 120 Hz Monitore von Grund auf sind merkt man es viel weniger ( PC Monitore )

Bei Fernsehern laufen verbessernde Bildprozessoren mit die solche Übergänge mischen und man daher weniger Tearing sieht ... dafür braucht aber auch das Bild eine lange Zeit eh es angezeit wird ... siehe Imput Lag dafür .

Bei Vsync gibt es kein Tearing ... da der Monitor immer nur komplett neue Bilder anzeigt ... d.h. Wenn die Grafikkarte 120 FPS rechnen könnte und du einen 60 Hz Monitor hast ... wartet sie einfach etwas mit dem Rechnen... schafft sie weniger als 60 FPS ... gibt sie erst nach einem gewissen Takt das Bild wieder aus ... was leider dann gleich 30 FPS sind die Sprünge da unten sind dann extrem Wahrnehmbar.

Für die Sache wie schnell ein Bild geupdatet wird ... 60 Hz ... also 1/60 Sekunde .. es wird nicht 2 x in der Zeit geupdatet ... bei LCD eh nicht dort wird ja vom Monitor einfach der "alte" Zustand beibehalten bis ein neuer da ist.

Dann überlege mal wie lange ein Grau zu Grau Farbwechsel dann dauert bei den meisten Monitoren ... sind das mehr als 10 ms ..

Für die anderen Sachen
http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_Visual_Interface#Specifications

Dort wird immer von Blanking also einer Zeit ohne Daten geredet ... und ganz wichtig!

Pixels per clock cycle:

1 (single link at 24 bits or less per pixel, and dual link at between 25 and 48 bits inclusively per pixel) or
2 (dual link at 24 bits or less per pixel)

Zum Vergrößern anklicken....

Also bei einem Takt des Single Link Kabels wird 1 Pixel gesendet .. bei Dual Link können 2 ( bei 24 Bit Farbtiefe ) oder 1 wenn es mehr als 24 bit sind )

Clock Raten stehen ja mit bei .

Minimum clock frequency: 25.175 MHz

Zum Vergrößern anklicken....

Man muss ja auch bedenken das beide Seiten ein gleiches System haben wie sie Daten senden und Empfangen ... wenn man es Zeilenweise macht so wie es aktuell läuft muss man halt alle Daten in einer gewissen Geschwindigkeit und Reihenfolge zum Monitor bringen. Daher auch maximale Kabellängen !
http://www.heise.de/ct/hotline/Maximale-Kabellaengen-fuer-DVI-und-HDMI-970246.html

Anders wäre es wenn man sich nur ändernde Bildpunkte senden würde ... das bringt was wenn man Office macht aber anders als System oben dem Monitor sagen wo das sich verändernde Pixel ist ...

Jetzt überleg mal wie das in Spielen wäre ?

System aktuell .

Bild fängt oben Links an 24 Bit Farbe = heist 24 Zahlen für ein Feld danach gleich die nächsten 24 Zahlen ... da ja das System wie übertragen wird gleich bleibt ! ( Overhead mal rausgenommen)
also 3 Byte pro Pixel.

System wie du es dir gerne vorstellen willst.
Pixel 1920x1080 hat Farbe 24 bit

So müsstest du dem Monitor Daten liefern und eine eindeutige Abgrenzung von den Daten auch vornehmen ... Also 1920 = 0,5 Byte +
Abgrenzung (die Eindeutig ist ähm wie lang muss die sein bei 24 Bit Farben ? ) +
1080 +
Abgrenzung +
Farbe 3 Byte
Abgrenzung zum nächsten Pixel !

Merkst du was für ein Overhead erzeugt wird ?

Bei Office wo sich vielleicht 5-10 Pixel ändern wenn ich einen Buchstaben Tippe würde es gehen.

Aber bei Spielen mit Fullsize Screen und wackelnden HUD ... Scheisse.

so genug geschrieben um einen großen Denkanstoss zu geben ...

Aber eigentlich auch alles rauszufinden wenn man nicht nur die Deutsche Wiki lesen tut ..