Jeder ambitionierte Gamer kennt das Szenario: Sie haben sich akribisch darum bemüht, Ihr System für ein butterweiches Spielerlebnis zu optimieren. Sie erwarten konstante 60 Bilder pro Sekunde (FPS) oder vielleicht sogar 144 FPS, passend zur Bildwiederholrate Ihres Monitors. Doch ein Blick auf Ihr Overlay, sei es von MSI Afterburner oder dem beliebten RivaTuner Statistics Server (RTSS), offenbart eine kleine, aber hartnäckige Abweichung: Statt 60 sehen Sie 59 FPS, statt 144 nur 143 FPS. Eine scheinbar unerklärliche Diskrepanz von genau einem Bild pro Sekunde. Ist Ihre Hardware nicht so leistungsfähig wie gedacht? Haben Sie einen versteckten Flaschenhals übersehen? Die Antwort ist einfacher und beruhigender, als Sie vielleicht denken: Sie sind dem Phänomen des „Phantom-Frame” begegnet, einem faszinierenden Aspekt der Art und Weise, wie Software die Framerate misst und anzeigt.
In diesem umfassenden Artikel tauchen wir tief in die Mechaniken hinter dieser Eigenart ein. Wir werden erklären, warum RTSS diese eine FPS „vermisst”, was genau dahintersteckt und warum Sie sich deswegen keine Sorgen um die tatsächliche Leistung Ihres Systems machen müssen. Machen Sie sich bereit, das Geheimnis des 1-FPS-Defizits zu lüften.
Was ist RTSS und warum ist es unverzichtbar für viele Gamer?
Bevor wir uns dem Phantom-Frame widmen, ist es wichtig zu verstehen, was der RivaTuner Statistics Server (RTSS) eigentlich ist und warum er sich als Standardwerkzeug für unzählige PC-Gamer und Hardware-Enthusiasten etabliert hat. RTSS ist mehr als nur ein FPS-Zähler; es ist ein hochoptimiertes Monitoring- und Overclocking-Tool, das oft im Bundle mit MSI Afterburner geliefert wird. Seine Kernfunktionen umfassen:
- Umfassendes OSD (On-Screen Display): Es ermöglicht die Anzeige einer Vielzahl von Systeminformationen direkt im Spiel, darunter Framerate, Frametime, GPU- und CPU-Temperaturen, Auslastung, Speichernutzung und vieles mehr.
- Framerate-Limitierung: Eine seiner mächtigsten Funktionen ist die präzise Begrenzung der Framerate. Dies ist entscheidend, um Tearing zu reduzieren, Input Lag zu minimieren (insbesondere in Kombination mit V-Sync oder adaptiver Synchronisation) und die Systemressourcen optimal zu nutzen, indem unnötig hohe FPS-Werte vermieden werden.
- Videocapture: RTSS unterstützt auch Videoaufnahmen des Gameplays.
Die Popularität von RTSS beruht auf seiner geringen Systemauslastung, seiner hohen Kompatibilität mit verschiedenen Spielen und APIs (DirectX, OpenGL, Vulkan) sowie seiner beeindruckenden Genauigkeit bei der Messung von Leistungsdaten. Es ist die Referenz, an der sich viele andere Messmethoden messen lassen müssen. Gerade diese Genauigkeit macht das Phänomen der „fehlenden” 1 FPS so irritierend für Perfektionisten.
Das „Problem” – Die vermeintlich fehlende 1 FPS
Die Beobachtung ist konsistent: Ein Spiel läuft mit einer vermeintlich perfekten Framerate. Wenn Sie einen Monitor mit 60 Hz haben und V-Sync aktivieren, erwarten Sie 60 FPS. Bei einem 144 Hz Monitor erwarten Sie 144 FPS. Oftmals zeigt RTSS jedoch 59 FPS oder 143 FPS an. Manche Nutzer sehen sogar 239 FPS statt 240 FPS. Dies geschieht in den meisten Fällen, wenn das Spiel eine stabile und konstante Framerate liefert, die exakt der angestrebten Bildwiederholfrequenz (oder einem Teiler davon) entspricht.
Wichtig ist hierbei zu betonen: Es handelt sich hierbei in der Regel nicht um ein tatsächliches Leistungsproblem Ihres PCs. Ihr Grafikprozessor rendert die Frames weiterhin mit der erwarteten Geschwindigkeit. Das Spiel läuft flüssig, und die gefühlte Performance stimmt. Die Diskrepanz liegt primär in der Art und Weise, wie RTSS die Framerate misst und anzeigt.
Grundlagen der Framerate-Messung
Um das Phantom-Frame zu verstehen, müssen wir einen kurzen Exkurs in die Grundlagen der Framerate-Messung unternehmen. Die Framerate wird typischerweise als die Anzahl der Frames definiert, die pro Sekunde (FPS = Frames Per Second) gerendert und/oder an den Monitor gesendet werden. Es gibt verschiedene Ansätze, diese zu messen:
- Stichprobenartige Messung: Ein fester Zeitraum (z.B. eine Sekunde) wird abgewartet, und die in diesem Zeitraum gerenderten Frames werden gezählt. Dies ist präzise, aber träge – das angezeigte FPS hinkt der Echtzeit-Performance hinterher.
- Gleitender Durchschnitt: Eine flexiblere Methode, bei der die Framerate über ein „gleitendes Zeitfenster” (z.B. die letzten 500ms oder die letzten X Frames) gemittelt wird. Dies bietet eine bessere Echtzeit-Rückmeldung.
- Frametime-Messung: Statt Frames pro Sekunde zu zählen, misst man die Zeit, die für das Rendern jedes einzelnen Frames benötigt wird (Frametime). Eine konstante Frametime ist oft ein besserer Indikator für ein flüssiges Spielerlebnis als eine hohe FPS-Zahl. Aus der Frametime lässt sich die FPS ableiten (FPS = 1000 ms / Frametime in ms).
RTSS nutzt eine Kombination dieser Methoden, um eine möglichst genaue und reaktionsschnelle Anzeige zu gewährleisten.
Das Herzstück des Phantom-Frames: RTSS’s Messlogik
Der Kern des Phänomens liegt in der Art und Weise, wie RTSS die Datenpunkte für seine Berechnung erfasst und verarbeitet, insbesondere im Kontext der Frame-Präsentation und der Verwendung eines gleitenden Fensters zur Durchschnittsbildung.
Der Present()-Call und die Frame-Queue
Grafikkarten rendern Frames nicht einzeln und zeigen sie sofort an. Stattdessen werden Frames in einer sogenannten Swap Chain oder Render-Warteschlange vorbereitet. Wenn ein Frame vollständig gerendert ist, wird er mittels eines API-Aufrufs (z.B. IDXGISwapChain::Present() in DirectX) zur Anzeige an den Monitor übergeben. RTSS „hakt” sich genau an diesen Present()-Aufrufen ein, um den genauen Zeitpunkt zu protokollieren, zu dem ein Frame zur Präsentation bereitgestellt wird. Diese Zeitstempel sind die Grundlage für die Framerate-Berechnung.
Das Gleitende Fenster und die „N-1”-Regel
Hier kommt der entscheidende Punkt. RTSS verwendet ein gleitendes Fenster von Frame-Zeitstempeln, um die aktuelle Framerate zu ermitteln. Stellen Sie sich vor, RTSS speichert die Zeitstempel der letzten N präsentierten Frames in einem Puffer. Um die Framerate zu berechnen, benötigt es einen Start- und einen Endpunkt dieses Fensters. Genauer gesagt, die Dauer, die vergangen ist, um diese N Frames zu präsentieren.
Eine gängige Berechnung für die Durchschnitts-Framerate innerhalb eines Fensters von N Frames lautet wie folgt:
FPS = (Anzahl der Frame-Intervalle) / (Zeitspanne des Fensters)
Wenn RTSS N Zeitstempel (t1, t2, ..., tN) im Puffer hat, dann ist die gesamte Zeitspanne dieses Fensters tN - t1. Die Anzahl der *Intervalle* zwischen N Zeitstempeln beträgt jedoch N-1. Denken Sie an zwei Zeitstempel: Sie definieren ein Intervall. Drei Zeitstempel definieren zwei Intervalle, und so weiter. Dies bedeutet, dass der Zähler für die Anzahl der Frames in der Formel zu (N-1) wird, während der Nenner die gesamte Dauer vom ersten bis zum letzten Frame im Puffer ist.
Nehmen wir an, Ihr Spiel läuft perfekt stabil bei 60 FPS, was einer Frametime von exakt 16,666… ms entspricht. Wenn RTSS einen Puffer von 60 Frame-Zeitstempeln verwendet, um die FPS zu berechnen, dann würde die Zeitspanne zwischen dem ersten (t1) und dem 60. (t60) Zeitstempel nahezu exakt 1000 ms (1 Sekunde) betragen (t60 - t1 ≈ 1000 ms).
Nach der oben beschriebenen Formel würde die Berechnung dann so aussehen:
FPS = (60 - 1) / (t60 - t1) = 59 / 1000 ms = 59 FPS
Dort haben wir es! Die „fehlende” 1 FPS ist kein Indikator für mangelnde Leistung, sondern ein direktes Ergebnis der internen Berechnungslogik von RTSS, die die Anzahl der Frame-Intervalle anstelle der rohen Anzahl der Frames über eine bestimmte Zeitspanne zählt. Der erste Frame in diesem gleitenden Fenster dient als zeitlicher Referenzpunkt, wird aber nicht direkt zum Zähler der Frames beigetragen, da die Anzahl der „Übergänge” (Intervalle) zwischen N Punkten N-1 beträgt.
Weitere Faktoren, die beitragen können (aber nicht die Hauptursache sind):
Obwohl die „N-1”-Regel des gleitenden Fensters die Hauptursache ist, können winzige systembedingte Verzögerungen und Rundungsfehler in der Berechnung diese Tendenz verstärken oder in anderen Kontexten ebenfalls zu leichten Abweichungen führen:
- Geringfügige Abweichungen der Frametime: Selbst bei scheinbar stabilen 60 FPS können die tatsächlichen Frametimes minimal variieren, z.B. 16,7 ms statt 16,666… ms. Wenn RTSS die Framerate durch
1000 ms / Durchschnitts-Frametimeberechnet und das Ergebnis abrundet, kann dies ebenfalls zu einer angezeigten 59 FPS führen. - Asynchronität von Messintervallen: Die Start- und Endpunkte der internen Messintervalle von RTSS sind möglicherweise nicht perfekt mit den Renderzyklen des Spiels synchronisiert.
Diese Faktoren sind jedoch in der Regel sekundär. Die Kernursache für die konsistente -1 FPS-Anzeige bei exakt synchronisierten Frameraten bleibt die (N-1) / Dauer-Berechnung für die Intervalle.
Warum ist dieses Verhalten „akzeptabel” oder „beabsichtigt”?
Es mag für Perfektionisten störend sein, aber die 1-FPS-Abweichung ist aus mehreren Gründen kein Grund zur Sorge und in gewisser Weise sogar ein Kompromiss für eine effiziente Anzeige:
- Priorität auf Echtzeit-Rückmeldung: RTSS wurde entwickelt, um eine möglichst reaktionsschnelle Anzeige der aktuellen Leistung zu liefern. Die Verwendung eines gleitenden Fensters und der (N-1)-Logik ermöglicht sehr schnelle Updates des Zählers. Eine Berechnung, die eine exakte Sekunde abwarten müsste, um 60 Frames zu zählen, wäre träger.
- Minimale praktische Auswirkung: Ob Ihr Spiel 59 oder 60 FPS anzeigt, hat keinerlei spürbaren Einfluss auf das Gameplay. Ihr Monitor wird weiterhin mit 60 Hz aktualisiert und zeigt alle Frames an, die von der GPU geliefert werden. Die Diskrepanz ist rein numerisch im OSD.
- Kein Leistungsverlust: Es ist entscheidend zu verstehen, dass diese 1-FPS-Differenz nicht bedeutet, dass Ihre Grafikkarte plötzlich weniger Frames rendert. Ihre Hardware arbeitet weiterhin mit der erwarteten Geschwindigkeit. Das Phantom-Frame ist eine Eigenart der Messung, nicht der Leistung.
- Fokus auf Frametime: Für viele Experten ist die Frametime ohnehin die aussagekräftigere Metrik für die wahrgenommene Flüssigkeit eines Spiels. Eine konstant niedrige Frametime (z.B. 16,6 ms) ist wichtiger als eine exakte FPS-Zahl. RTSS zeigt auch die Frametime an, was eine genauere Beurteilung ermöglicht.
Sollte ich mir Sorgen machen? Gibt es eine Lösung?
Die klare Antwort ist: Nein, Sie müssen sich keine Sorgen machen. Ihr System liefert höchstwahrscheinlich die volle Leistung, die Sie erwarten. Das Phantom-Frame ist, wie der Name andeutet, eher ein „Phantom” in der Anzeige als ein tatsächliches Leistungsdefizit.
Es gibt auch keine „Lösung” im Sinne eines Bugs, der behoben werden müsste, da es sich um eine inhärente Eigenschaft der schnellen und dynamischen Berechnungsmethode von RTSS handelt. Es ist kein Fehler, sondern ein Artefakt der Implementierung, das für die meisten Anwendungsfälle vernachlässigbar ist.
Anstatt sich auf die absolute Zahl zu konzentrieren, sollten Sie auf die Konsistenz der Framerate und insbesondere auf die Frametimes achten. Wenn die Frametimes stabil sind und nahe an Ihrem Zielwert liegen (z.B. 16,6 ms für 60 FPS, 6,9 ms für 144 FPS), dann läuft Ihr Spiel optimal.
Zusätzliche Überlegungen
- Variable Refresh Rate (VRR): Bei Monitoren mit adaptiver Synchronisation wie G-Sync oder FreeSync wird die Bildwiederholrate des Monitors dynamisch an die aktuelle Framerate des Spiels angepasst. In solchen Szenarien ist die absolute FPS-Zahl im OSD möglicherweise weniger relevant, da das primäre Ziel ohnehin die Eliminierung von Tearing und ein flüssiges Erlebnis ist, unabhängig von der exakten Zahl.
- Input Lag: Das Phänomen des Phantom-Frames hat keinerlei Einfluss auf den Input Lag. Dieser wird von anderen Faktoren wie der Render-Pipeline, der Anzahl der in der Warteschlange befindlichen Frames und der Verarbeitungszeit der Eingabegeräte bestimmt.
Fazit
Das „Phantom-Frame” ist ein häufig beobachtetes Phänomen im RivaTuner Statistics Server (RTSS), bei dem die angezeigte Framerate bei perfekt stabilen Werten oft um genau 1 FPS niedriger ist als erwartet (z.B. 59 FPS statt 60 FPS). Dieses scheinbare Defizit ist jedoch kein Anzeichen für mangelnde Leistung Ihres Gaming-Systems. Stattdessen ist es ein direktes Ergebnis der hocheffizienten und reaktionsschnellen Messlogik von RTSS, die ein gleitendes Fenster von Frame-Zeitstempeln verwendet und die Anzahl der Frame-Intervalle (N-1) anstatt der Rohanzahl der Frames über eine bestimmte Zeitspanne zählt.
RTSS priorisiert eine schnelle und aktuelle Rückmeldung über die Framerate, was zu dieser kleinen numerischen Ungenauigkeit führen kann. Die tatsächliche Leistung Ihrer Hardware bleibt davon unberührt, und Ihr Spiel läuft weiterhin so flüssig, wie es Ihre Komponenten zulassen. Nehmen Sie das Phantom-Frame als eine interessante technische Eigenart wahr, die die Komplexität der Echtzeit-Leistungsmessung unterstreicht, aber nicht als Grund zur Besorgnis. Ihr System liefert die versprochene Leistung, und RTSS bleibt trotz dieser kleinen Besonderheit ein unschätzbares Werkzeug für das Gaming-Monitoring und die Systemoptimierung.