Was bedeutet Frametime beim Gaming?

Wenn ein PC-Spiel mit hohen FPS läuft, bedeutet das nicht automatisch, dass es sich auch flüssig anfühlt. Ein wichtiger Wert dafür ist die Frametime. Sie zeigt, wie viel Zeit der PC benötigt, um einen einzelnen Frame – also ein einzelnes Bild – zu berechnen. Gerade bei Rucklern und ungleichmäßiger Darstellung ist die Frametime deshalb oft aussagekräftiger als die durchschnittliche FPS-Anzeige.

Kurz erklärt

Die Frametime gibt an, wie viele Millisekunden für die Berechnung eines einzelnen Frames benötigt werden.

• FPS zeigen, wie viele Bilder pro Sekunde dargestellt werden.
• Frametime zeigt, wie lange die Berechnung eines einzelnen Bildes dauert.
• Frame Pacing beschreibt, wie gleichmäßig die einzelnen Frames aufeinander folgen.
• Hohe oder stark schwankende Frametime-Werte können zu Rucklern und Stuttering führen.

Die grundlegende Umrechnung lautet: Frametime = 1000 ÷ FPS
Bei 60 FPS benötigt ein Frame beispielsweise rund 16,7 Millisekunden, bei 120 FPS sind es rund 8,3 Millisekunden.

Was ist Frametime genau?

Ein Computerspiel erzeugt nicht einfach eine bestimmte Anzahl von Bildern gleichzeitig. Die CPU und GPU berechnen die Frames nacheinander. Die Frametime beschreibt dabei die Zeit zwischen den einzelnen fertig berechneten Frames beziehungsweise die Zeit, die für einen Frame benötigt wird. Je niedriger die Frametime, desto schneller können neue Bilder erzeugt werden.

Dabei ist wichtig: Eine niedrige Frametime allein garantiert noch kein flüssiges Spielerlebnis. Entscheidend ist auch, wie stark sie schwankt.

Warum ist Frametime beim Gaming wichtig?

Angenommen, ein Spiel läuft mit ungefähr 120 FPS. Die durchschnittliche Frametime liegt dann bei etwa 8,3 ms. Idealerweise sieht die zeitliche Abfolge ungefähr so aus:

8,3 ms → 8,3 ms → 8,3 ms → 8,3 ms → 8,3 ms

Die Frames kommen relativ gleichmäßig. Problematischer wäre dagegen beispielsweise:

8 ms → 8 ms → 8 ms → 35 ms → 8 ms → 8 ms

Obwohl das Spiel insgesamt weiterhin eine hohe Bildrate erreichen kann, benötigt ein einzelner Frame deutlich länger. Ein solcher Ausreißer kann als kurzer Ruckler wahrgenommen werden. Genau deshalb kann sich ein Spiel mit beispielsweise 120 FPS trotzdem weniger flüssig anfühlen als erwartet.

Was sind Frametime-Spikes?

Als Frametime-Spike bezeichnet man einen deutlichen Ausschlag der Frametime. In einer Frametime-Grafik könnte das beispielsweise so aussehen:

Frametime

 35 ms              │
                    │
                    │
 10 ms ─────────────┼──────────────
                    │
  5 ms ─────────────┴──────────────

Während die meisten Frames nur wenige Millisekunden benötigen, dauert die Berechnung eines einzelnen Frames deutlich länger. Solche Ausreißer können sich als Stuttering, also kurzes Ruckeln, bemerkbar machen. Für die Beurteilung eines Spiels ist deshalb nicht nur die durchschnittliche FPS-Zahl interessant. Auch die Verteilung der Frametime kann wichtige Informationen darüber liefern, wie gleichmäßig die Darstellung tatsächlich ist.

FPS und Frametime: Was ist der Unterschied?

FPS und Frametime sind eng miteinander verbunden, messen aber unterschiedliche Dinge.

FPS (Frames per Second) beantworten die Frage:

Wie viele Bilder werden pro Sekunde erzeugt?

Frametime beantwortet dagegen:

Wie lange dauert die Berechnung eines einzelnen Bildes?

Beide Werte lassen sich ineinander umrechnen:

60 FPS = 16,7 ms pro Frame

120 FPS = 8,3 ms pro Frame

240 FPS = 4,2 ms pro Frame

Der große Vorteil der Frametime zeigt sich vor allem bei Schwankungen. Ein Durchschnittswert bei den FPS kann solche kurzen Ausreißer weniger offensichtlich machen.

Was bedeutet Frame Pacing?

Ein verwandter Begriff ist Frame Pacing. Damit ist vereinfacht gesagt gemeint, wie gleichmäßig die Frames ausgegeben werden. Bei konstanten 60 FPS wäre eine gleichmäßige Abfolge ungefähr:

16,7 → 16,7 → 16,7 → 16,7 → 16,7 ms

Wenn die Abstände dagegen beispielsweise stark schwanken, kann die Darstellung trotz einer grundsätzlich ausreichenden Bildrate unruhiger wirken. Das erklärt, warum zwei Spiele mit derselben durchschnittlichen FPS-Zahl unterschiedlich flüssig wirken können.

Gleichmäßiges Frame Pacing

16,7 ms → 16,7 ms → 16,7 ms → 16,7 ms

Ungleichmäßiges Frame Pacing

10 ms → 25 ms → 12 ms → 30 ms → 9 ms

Die tatsächliche Wahrnehmung hängt dabei von der konkreten Spielsituation und den jeweiligen Schwankungen ab.

Was haben 1% Low FPS mit Frametime zu tun?

Bei PC-Benchmarks werden häufig neben den durchschnittlichen FPS auch 1% Low FPS oder 0,1% Low FPS angegeben. Diese Werte sollen sichtbar machen, wie sich die langsameren Frames während eines Tests verhalten.

Ein Beispiel:

Beide Systeme erreichen im Durchschnitt 120 FPS. System B hat aber deutlich langsamere Frames in seinem unteren Leistungsbereich. Das kann auf stärkere Frametime-Schwankungen hindeuten und sich beispielsweise durch kurze Ruckler bemerkbar machen. 1% Low und Frametime sind deshalb keine identischen Messwerte, betrachten aber ähnliche Aspekte der tatsächlichen Spielbarkeit: Nicht nur die maximale beziehungsweise durchschnittliche Leistung zählt, sondern auch, wie sich die langsameren Frames verhalten.

Ist eine hohe Frametime immer schlecht?

Nicht unbedingt. Eine konstant hohe Frametime bedeutet zunächst einmal eine niedrige Bildrate. Beispielsweise entsprechen:

• 33,3 ms ungefähr 30 FPS
• 16,7 ms ungefähr 60 FPS
• 8,3 ms ungefähr 120 FPS

Wenn ein Spiel konstant mit 33,3 ms läuft, ist die Bildrate relativ niedrig, aber die Frametime kann trotzdem gleichmäßig sein. Problematischer kann eine stark schwankende Frametime sein:

8 ms → 8 ms → 8 ms → 40 ms → 8 ms

Hier tritt ein deutlicher Ausreißer auf. Deshalb sollte man bei Frametime-Grafiken nicht ausschließlich auf den niedrigsten Wert achten. Die Gleichmäßigkeit der Werte ist ebenfalls entscheidend.

Warum kommt es zu Frametime-Schwankungen?

Frametime-Spikes können unterschiedliche technische Ursachen haben. Welche Ursache tatsächlich verantwortlich ist, hängt vom jeweiligen Spiel, der Hardware und der konkreten Situation ab. Mögliche Faktoren sind beispielsweise:

• CPU-Auslastung oder CPU-Limit
• GPU-Auslastung oder GPU-Limit
• Shader-Kompilierung
• Nachladen von Spieldaten
• begrenzter Arbeitsspeicher
• begrenzter Grafikspeicher
• Treiber- oder Softwareprobleme
• Hintergrundprozesse

Deshalb lässt sich aus einem einzelnen Frametime-Spike nicht automatisch auf eine bestimmte Fehlerquelle schließen.

Wie kann man Frametime messen?

Frametime lässt sich mit verschiedenen Monitoring- und Benchmarking-Tools darstellen. Je nach Software können dabei beispielsweise FPS, Frametime-Verlauf und weitere Leistungsdaten gleichzeitig aufgezeichnet werden. Besonders hilfreich ist eine Frametime-Grafik, weil man damit nicht nur einen Durchschnittswert sieht, sondern auch einzelne Ausreißer erkennen kann. Bei der Analyse eines Spiels sollte man deshalb möglichst nicht nur fragen:

„Wie viele FPS habe ich?“

Sondern auch:

„Wie gleichmäßig werden diese Frames erzeugt?“

Häufige Fragen

Fazit

Frametime zeigt, wie lange die Berechnung eines einzelnen Frames dauert. Je höher die FPS, desto niedriger ist normalerweise die Frametime.

Für die Beurteilung der Spieleleistung reicht die durchschnittliche FPS-Zahl allerdings nicht immer aus. Besonders bei Rucklern lohnt sich ein Blick auf die Frametime-Grafik und deren Schwankungen.

Die wichtigste Faustregel lautet daher: Nicht nur darauf achten, wie viele FPS ein PC erreicht, sondern auch darauf, wie gleichmäßig diese Frames erzeugt werden.

EXTERNE QUELLEN

• Microsoft – Frame Pacing
• NVIDIA FrameView – User Guide
• ASUS ROG – 1% Lows und Stuttering

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