Definition: Die Bildwiederholrate gibt an, wie oft ein Display sein Bild pro Sekunde neu aufbaut. Sie wird in Hertz (Hz) gemessen: 90 Hz bedeutet 90 Bildwechsel pro Sekunde. Davon zu unterscheiden ist die Bildrate (Frame Rate, fps), also die Anzahl der Bilder, die die Anwendung tatsächlich berechnet. Flüssig wirkt eine 3D-Darstellung nur, wenn beide zusammenpassen.
Im B2B-Maschinenbau ist die Bildwiederholrate relevant für: VR-Schulungen und Design Reviews (Komfort und Übelkeitsvermeidung), AR-Anwendungen im Service (stabile Überlagerung), Messe-Kiosks und Großbildschirme (ruhige Darstellung) sowie Web- und Tablet-Viewer im Vertrieb.
Vorteil: Wer die Bildwiederholrate kennt, kann 3D-Modelle gezielt optimieren und Hardware passend auswählen.
Englisch: Refresh Rate, Display Refresh Rate
Deutsch: Bildwiederholrate, Bildwiederholfrequenz
Funktionsweise
Refresh Rate vs. Frame Rate
| Begriff | Einheit | Wer bestimmt sie? |
|---|---|---|
| Bildwiederholrate | Hz | Das Display |
| Bildrate | fps | Die Anwendung bzw. GPU |
Beispiel: Ein Display mit 60 Hz zeigt höchstens 60 neue Bilder pro Sekunde, auch wenn die GPU 100 fps liefert. Liefert die Anwendung nur 40 fps, zeigt das Display manche Bilder doppelt – die Bewegung ruckelt.
Synchronisation
- V-Sync: Die Anwendung wartet mit jedem Bild auf den nächsten Bildwechsel. Verhindert Bildrisse (Tearing), kann aber Verzögerung erzeugen.
- Variable Refresh Rate (VRR): Das Display passt seine Frequenz an die Bildrate an. Umsetzungen sind VESA Adaptive-Sync (DisplayPort), HDMI VRR sowie NVIDIA G-Sync und AMD FreeSync.
Das Frame-Budget
Aus der Bildwiederholrate ergibt sich die Zeit, die für jedes Bild zur Verfügung steht:
| Bildwiederholrate | Frame-Budget |
|---|---|
| 60 Hz | 16,7 ms |
| 72 Hz | 13,9 ms |
| 90 Hz | 11,1 ms |
| 120 Hz | 8,3 ms |
In dieser Zeit müssen CPU und GPU die gesamte Szene berechnen. In VR wird jedes Bild zudem für zwei Augen gerendert. Überschreitet die Anwendung das Budget, ist das Bild nicht rechtzeitig fertig.
Bildwiederholrate in XR-Geräten
Typische Werte (Stand 2026)
- Meta Quest 3 / 3S: 72, 90 und 120 Hz; Meta verlangt für Quest-Apps mindestens 72 fps
- Apple Vision Pro (M5): bis 120 Hz, zusätzlich 90 und 96 Hz (96 Hz für 24-fps-Filmmaterial)
- Monitore und Kiosk-Displays: häufig 60 Hz, im Gaming-Bereich deutlich mehr
- Tablets und Smartphones: 60 Hz bis 120 Hz, je nach Modell
Warum Headsets höhere Raten brauchen
Ein Display direkt vor den Augen bewegt sich mit jeder Kopfdrehung. Ruckelt das Bild oder hinkt es der Bewegung hinterher, passt das Gesehene nicht zum Gleichgewichtssinn. Die Folge kann Motion Sickness (Bewegungsübelkeit) sein.
Motion-to-Photon-Latenz
Gemeint ist die Zeit zwischen Kopfbewegung und sichtbarer Bildänderung. Als Richtwert für komfortable VR gelten etwa 20 ms. Höhere Bildwiederholraten verkürzen die Wartezeit auf den nächsten Bildwechsel und helfen, diesen Wert zu erreichen.
Reprojection
Verpasst eine Anwendung ein Bild, verschiebt das Headset das letzte Bild passend zur aktuellen Kopfposition (Timewarp, Spacewarp). Das mildert Ruckler, ersetzt aber keine stabile Bildrate.
B2B-Anwendungen
Schulung in VR
Eine Bedienerschulung an einer Verpackungsmaschine dauert oft länger als eine Demo. Anforderung: Stabile Bildrate über die gesamte Sitzung, sonst steigt das Risiko von Übelkeit. Praxis: Lieber stabile 72 oder 90 fps als schwankende 120 fps.
Design Review mit Detailmodellen
Ein komplettes CNC-Bearbeitungszentrum aus CAD sprengt schnell das Frame-Budget. Lösungen: - Polygon-Reduktion und Level of Detail - Nicht sichtbare Bauteile ausblenden - Rechenintensive Szenen per Streaming auf leistungsstarker Hardware rendern
Service mit AR
Bei AR muss die Einblendung fest an der realen Maschine „kleben“. Niedrige Bildraten lassen Inhalte schwimmen. Stabiles Tracking (SLAM) und eine konstante Bildrate gehören zusammen.
Messe und Kiosk
Kiosk-Displays laufen oft mit 60 Hz. Für Produktviewer reicht das meist aus. Wichtig: Die 60 fps stabil halten, besonders bei Dauerbetrieb über mehrere Messetage.
Vertrieb im Browser
Web-Viewer auf Basis von WebGL laufen auf sehr unterschiedlicher Hardware. Ein Modell, das am Laptop flüssig ist, kann auf einem älteren Tablet ruckeln. Empfehlung: Auf dem schwächsten Zielgerät testen.
Plattformvergleich
| Plattform | Typische Zielrate | Toleranz für Ruckler |
|---|---|---|
| Web/Desktop | 60 fps | Mittel |
| Mobile/Tablet | 60 fps | Mittel |
| Kiosk | 60 fps | Mittel |
| AR (Mobile/Headset) | 60-90 fps | Gering |
| VR | 72-120 fps | Sehr gering |
Das Frame-Budget einhalten
Messen statt schätzen
Ob eine Szene in das Budget passt, zeigt nur die Messung auf der Zielhardware. Prüfen Sie zuerst, ob CPU oder GPU der Engpass ist. Die angezeigte GPU-Auslastung kann täuschen: Laut Meta kann eine Anwendung ihr Budget überschreiten, obwohl die GPU nur zu etwa zwei Dritteln ausgelastet erscheint.
Typische Stellschrauben
- Geometrie: CAD-Daten über die 3D-Pipeline vereinfachen, innenliegende Bauteile entfernen
- Draw Calls: Viele Einzelteile zu wenigen Objekten zusammenfassen
- Materialien und Texturen: Komprimierte Texturen, einfache Shader
- Licht und Schatten: Beleuchtung vorberechnen statt in Echtzeit zu berechnen
- Foveated Rendering: Bei Headsets mit Eye Tracking nur den Blickbereich in voller Auflösung rendern
Ein Modell, mehrere Qualitätsstufen
Ein VR-Headset mit 90 Hz, ein Tablet mit 60 Hz und ein Kiosk-PC haben sehr unterschiedliche Reserven. Bewährt hat sich, aus einem Ausgangsmodell mehrere Detailstufen abzuleiten und je Plattform die passende auszuliefern.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Ist eine höhere Bildwiederholrate immer besser?
Nicht automatisch. Sie verkürzt das Frame-Budget und erhöht Rechenlast und Stromverbrauch. Faustregel: Die Rate wählen, die die Anwendung auf der Zielhardware stabil halten kann.
Welche Bildrate brauche ich für VR-Schulungen?
Für Meta-Quest-Apps verlangt Meta mindestens 72 fps. Viele Anwendungen zielen auf 90 fps. Entscheidend ist eine konstante Bildrate ohne Einbrüche.
Warum ruckelt mein 3D-Modell trotz schneller Grafikkarte?
Mögliche Ursachen: Die CPU ist der Engpass, das Display läuft mit niedriger Frequenz, oder V-Sync halbiert die Bildrate bei knapp verfehltem Budget. Lösung: Mit einem Profiler messen, ob CPU oder GPU limitiert.
Was hat die Bildwiederholrate mit Motion Sickness zu tun?
Ruckler und Verzögerung erzeugen einen Widerspruch zwischen Sehen und Gleichgewichtssinn. Hohe, stabile Bildraten und geringe Latenz verringern das Risiko. Weitere Faktoren sind künstliche Fortbewegung und Sitzungsdauer (Immersion).
Muss ich für den Messe-Kiosk ein 120-Hz-Display kaufen?
In der Regel nicht. Für Produktviewer genügen 60 Hz bei stabiler Bildrate. Höhere Raten lohnen sich vor allem bei schnellen Kamerafahrten.
Branchenstandards und Technologien
- Meta Horizon OS Developer Docs – Frame-Budgets und verpasste Bilder
- Khronos OpenXR – Steuerung von Bildwiederholraten auf XR-Geräten
- W3C WebXR Device API – Bildrate von VR/AR im Browser
- VESA Adaptive-Sync – Variable Bildwiederholrate über DisplayPort
- HDMI Forum – HDMI-Spezifikation mit VRR
- Apple visionOS Developer – Rendering für Vision Pro
Verwandte Themen
Darstellung: - Real-time Rendering – Echtzeit-Darstellung - WebGL – 3D im Browser - 3D-Pipeline – Optimierung vom CAD zur Echtzeit - 3D-Modell – Geometrie und Komplexität - Frame Rate – Bilder pro Sekunde - Level of Detail – Detailstufen
XR-Technologien: - Virtual Reality – Vollständig virtuelle Umgebung - Augmented Reality – Digitale Inhalte in realer Umgebung - Mixed Reality – Verbindung von real und virtuell - Extended Reality (XR) – Oberbegriff - visionOS – Apple Spatial Computing - HoloLens – Microsoft MR-Headset
Wahrnehmung und Komfort: - Immersion – Gefühl des Eintauchens - Eye Tracking – Grundlage für Foveated Rendering - Motion Sickness – Bewegungsübelkeit - Motion-to-Photon-Latenz – Verzögerung zwischen Bewegung und Bild - Reprojection – Ausgleich verpasster Bilder
Tracking: - SLAM – Räumliche Verortung - Markerless Tracking – Tracking ohne Marker - Sensoren – Erfassung von Bewegung
