Warum Curved-Monitore falsch sind: FOV erklärt

8 min

26.6.2019

curv.webp

4K, HDR, 144 Hz und Ad­ap­ti­ve-Sync – die An­sprü­che an ei­nen Mo­ni­tor sind in den letz­ten Jah­ren ziem­lich ge­stie­gen. Ein wei­te­res Fea­ture wä­re ein »cur­ved« Dis­play. Ga­mer ste­hen doch auf gro­ße Kur­ven*, war­um al­so nicht? Ich möch­te dies als Auf­hän­ger ver­wen­den, um euch die Be­deu­tung von Field of View und Per­spek­ti­ve in Spie­len zu er­läu­tern. So wird man er­ken­nen, dass Cur­ved-Mo­ni­to­re für Ga­mes ma­the­ma­tisch ge­se­hen falsch sind, je­doch eher die Spie­le­ent­wick­ler da­für ge­rügt ge­hö­ren.

Was genau ist FOV?

Selbst­ver­ständ­lich dürf­te fast je­der PC-Spie­ler schon ein­mal et­was vom »Field of View« (FOV), al­so dem »Sicht­feld« ge­hört ha­ben. Ver­mut­lich ge­hen die meis­ten von euch bei ei­nem neu­en First-Per­son-Spiel di­rekt in die Op­tio­nen und än­dern die ent­spre­chen­de Ein­stel­lung, be­zie­hungs­wei­se är­gern sich, falls die­se fehlt.

Al­len an­de­ren sei ge­sagt, FOV drückt ein­fach aus, wie viel Grad der Um­ge­bung an­ge­zeigt wird. Ent­we­der ist ein Sli­der oh­ne Wer­te an­ge­ge­ben oder es lässt sich ei­ne ge­wis­se Grad­zahl für das ho­ri­zon­ta­le oder ver­ti­ka­le Sicht­feld ein­stel­len. An­hand des Sei­ten­ver­hält­nis­ses eu­res Mo­ni­tors er­gibt sich dann der Wert für das je­weils an­de­re. Teil­wei­se kann es je­doch vor­kom­men, dass die Op­tio­nen ei­nen Wert an­zei­gen, der ei­ne 16-zu-9-Auf­lö­sung (oder 4:3 bei äl­te­ren En­gi­nes) ver­mu­tet und dann bei brei­te­ren For­ma­ten nicht mehr stimmt. Seid den An­ga­ben al­so lie­ber et­was skep­tisch ge­gen­über.

de60|90|120|150.jpg
Hier einmal als Beispiel Dear Esther mit 60° \ 90° \ 120° \ 150° FOV.

Mit ei­nem Wert um die 90° dürf­ten die meis­ten PC-Spie­ler zu­frie­den sein. Bei 120 oder gar 150 Grad wür­de der ein oder an­de­re an­mer­ken, wie häss­lich ver­zerrt die Rän­der sind. So sieht der Him­mel links, be­zie­hungs­wei­se das Mau­er­werk rechts ex­trem ge­streckt aus. Das ist al­ler­dings nur eu­re Mei­nung und bloß ei­ne Fra­ge der Per­spek­ti­ve!

Warum sind diese Verzerrungen… nicht schlimm?

Be­gin­nen wir zur Be­ant­wor­tung ein­fach mit ei­nem klei­nen Ex­pe­ri­ment. Un­ten fin­det sich ein Bild aus Hell­bla­de, in dem Sen­u­as rech­ter Un­ter­schen­kel stark in die Län­ge ge­zo­gen wor­den zu schei­nen ver­mag (et­was das sich ei­ne klein­wüch­si­ge, mo­men­tan noch Be­kann­te na­mens Ma­ry nur schwer aus­ma­len kann). Wenn ihr mit der Maus über das Bild fahrt, soll­te es sich et­was ro­tie­ren und ihr soll­tet euch da­bei nur auf ihr Bein fo­kus­sie­ren. Mein po­li­tisch-kor­rek­tes Ge­wis­sen möch­te je­doch an­mer­ken, dass man Frau­en nie nur auf ih­re Un­ter­schen­kel re­du­zie­ren soll­te (von Gar­ten­zwerg Ma­rylein wä­ren dann auch nur noch 15 cm üb­rig).

hellblade110.jpg
Wird schräg auf ihren Schenkel geblickt, erscheinen dessen Proportionen wieder normal.

Was wie Ma­gie aus­sieht, lässt sich leicht er­klä­ren, wenn man weiß, wie 3D-Com­pu­ter­spie­le den sicht­ba­ren Bild­aus­schnitt be­rech­nen. Ob­jek­te wie Fels­bro­cken be­stehen aus »Po­ly­go­nen« (Viel­ecke); an der GPU kom­men die­se letzt­lich im­mer als Drei­ecke an. Ver­ein­facht ge­sagt wird je­des Po­ly­gon auf die ent­spre­chen­den Pi­xel der vir­tu­el­len, zwei­di­men­sio­na­len Bild­schirm­lein­wand ab­ge­bil­det. Die ex­ak­te Po­si­ti­on hängt vom Ort des vir­tu­el­len Au­ges ab, wel­ches zu­sam­men mit der Lein­wand den Sicht­ke­gel – be­zie­hungs­wei­se eher die Sicht­py­ra­mi­de – bil­det. Aus­ge­hend vom Au­ge nimmt der vir­tu­el­le Schirm auch ge­nau das de­fi­nier­te FOV ein.

Die Polygone im dreidimensionalen Raum werden auf die flache Leinwand projiziert.

Ist jetzt ein Ob­jekt weit au­ßen in der Sze­ne, liegt es in ei­ner deut­lich schrä­ge­ren Sicht­li­nie und im Ver­gleich zu zen­tra­len Drei­ecken wächst es zu ei­ner or­dent­li­chen Grö­ße her­an. Klein­wüch­si­gen Per­so­nen die sich dies als Vor­bild neh­men wol­len sei al­ler­dings ge­sagt, dass es sich hier nur um ei­ne per­spek­ti­vi­sche Täu­schung han­delt, wenn man die Lein­wand le­dig­lich für sich al­lei­ne nimmt.

Da­mit mei­ne ich, dass es aus Sicht des vir­tu­el­len Au­ges zu kei­ner­lei Ver­zer­rung kommt, da die Bild­schirm­rän­der ja gleich­zei­tig wei­ter vom Blick­punkt ent­fernt sind und eben­falls schrä­ger auf sie ge­blickt wird. So­mit er­scheint ins­ge­samt al­les wie­der nor­mal klein. Im Schau­bild ge­nü­gen wir uns mit 2D.

Am Auge nehmen beide Kreise das identische Winkelmaß ein, auch wenn die Leinwand die Objekte unterschiedlich dimensioniert darstellt.

Die­se Per­spek­ti­ve nen­nen wir ge­rad­li­nig. Da­mit sie Sinn er­gibt, müs­sen eu­re ech­ten Au­gen als Vor­aus­set­zung mög­lichst mit der vir­tu­el­len Po­si­ti­on über­ein­stim­men. Da­zu braucht ihr euch nicht in die Ma­trix ein­klin­ken, son­dern so na­he vor den Mo­ni­tor setz­ten, da­mit je­ner ge­nau das Sicht­feld in der ech­ten Welt ein­nimmt, wie ihr es im Spiel ein­ge­stellt habt. Der ers­te Schritt zu ei­ner CS:GO-Pro­fi­kar­rie­re wä­re da­mit eben­falls ge­tä­tigt.

Und wie sieht es mit einem Curved-Monitor aus?

Man kann jetzt schon ah­nen, dass wenn das Bild bei zu gro­ßer Ent­fer­nung zum Bild­schirm ver­zerrt, das­sel­be bei krum­men Mo­ni­to­ren (trotz pas­sen­der Dis­tanz) pas­sie­ren dürf­te. Und dem ist frei­lich so. Wenn die vir­tu­el­le Lein­wand für ei­nen fla­chen Bild­schirm flach sein muss, müss­te sie für ei­nen ge­bo­ge­nen ge­nau­so ge­bo­gen sein.

Diesmal wurde die Leinwand gekrümmt, deckt aber weiterhin das gleiche FOV ab. Die Objekte sind nun auf dem Schirm gleich groß repräsentiert.

»Na toll, al­so schon wie­der auf die­se Click­bait-Über­schrif­ten rein­ge­fal­len!?« – Be­vor ihr die­sen Ge­dan­ken kre­iert, wer­fe ich ein, dass für ge­wöhn­li­che Com­pu­ter­spie­le solch ei­ne Lein­wand nicht mög­lich ist. Wie vor­hin er­klärt, ar­bei­tet man mit Po­ly­go­nen. Ei­ner der Grün­de da­für ist, dass es ma­the­ma­tisch sim­pel ist, aus den Eck­punk­ten ein Drei­eck zu er­zeu­gen und auf je­den Punkt der Ober­flä­che zu na­vi­gie­ren (zum Bei­spiel für die Tex­tu­rie­rung).

Pro­ji­ziert man nun al­ler­dings auf ei­ne ge­krümm­te Ober­flä­che, wöl­ben sich die Kan­ten ei­nes Drei­ecks im Zwei­di­men­sio­na­len, was ei­ne Qual wä­re, wenn dies ma­the­ma­tisch be­schrie­ben wer­den müss­te. Wir müs­sen uns al­so mit ei­ner fla­chen Lein­wand und ei­nem po­ten­ti­ell ver­zo­ge­nen Bild zu­frie­den­ge­ben. Bei ei­nem Cur­ved-Dis­play könn­te man sich zur Kor­rek­tur je­doch eben­falls wie­der nä­her da­vor­setz­ten.

Sind Verzerrungen nicht egal?

Man kann an­brin­gen, dass es doch weit­aus Wich­ti­ge­res für die Com­pu­ter­gra­fik gibt. Au­ßer­dem ver­wen­det man beim Film oder der Fo­to­gra­fie di­ver­se Lin­sen, die ähn­li­che Ef­fek­te wie un­se­re ver­schie­de­nen vir­tu­el­len Schir­me er­zeu­gen, und für un­ter­schied­li­che Stim­mun­gen oder op­tisch vor­ge­täusch­te Grö­ßen­ver­hält­nis­se ein­ge­setzt wer­den.

delme.jpg
Filme können gradlinige Weitwinkelobjektive einsetzten, um Gänge länger wirken zu lassen.

Wie hin­ge­gen schon häu­fi­ger er­wähnt, soll­te man nicht blind al­les Vi­su­el­le aus Fil­men nach­ma­chen, auch wenn vie­le Trip­le-A-Ti­tel mit ih­ren zahl­rei­chen Zwi­schen­se­quen­zen so wir­ken. Be­wegt man sich in­des­sen ma­nu­ell durch die 3D-Welt ei­nes Spiels, hilft ei­nem ein kor­rek­tes Sicht­feld bei der Ein­schät­zung von Di­stan­zen und Ge­schwin­dig­kei­ten. Bei si­mu­la­ti­ons­las­ti­gen Renn­spie­len wie DiRT Ral­ly fin­de ich dies sehr wich­tig, auch wenn man bei ei­nem Over­watch wohl eher ein mög­lichst gro­ßes FOV be­vor­zugt.

Be­wegt sich der Spie­ler­cha­rak­ter, ent­steht an den ver­zerr­ten Rän­dern – al­so we­gen fal­scher Dis­tanz zum Mo­ni­tor – nun zu­sätz­lich das Pro­blem, dass Ob­jek­te dort nur so vor­bei­hu­schen. Die meis­ten Per­so­nen stört das kaum, je nach Emp­find­lich­keit kann das al­ler­dings Mo­ti­on Sick­ness aus­lö­sen.

Üb­ri­gens ist die ge­rad­li­ni­ge Per­spek­ti­ve eben­falls ein Pro­blem für Vir­tu­al Rea­li­ty. We­gen den Lin­sen in VR-Bril­len kommt es näm­lich trotz über­ein­stim­men­dem FOV zu sol­chen Ver­zer­run­gen, wes­halb man ger­ne ei­ne kur­ven­för­mi­ge Per­spek­ti­ve ha­ben möch­te, die ei­ner ho­ri­zon­tal und ver­ti­kal ge­bo­ge­nen Lein­wand ent­spricht. Klickt auf die fol­gen­den Bil­der zum Um­schal­ten der bei­den Per­spek­ti­ven – je­weils mit iden­ti­schem In­ga­me-FOV.

hellblade015_0.webp
Auf einem flachen, normalgroßen Monitor werden beispielsweise die mittelalterlichen Straßenlaternen links oben gebogen, dafür sind die Größenverhältnisse korrekt (vergleiche die Speere mittig mit rechts) und Senua muss sich nicht mehr so mickrig wie ihr-wisst-schon-wer fühlen.

Halt! … War gebogen nicht unmöglich?

Als wir über die ge­kurv­te Lein­wand re­de­ten, sag­te ich nur, dass dies nicht di­rekt bei der Ras­te­ri­sa­ti­on mög­lich sei. Bei Ray­tra­cing könn­te man hin­ge­gen die Strah­len durch ei­ne Lin­se schi­cken, um das­sel­be zu er­rei­chen. Wenn man die Per­for­mance von Qua­ke II RTX ein­mal ge­nau­er ana­ly­siert, dürf­te ver­nünf­ti­ges Ray­tra­cing in mo­der­nen Ga­mes al­ler­dings noch ein gan­zes Weil­chen brau­chen.

Prak­ti­ka­bel wä­re der­weil, Frames ganz nor­mal zu ren­dern und dann le­dig­lich das er­zeug­te Bild zu bie­gen, bis es kur­ven­för­mig aus­sieht. Beim Screen­shot oben hab ich das ein­fach mit GIMP er­le­digt, aber na­tür­lich kann man dies eben­so in ei­nem in­ga­me Post-Pro­ces­sing-Schritt durch­füh­ren. Dank ei­nes Shaders für Re­Shade ist es so­gar in fast je­dem Ti­tel mög­lich.

hellblade049_0.jpg
Die Entfernung der einbeinigen Senua lässt sich nun besser einschätzen. Diesmal wurden die überstehenden Wölbungen abgeschnitten.

Wenn euch die Ver­zer­run­gen doch stär­ker stö­ren oder ihr Pro­ble­me mit Übel­keit oder Schwin­del beim Spie­len habt, emp­feh­le ich euch das aus­zu­pro­bie­ren. Die Stär­ke des Ef­fekts soll­tet ihr nach Ge­fühl ein­stel­len und euch et­was Zeit zum dar­an Ge­wöh­nen ge­ben. Es ist auch mög­lich bei­de Ach­sen un­ter­schied­lich stark zu bie­gen, da ja ein Cur­ved-Mo­ni­tor nur in der Ho­ri­zon­ta­len ge­krümmt ist. Die ent­spre­chen­de Per­s­pek­ti­ve nennt man zy­lin­drisch und ist bei­spiels­wei­se in der Un­re­al En­gi­ne ein­fach zu­schalt­bar. Bei Fo­to­gra­fien von Ar­chi­tek­tur wird sie häu­fig be­vor­zugt, weil senk­rech­te Li­ni­en nicht ge­bo­gen wer­den (sie­he die »F«-Hie­ro­gly­phen im fol­gen­den Screen­shot).

hellblade163_0.jpg
Bei der zylindrischen Perspektive wirkt Senua nicht mehr so gestreckt. Für manch andere Person würde man die geradlinige Variante nehmen.

In je­dem Fall ha­ben die Me­tho­den die auf Nach­be­ar­bei­tung setz­ten al­le­samt das Pro­blem, dass Un­schär­fe in der Bild­mit­te ent­steht, weil ein­zig mit den vor­han­de­nen Pi­xeln ge­ar­bei­tet wer­den kann. Hier hilft nur ei­ne hö­he­re Auf­lö­sung und spä­te­res he­run­ter­ska­lie­ren.

Ge­ne­rell ist ein fla­cher Mo­ni­tor aber auch sehr un­prak­tisch, wenn er ei­nen gro­ßen Teil des Sicht­feld ein­neh­men soll. Sa­gen wir ein­fach, ihr ver­län­gert eu­ren ak­tu­el­len Mo­ni­tor in die Brei­te. Für je­den Zen­ti­me­ter den ihr dran­packt, wird bei gleich­blei­ben­dem Ab­stand zu eu­rem Seh­ap­pa­rat der Ge­winn an FOV ja im­mer ge­rin­ger, da sich die Rän­der wei­ter von den Au­gen ent­fer­nen und die dor­ti­gen Pi­xel im Ver­hält­nis schrump­fen. 180 Grad sind gar un­mög­lich zu er­rei­chen.

In ei­nem Spiel könn­te die­se Ein­schrän­kung aber um­gan­gen wer­den, in­dem man meh­re­re vir­tu­el­le Lein­wän­de in ver­schie­de­ne Rich­tun­gen zei­gen lässt, je­weils mit ei­nem klei­nen FOV. Die­se müss­ten per­spek­ti­visch nur leicht kor­ri­giert und zu ei­nem gro­ßen Pan­ora­ma zu­sam­men­ge­setzt wer­den. Im Fo­to­mo­dus ei­ni­ger we­ni­ger Ti­tel wird dies so­gar un­ter­stützt.

ethan.jpg
360-Grad-Bilder lassen sich aus mehreren Blickwinkeln zusammensetzten. Hier mit fünf einzeln geknipsten Screenshot aus The Vanishing of Ethan Carter.

Wie schlimm ist Curved jetzt wirklich?

Nur weil Cur­ved-Dis­plays in der Theo­rie nicht zur Gra­fik­aus­ga­be pas­sen, ist mein Bei­trag nicht da­zu da, um des­sen Be­sit­zer zu är­gern – le­dig­lich Ma­ry. Ei­gent­lich bräuch­te ich nichts mehr sa­gen, da vie­le Käu­fer die­ser Mo­ni­to­re oh­ne­hin schon längst ei­nen bö­sen Kom­men­tar da­ge­las­sen ha­ben und der Rest das nicht le­sen kann, weil der Ar­ti­kel mitt­ler­wei­le run­ter­ge­nom­men und ich ge­bannt wur­de. Nichts­des­to­trotz, nur weil es wohl kein be­kann­tes Spiel gibt das »für Cur­ved op­ti­miert« ist, be­deu­tet das nicht sol­che Mo­ni­to­re wä­ren un­nö­tig. Im Ge­gen­teil, die Vor­tei­le der Krüm­mung spre­chen für sich.

Gleich­zei­tig ist die Bie­gung noch re­la­tiv ent­spannt und die meis­ten Mo­del­le (»1800R«) lie­gen bei ei­nem Ab­stand von 1,8 Me­tern auf ei­ner per­fek­ten Kreis­bahn. Nor­ma­ler­wei­se sitzt man ein gu­tes Stück nä­her vor dem Kas­ten, der Ef­fekt wird al­so wie­der­um schwä­cher. Aber wer weiß, ob es stär­ke­re Krüm­mun­gen gä­be, wenn ei­ne kur­ven­för­mi­ge, be­zie­hungs­wei­se zy­lin­dri­sche Per­spek­ti­ve in Spie­len bes­ser un­ter­stützt wä­re. Wer leicht von Mo­ti­on Sick­ness be­trof­fen ist, soll­te trotz­dem lie­ber erst Pro­be kot­zen glot­zen. Da­mit wä­re so­weit al­les ge­sagt und ich hof­fe, mir ist kein Ab­schnitt zu kurz ge­ra­ten. Apro­pos »zu kurz ge­ra­ten«…

@Ma­rylein (ich darf dich ja Ma­rylein nen­nen?): Es hat dir ja si­cher nichts aus­ge­macht, dass du für die bes­se­re Ver­ständ­lich­keit als… »klei­nes Re­al-World-Bei­spiel« an­ge­führt wur­dest? An­sons­ten kann ich die je­wei­li­gen Stel­len auch wie­der durch pu­ber­tä­re Pim­mel-Ana­lo­gien er­setz­ten.