Technischer Vergleich: DisplayPort-Direktverbindung vs. Quest 3-Streaming-Lösungen für PCVR

Virtueller Desktop (Drahtloses Streaming von Drittanbietern)

Virtual Desktop ist eine PCVR-Streaming-Lösung eines Drittanbieters, die einem ähnlichen Workflow wie Air Link folgt: Echtzeit-Rendering, NVENC/AMF-Hardware-Codierung in H.264-, H.265- oder optional HEVC 10-Bit-/AV1-Streams, Übertragung über Wi-Fi 5/6/6E und Dekodierung durch den XR2 Gen 2 SoC der Quest 3.

Der Vorteil von Virtual Desktop liegt in der Unterstützung höherer maximaler Bitraten (400–850 Mbit/s) und der größeren Auswahl an Codierungsformaten, wodurch Benutzer das Verhältnis zwischen Bildqualität und Leistung individuell anpassen können. Unter optimalen Bedingungen liefert Virtual Desktop sichtbar schärfere Bilder als Air Link, insbesondere bei Verwendung der HEVC-10-Bit-Codierung zur Erhaltung von Details in dunklen Szenen.

Es weist jedoch dieselben grundlegenden Einschränkungen wie die Videostreaming-Pipeline auf. Die Leistung eines virtuellen Desktops wird maßgeblich von Faktoren wie Router-Entfernung, Wandmaterialien, anderen Geräten und Kanalüberlastung beeinflusst, wodurch das System unter realen Bedingungen anfällig für Frame-Drops und A/V-Desynchronisationen ist. Obwohl HEVC 10-Bit Farbabstufungen reduziert, bleiben die Streams auf YUV 4:2:0 heruntergerechnet, wodurch der systembedingte Farbverlust erhalten bleibt.

Noch kritischer ist, dass drahtlose Übertragungen mit hoher Bitrate diese Effekte verstärken: Je mehr Daten über eine instabile Verbindung übertragen werden, desto empfindlicher reagiert der Datenstrom auf geringfügige Schwankungen der Signalqualität. Jede erneute Übertragung führt zu einer zusätzlichen Verzögerung von 8–15 ms, und ein einziger Abfall des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) kann dazu führen, dass Virtual Desktop die dynamische Bitratenverwaltung in Echtzeit anpasst, um die Bildwiederholrate stabil zu halten. Die Folge sind sichtbare Unschärfen der Texturen, Streifenbildung in dunklen Bereichen und inkonsistente Latenzzeiten zwischen Eingabe und Bild, insbesondere in schnellen Actionsequenzen oder VR-Szenen mit hoher Datenlast.

Verbindungen über ältere Wi-Fi-4-Netzwerke (802.11n) sind für PCVR-Streaming mit hohen Bitraten grundsätzlich ungeeignet. Typische Durchsatzengpässe, instabile Latenzen von über 100 ms und starke Kompressionsartefakte selbst bei moderaten Einstellungen sind die Folge. Daher ist Wi-Fi 5 oder neuer die unerlässliche Basis für jedes zuverlässige VR-Streaming-Setup.

In der Praxis erreicht Virtual Desktop selbst in gut optimierten Wi-Fi 6E-Netzwerken typischerweise eine Gesamtlatenz von 30–60 ms, bleibt aber anfällig für unvorhersehbare Wi-Fi-Bedingungen, persistente Kompressionsartefakte und durch erneute Übertragung verursachte Instabilität.

Beispielsweise kann die Verwendung eines Wi-Fi-6-Routers, der zwei Räume entfernt oder hinter einer Ziegelwand platziert ist, die Signalstärke sofort verringern und zu starken Bitrateneinbrüchen führen, was sichtbare Kompressionsartefakte und Latenzspitzen zur Folge hat. Selbst bei Wi-Fi-6E-Setups können Störungen durch benachbarte Netzwerke und Haushaltsgeräte wie Mikrowellen oder Smart-TVs die 5-GHz-/6-GHz-Bänder beeinträchtigen und so plötzliche Neuübertragungen und Frameverluste verursachen.

USB-Verbindung (Quest Link-Kabel)

USB Link verbindet das Quest 3-Headset physisch über ein USB-C-Kabel mit dem PC. Der PC berechnet die VR-Frames, komprimiert sie mithilfe von NVENC- (NVIDIA) oder AMF-Encodern (AMD) zu H.264- oder H.265-Videostreams (üblicherweise 500–700 Mbit/s) und überträgt die Daten anschließend über eine USB-3.0-Verbindung an die Quest 3, wo der XR2 Gen 2 SoC die Bilder dekodiert und anzeigt.

Obwohl eine Kabelverbindung prinzipiell stabiler erscheint, ist die theoretische Bandbreite von USB 3.0 mit 5 Gbit/s deutlich geringer als die von DisplayPort 1.4 mit 32,4 Gbit/s, was eine aggressive Videokomprimierung erforderlich macht. Um 4K-Videos mit 120 Bildern pro Sekunde zu übertragen, muss NVENC die RGBA-Daten mit 128 Bit pro Pixel auf unter 0,5 Gbit/s komprimieren – ein Komprimierungsverhältnis von etwa 400:1. Dies führt unweigerlich zu Detailverlusten, entsättigten Schwarztönen und sichtbaren Blockartefakten.

Selbst High-End-GPUs wie die RTX 4090 verursachen mit NVENC eine feste Codierungsverzögerung von 3–5 ms, während Streaming mit hoher Bitrate 10–15 % der GPU-Ressourcen beansprucht, was die Bildwiederholrate des PCs beeinträchtigen kann. Der USB-3.0-Übertragungspfad führt zu Controller-Handshake-, Queuing- und Bestätigungsverzögerungen von 2–4 ms pro Hop. Der XR2-Gen-2-Hardware-Decoder verursacht zusätzliche Verzögerungen von 8–12 ms bei H.265-Streams mit hoher Bitrate.

Kodierung, Übertragung und Dekodierung tragen gemeinsam zu einer Verzögerung von mindestens 15 ms bei und führen in Kombination mit VSync-Synchronisierung und ASW-Frame-Einfügung zu praktischen End-to-End-Latenzen von 60–70 ms. Obwohl USB Link im Vergleich zu drahtlosen Lösungen eine höhere physikalische Verbindungsstabilität bietet, ist es grundsätzlich durch kompressionsbedingte Artefakte und Bandbreitenengpässe von USB eingeschränkt, wodurch es nativen DisplayPort-Verbindungen hinsichtlich Latenz und Bildqualität deutlich unterlegen ist.

Warum natives DisplayPort PCVR technisch überlegen ist

PCVR-Headsets mit nativem DisplayPort wie das Pimax Crystal Light nutzen eine direkte Verbindung von GPU zu DisplayPort 1.4 und dem Headset. Dadurch entfallen Videokomprimierung, Netzwerkübertragung und Dekodierungsschritte vollständig. Diese Architektur bietet grundlegende physikalische Vorteile, da sie die Auswirkungen von WLAN-Interferenzen, USB-Bandbreitenbeschränkungen, Kodierungsverzögerungen und SoC-Dekodierungsbeschränkungen eliminiert. Sie ist somit die einzige Methode, die moderne GPUs für kompromisslose VR-Darstellung voll ausnutzen kann.

DisplayPort 1.4 bietet eine native Bandbreite von 32,4 Gbit/s und kann zwei Videostreams mit 2880 × 2880 Pixeln bei 120 Hz gleichzeitig und ohne aggressive Streaming-Komprimierung übertragen. Für extrem hohe Auflösungen und Bildwiederholraten nutzt er optional Display Stream Compression (DSC) – einen visuell verlustfreien, hardwarebasierten Standard mit einem Kompressionsverhältnis von 3:1 und einem Signal-Rausch-Verhältnis (PSNR) von über 54 dB, weit jenseits der menschlichen Wahrnehmungsschwelle.

Die Komprimierung erfolgt, sofern eingesetzt, durch dedizierte ASIC-Module innerhalb der GPU und der Headset-Schnittstelle. Dieser Prozess verursacht in einer Architektur ohne Framebuffer und mit optimierter Pipeline eine zusätzliche Latenz von lediglich 0,1 ms pro Frame – wodurch die Bildqualität erhalten bleibt und gleichzeitig höhere Bildwiederholraten und Auflösungen ohne wahrnehmbare Artefakte ermöglicht werden.

DisplayPort nutzt zudem eine AUX-Kanal-basierte Taktsynchronisation im Mikrosekundenbereich, wodurch die Timing-Drift zwischen GPU und Headset innerhalb von ±50 ns bleibt. So kann jeder VSYNC-Trigger die Frame-Ausgabe präzise und ohne zusätzliches Zwischenspeichern oder Puffern auslösen. Die native HDR-Metadaten-Durchleitung wird vollständig unterstützt und ermöglicht PQ/HLG-Rendering mit hohem Dynamikumfang, einer Spitzenhelligkeit von bis zu 1000 Nits und einer Abdeckung von 92 % des Rec. 2020-Farbraums.