F1 2021 im Technik-TÜV: Die neuen Raytracing-Effekte und DLSS unter der Lupe [Update]
Großes Update mit Benchmarks: Neues Jahr, neues F1-Spiel, neuer Publisher - F1 2021 fährt als erster Serienteil unter der Flagge von Electronic Arts (EA Sports). Ganz neu ist das erweiterte Raytracing für Schatten und Reflexionen, DLSS-Upscaling direkt zum Rennstart und ein Karrieremodus mit Story. PCGH hat sich die neue Technik angesehen und gebencht.
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Update vom 26. August: Einige Patches und Verbesserungen später haben wir unseren Techniktest von F1 2021 vollständig aktualisiert und um eine ganze Wagenladung Benchmarks erweitert. Sie finden die Messungen und aktualisierten Erkenntnisse rund um die Raytracing- sowie DLSS-Qualität der Spielversion 1.07 an den entsprechenden Stellen im Artikel. Wer angesichts der vielen Aktualisierungen nicht nur gelb sehen möchte, kann den Update-Marker oben rechts deaktivieren.
Evolution statt Revolution bei Codemasters: Die britischen Rennspiel-Spezialisten wurden vor einiger Zeit vom Publishing-Riesen EA einverleibt, bleiben abgesehen davon aber ihrer Ideallinie treu. So bietet F1 2021 einige Neuerungen, allen voran der Karriere-/Story-Modus "Braking Point", sowie natürlich eine verbesserte Grafik. Wer die Deluxe-Variante von F1 2021 vorbestellt hat, darf drei Tage vor dem offiziellen Release am 16. Juli losrasen. PCGH konnte einen entsprechenden Review-Code ergattern und präsentiert somit den Technik-Test zum Rennstart.
In diesem Artikel dreht sich alles um das erstmals in die F1-Serie implementierte Raytracing für Schatten und Spiegelungen sowie die Integration des neuen DLSS-Modus 2.2.9. Wer des Lesens überdrüssig ist, kann sich die Eindrücke auch mithilfe unseres jüngsten Technik-Videos verschaffen - allerdings sind einige davon nach den zwischenzeitlich erschienen Patches hinfällig. Mittlerweile lässt sich die Raytracing-Qualität über das gezeigte Niveau anheben:
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F1 2021 im Techniktest: Unter der Haube
Wie die Vorgänger setzt F1 2021 auf Codemasters' hauseigene Ego-Engine, welche erneut Verbesserungen erhielt. Der Spielmotor wurde in den vergangenen Jahren DirectX-12-tauglich gemacht und bot in den Spielen Grid (2019), F1 2019 sowie F1 2020 stets einen Fallback auf DirectX 11 für ältere Rechner. Damit ist nun Schluss - F1 2021 läuft ausschließlich mit DirectX 12, um die hinzugekommenen Technik-Errungenschaften hübsch und flüssig darzustellen. Geblieben ist das mit F1 2019 eingeführte, physikbasierte Shadermodell, welches zusammen mit der erneut verbesserten Beleuchtung eine lebensnahe Qualität erzielt. Die Systemvoraussetzungen bleiben abgesehen vom Windows-10-Zwang moderat, wie die Tabelle offenbart. Nur wer alle Effekte in maximaler Qualität zu Gesicht bekommen will, benötigt einen zeitgemäßen PC und vor allem eine Raytracing-taugliche Grafikkarte.
| Minimale Hardware | Empfohlene Hardware | Raytracing | |
|---|---|---|---|
| Windows | Windows 10 64-bit (Version 1709) | Windows 10 64-bit (Version 1709) | Windows 10 64-bit (Version 2004) |
| CPU | Core i3-2130 / AMD FX 4300 | Core i5 9600K / AMD Ryzen 5 2600X | Core i5 9600K / AMD Ryzen 5 2600X |
| RAM | 8 GiByte | 16 GiByte | 16 GiByte |
| Grafikkarte | GTX 950 / Radeon R9 280 | GTX 1660 Ti / Radeon RX 590 | Min: RTX 2060 / RX 6700 XT | Empf.: RTX 3070 / RX 6800 |
| Festplatte | 80 GByte | 80 GByte | 80 GByte |
Das Optionsmenü ist gewohnt umfangreich und bietet neben einer Vielzahl Grafikoptionen, Anpassungsmöglichkeiten für Spielanzeigen und HUD, eine einstellbare Frameratenbegrenzung, Multimonitor-Support sowie Gamma-Anpassung und HDR-Unterstützung. Selbstverständlich unterstützt F1 2021 auch alle gängigen Bildformate.
Zur Umgebungsverdeckung/-schattierung stehen in F1 2021 die gleichen Verfahren wie im Vorgänger zur Verfügung: Neben HBAO+ aus Nvidias Gameworks-Programm wartet mit ASSAO die von Intel übernommene Adaptive Screen-Space Ambient Occlusion auf ihren Einsatz. Beide Herangehensweisen bieten eine gute Qualität, HBAO+ wirkt dabei etwas feiner, während ASSAO etwas großflächiger aufträgt und die Schattenwürfe etwas stärker verdunkelt, dabei aber auch einige Elemente erfasst, welche von HBAO+ nicht oder nur sehr dezent verschattet werden. Interessant: In der Review-Version stand anfangs auch CACAO aus AMDs FidelityFX-Toolset zur Verfügung, wurde jedoch im Laufe der Testzeit herausgenommen und findet sich nicht in der nun aktuellen Version 1.07 von F1 2021.
Jetzt mit erweitertem Raytracing
Die Grafik von F1 2021 kann sich bereits ohne Raytracing sehen lassen, gerade bei Regenrennen oder in Replays entsteht phasenweise der Eindruck von Fotorealismus. Dort wollen die Entwickler von Simulationen am Ende hin - doch ohne Raytracing wird das nichts. F1 2021 wagt als erster Serienableger den Schritt in diese Richtung, wobei das Technik-Grundgerüst Teile von Dirt 5 übernimmt. Dieses bietet bereits seit einigen Monaten eine selektive Raytracing-Verschattung, welche hübsch, aber subtil ist. In F1 2021 geht Codemasters einen Schritt weiter und implementiert neben den Schatten erstmals Raytracing-Refexionen. Beide RT-Effekte betreffen nicht nur die Boliden, sondern wirken auf die gesamte Szenerie und sind selbst in weiter Darstellungsdistanz sichtbar.
Zeit für einige Vergleichsbilder; einen bewegten Eindruck von den neuen Effekten erhalten Sie indes im eingebettetes Video. Das On-Screen-Display des MSI Afterburner zeigt in den folgenden Vergleichen, welche Bildraten erzielt werden. Fangen wir mit den Spiegelungen an:
Der Eindruck täuscht nicht: Die Spiegelungen in F1 2021, deren Qualität sich nicht via Optionsmenü beeinflussen lässt, sind relativ bröselig. Zwar sind uns keine Technik-Interna bekannt, wir vermuten jedoch, dass die Reflexionen mit 1/4 der eingestellten Auflösung berechnet werden, um Leistung zu sparen. Durch die deutlich reduzierte Auflösung entsteht ein pixeliger Eindruck im Stand und Unruhe in Bewegung. Dagegen hilft nur eine erhöhte Bildschirmauflösung, welche sich auch positiv auf die Spiegelungen auswirkt - die Rays werden zahlreicher, die Pixel kleiner, die Details nehmen zu. Obwohl Codemasters sichtlich Leistung einspart, gehören die Reflexionen zu den teuersten Effekten in F1 2021, wie die eingeblendeten Bildraten verraten. Naturgemäß brechen die Fps aber nur ein, wenn Reflexionen großflächig im Bild sind (was selten vorkommt), es handelt sich nicht um dauerhafte Kosten.
Seit unserer ersten Begutachtung sind mehrere Patches für F1 2021 erschienen, welche auch unser Feedback beherzigen. So lässt sich die Raytracing-Qualität, gleichbedeutend mit der Auflösung jener Effekte, nun in drei Stufen einstellen: Normal, Hoch und Ultrahoch. "Normal" entspricht der bröseligen Vorstellung, welche wir Mitte Juli betrachteten und auch im Video zeigen. Die höheren Stufen bieten mehr oder minder deutliche Verbesserungen durch eine Erhöhung der Raytracing-Auflösung. Wir vermuten, dass "Normal" mit 1/4 der eingestellten Auflösung arbeitet, "Hoch" mit 1/2 und "Ultrahoch" schließlich mit der vollen. So lautet jedenfalls die Marschrichtung der meisten Spiele, erst bei der höchsten Stufe wird pro Pixel ein Strahl verschossen.
Ähnlich sieht es bei den Schatten aus, welche ebenfalls nur Teile des Bildes betreffen - in der Natur und somit auch in F1 2021 gibt es jedoch mehr Schatten als Spiegelungen. Auch hier haben wir einige Vergleichsbilder mit eingeblendeter Bildrate angefertigt:
Die Raytracing-Schatten verhelfen F1 2021 zweifellos zu einer realistischeren Darstellung. Wir haben uns in den vielen Jahren mit Rastergrafik daran gewöhnt, dass Schatten mittels Shadow-Maps scharf gezeichnet werden und assoziieren eine hohe Auflösung damit - realistisch ist das jedoch nicht, da das Licht von Bäumen, Schildern und weiteren entfernten Objekten in der Natur gestreut wird und die Schatten daher weicher werden. Dieses Phänomen versucht F1 2021 abzubilden und hat damit durchaus Erfolg.
Im Juli waren die RT-Schatten aus Leistungsgründen nur mit einer geringen Auflösung verfügbar, was sich negativ bemerkbar machte: Je nach Szene und Abstand zu den Schatten pixelten die dunklen Gesellen sichtbar auf und waberten wie schwarze Wölkchen über die Straße. Seit den jüngsten Updates (v1.06 und neuer) trifft all das nur auf die Einstellung "Normal" zu. Wird die Qualität auf "Hoch" gesetzt, nehmen Präzision und Stabilität der Schatten deutlich zu. "Ultrahoch" bringt davon ausgehend nur geringe Verbesserungen, fällt aber zumindest im Standbild noch auf - aber nicht mit typischen Renngeschwindigkeiten. Auch hier lassen sich die Symptome mithilfe einer höheren Bildschirmauflösung weiter reduzieren. An dieser Stelle kommen wir zum nächsten Punkt auf der Technik-Agenda: dem Anti-Aliasing.
Kantenglättung: Nur noch TAA ...
Auch bei der Kantenglättung gibt es Unterschiede gegenüber F1 2020 zu vermelden. So fehlen einfache Postfilter wie Intels CMAA nun völlig, der kleinste AA-Modus besteht aus dem guten Temporal-AA der Ego-Engine, das nur wenige Temporal-Artefakte verursacht. Das TAA lässt sich wie gehabt auch mit Checkerboarding verwenden. Dieses Upscaling reduziert zwar sichtbar die Bildschärfe und kommt mit kleineren Artefakten daher, bringt jedoch einen großen Performance-Boost und ist insbesondere in Kombination mit hohen Auflösungen und/oder Downsampling interessant.
Darüber hinaus bietet auch F1 2021 die Möglichkeit, die Grafik mithilfe von AMDs Schärfe-Algorithmus FidelityFX CAS (Contrast Adaptive Sharpening) aufzuwerten. Auch hier stehen zwei Optionen zur Wahl: Upscaling mit anschließender Schärfung oder eine Nachschärfung der nativen Auflösung. Letzteres ergibt die bestmögliche Qualität in F1 2021, wirkt jedoch mitunter etwas überschärft. Dagegen hilft wohldosiertes Downsampling, beispielsweise 3.200 × 1.800 auf einem WQHD-LCD; durch das Vermengen der Pixeldaten wird das Bild glatt und flimmerfrei. Von der vorletzten AA-Option, FidelityFX-Upscaling, müssen wir hingegen abraten, denn hier kommt es zu deutlichem Aufpixeln des Bildes - exakt so wie in F1 2020, obwohl diese Qualität unmöglich gewollt sein kann.
... und erstmals DLSS 2.2.9
Bereits in F1 2020 hielt mit einem Update Nvidias KI-Upsampling DLSS Einzug. F1 2021 bietet das Geforce-RTX-Grafikkarten vorbehaltene Verfahren von Anfang an. Laut der mitgelieferten nvngx_dlss.dll handelt es sich um die neue Version 2.2.9.0 - das gilt auch noch bei der Spielversion v1.07 von F1 2021. Details zu den DLSS-Iterationen sind nicht öffentlich, allerdings widmeten sich die bisherigen Varianten von DLSS 2.2 dem einzigen ernsthaften Problem von DLSS: Schmieren, auch als Smearing bekannt. Gerade hochkontrastige Feinheiten litten bei früheren DLSS-Spielen unter diesem Problem und zeigten einen Schweif, was den insgesamt guten Eindruck verwässerte. Nachdem DLSS 2.2.6 unter anderem in Rainbow Six Siege und Lego Builder's Journey eine überzeugende Vorstellung gab, waren wir sehr gespannt, denn DLSS 2.2.9 gab es zuvor nirgends. Schmierenfrei ist die Vorstellung in F1 2021 allerdings nicht.
Im Folgenden sehen Sie die Anti-Aliasing-Bildvergleiche aus dem Juli. Auch das aus unserer Sicht kaputte, weil nach Point-Sampling aussehende CAS-Upscaling ist aus Gründen der Vollständigkeit abgebildet. Das On-Screen-Display des MSI Afterburner zeigt unterdessen, welche Bildraten von den Verfahren erzielt werden.
TAA dürfte den meisten Betrachtern am besten gefallen, erzielt es doch die beste Mischung aus Glättung und Detailerhalt. Kommt CAS dazu, entsteht ein "knackiger" Eindruck, einige Details wirken jedoch überschärft. Ganz anders Nvidias DLSS, welches sowohl räumlich als auch zeitlich mehr Samples pro Frame verrechnet: Alles wirkt deutlich glatter, aber auch unschärfer als mit dem Engine-eigenen TAA. Feine Details bleiben dabei erhalten, die "magische" Rekonstruktion verlorener Feinheiten, welche in so manch anderem DLSS-Spiel zu bestaunen ist, fehlt jedoch.
Wir erinnern uns: DLSS arbeitet intern stets mit einer reduzierten Auflösung. Dies hat Auswirkungen auf die Texturqualität, denn bei niedrigeren Auflösungen lässt sich nicht dieselbe Qualität auf allen Flächen anwenden wie bei hoher Auflösung. Um Flimmern zu vermeiden, werden in Spielen daher schrittweise sogenannte MIP-Maps eingeblendet. Dabei handelt es sich um Texturversionen mit reduzierter Auflösung, die weich ineinander übergehen.
Quelle: PC Games Hardware
F1 2021 v1.07: Jetzt mit allen Einstellungen rund um DLSS
Nvidias Guideline für DLSS besagt, dass Entwickler das Texture-LOD anpassen können und an die Ausgabe-Auflösung anpassen sollten. Dies geschah bei den ersten Versionen von F1 2021 nicht, findet nun aber statt. Mittlerweile hat Codemasters auch bei der DLSS-Implementation nachgelegt - so gut, dass sich der Status von "schludrig" zu "vorbildlich" geändert hat. Neu ist nicht nur die Möglichkeit, den DLSS-Modus explizit auszuwählen (zuvor stand nur "DLSS" zur Verfügung), sondern außerdem etwas, das in den meisten Spielen fehlt: Die Intensität der DLSS-Nachschärfung lässt sich 1er-Schritten von 0 bis 100 einstellen; der Standard ist 50. Höhere Werte verstärken Ringing-Artefakte - das ist die weiße Umrandung, welche Sie im folgenden Bildvergleich sehen. F1 2021 bietet alle vier derzeit von Nvidia angebotenen DLSS-Modi, angefangen bei Qualität, über Ausgeglichen, bis hin zu Leistung und Ultra-Leistung. Letzterer Modus arbeitet intern nur mit 1/4 der eingestellten Auflösung und ist daher erst jenseits von Ultra HD ansehnlich.
Je weniger Pixel, desto weniger Rays. Die bei DLSS reduzierte räumliche Auflösung wirkt sich entsprechend stark auf die Raytracing-Oberflächen aus. Zum Start von F1 2021 war das besonders deutlich sichtbar, da sich die Raytracing-Auflösung nicht erhöhen ließ und dem aktuellen Raytracing-"Normal"-Stand entspricht. Der folgende Vergleich zwischen TAA und dem besten DLSS-Modus Q(uality) entstand mit der Ende August aktuellen Spielversion 1.07 und zeigt, dass DLSS nach wie vor das Aufpixeln der Reflexionen verstärkt, dies im Falle des gezeigten Raytracing-"Sehr hoch"-Qualität verschmerzbar ist, zumal DLSS dafür einige andere Objekte besser glättet und die Bildrate im Beispiel um ein knappes Drittel erhöht:
Halten wir fest: DLSS in F1 2021 hat nun einen vorzeigbaren Zustand erreicht, sodass jeder am eigenen Rechner und Bildschirm einen guten Kompromiss aus Qualität und Bildrate erzielen kann. Nachdem all das gesagt ist, widmen wir uns auf der nächsten Artikelseite ganz der Performance und ziehen ein Fazit zu F1 2021.
War ja ein langer Weg bis DLSS sauber implementiert wurde...
Den CPU Test habe ich mit dem optimierten 10900K mal durchlaufen lassen:
[Ins Forum, um diesen Inhalt zu sehen]
Mit OC kommt das GPU Limit dann aber gefährlich nahe:
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MfG
Raff
Lächerlich, eine Grafikkarte als Referenz heranzuziehen die nur als OEM-Produkt in einem Komplettsystem zu bekommen ist.
Oder hat sich an diesem Zustand etwas geändert?
Ansonsten schöner Test und klasse Update.
Lächerlich, eine Grafikkarte als Referenz heranzuziehen die nur als OEM-Produkt in einem Komplettsystem zu bekommen ist.
Oder hat sich an diesem Zustand etwas geändert?
Ansonsten schöner Test und klasse Update.
Kleine Frage:
Wird die 6600XT noch in den RT Benchmarks auftauchen?
Ist nicht extrem schlimm, wenn die fehlt, würde das Testfeld nur abrunden, da sie die neueste Karte ist und auch in den normalen Benchmarks auftaucht.
MfG
Raff
Kleine Frage:
Wird die 6600XT noch in den RT Benchmarks auftauchen?
Ist nicht extrem schlimm, wenn die fehlt, würde das Testfeld nur abrunden, da sie die neueste Karte ist und auch in den normalen Benchmarks auftaucht.