Ampere im Test: Spiele-Benchmarks in WQHD, UWQHD und Ultra HD

Wie schlägt sich Nvidias neue Ampere-Architektur in traditionellen Spielen, die weder RT- noch Tensor-Kerne heranziehen? Um diese Frage zu beantworten, haben wir die Geforce RTX 3080 durch den runderneuerten PCGH-Leistungsindex gescheucht. Seit Juli besteht diese aus einem brandneuen System und 20 ebenso neuen, vielseitigen Tests in vier Auflösungen.

Randnotiz: PCGH-Redakteure sind auch nur Menschen. Bei weiterführenden Tests stellte sich heraus, dass unsere Geforce RTX 2080 Ti Founders Edition mit 300 Watt Boardpower arbeitet - korrekt sind 260 Watt (und 250 für die Basisvarianten). So kommt es, dass die Karte in den vorhergehenden Index-Benchmarks schneller arbeitete als gewollt, denn der opportunistische Boost nutzt im Grafiklimit jedes Watt aus. Ursächlich ist, dass wir hin und wieder Grafikkarten an externe Tester verleihen. In diesem Fall wurde für Kühlertests ein Mod-BIOS aufgespielt, von dem wir nichts wussten (und das sich erst beim Messen oder Auslesen der Power zeigt; die prozentuale Darstellung des Limits ist nicht hilfreich) und die Karte daher gutgläubig verwendeten. Wenngleich die Auswirkungen minimal sind, bitten wir den Lapsus zu entschuldigen. Machen wir einen Mehrwert daraus: Wie Sie den mittlerweile korrigierten Werten entnehmen, ist eine RTX 2080 Ti mit 260 Watt TBP nur ~2 % langsamer als eine mit 300 Watt (ohne Takt-Offset = explizites Overclocking). Alle übrigen Benchmarks sind unverändert - sofern man von Red Dead Redemption 2 absieht, das vor wenigen Wochen einen Patch erhielt, welcher die Leistung bei gleicher nomineller Detailstufe auf allen Grafikkarten um wenige bis rund zehn Prozent erhöht.

Geforce RTX 3080: Taktraten

Nvidia nennt einen mittleren GPU-Boost von 1.710 MHz für die Geforce RTX 3080 Founders Edition. Dabei handelt es sich, wie bei jeder modernen Grafikkarte, um einen Mittelwert, der für eine breite Palette an Exemplaren, Anwendungen und thermischen Bedingungen gilt. Je nach Spiel und Einstellungen werden stark unterschiedliche Taktraten angewendet. Üblicherweise fallen die Boosts im kalten Zustand und bei geringer Last deutlich höher aus als von Nvidia angegeben. Wer eine Grafikkarte wie die Geforce RTX 3080 in dem für sie erdachten Einsatzgebiet rund um ein WQHD- oder Ultra-HD-Display verwendet, wird feststellen, dass die Frequenzen nach einiger Zeit des Spielens deutlich sinken. Unter Dauerlast sorgt die Telemetrie für eine Balance aus Temperatur und Strömen, um einereits Überhitzung zu vermeiden und andererseits innerhalb des abgesteckten Energieumschlags zu bleiben. Je nach Spiel und Einstellungen kann der Boost höher oder niedriger ausfallen als von Nvidia angegeben. Nimmt man sehr viele Proben (Spiele/Anwendungen/Umgebungstemperaturen/Belüftungskonzepte), ist der typische Boost als Mittelwert plausibel. Der garantierte Mindest-/Basistakt wird unter Normalbedingungen indessen nicht verwendet.

Was niemand außerhalb der Nvidia-Labore nachprüfen kann, ist ein weiterer Faktor, den Nvidia in die Angabe des typischen Boosts einfließen lässt: schwankende Qualität der Bauteile. Was im Volksmund mittlerweile "GPU-Lotto" genannt wird, hat Auswirkungen auf die erreichten Boosts; scheinbar gleiche Modelle erreichen unterschiedliche Frequenzen. Das liegt in der Regel an unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften rund um Leckströme, welche die Taktraten und Spannungen beeinflussen. Doch auch Abweichungen beim maschinellen Auftragen der Wärmeleitpaste können für Unterschiede sorgen. Am Ende hat man zehn Karten mit bis zu 50 MHz unterschiedlichen Boosts - und der "typische" liegt irgendwo in der Mitte.

Unser Muster der Geforce RTX 3080 Founders Edition bewegt sich in bekannten Gefilden, die an Turing erinnern. Direkt nach Spielstart, noch kühl und unbelastet, schnellt der GPU-Boost knapp über 2.000 MHz. Wird der Kern gefordert, sinkt der Takt rapide in den Bereich um 1.900 MHz, wobei steigende Erwärmung zu weiteren stufenweisen Absenkungen führt. Wird die RTX 3080 unter anhaltende Volllast gesetzt, sinkt der GPU-Boost bei unserem Sample in Extremfällen auf 1.665 MHz, in den allermeisten Fällen bleibt der Kern jedoch über 1.700 MHz. Das passt gut zur offiziellen Angabe von 1.710 MHz und entspricht dem von Turing bekannten Puffer: Man geht mit der Angabe auf Nummer sicher, in den meisten Fällen liegt der Takt höher. Das Powerlimit von 320 Watt wird dabei in Spielen ohne Framelimit oder starkem CPU-Einfluss immer voll ausgenutzt und deckelt die Leistung. Für welchen Takt das reicht, entscheidet die Applikation. Ein Bild sagt mehr als Tausend Worte:

Quelle: PC Games Hardware Geforce RTX 3080 Founders Edition: Verschiedene Applikationen und Lasten, verschiedene Taktraten

PCGH-Testsystem mit PCI-Express 4.0

Ein Prozessorlimit gilt es in Grafikkartentests auszuschließen. Nach langen Diskussionen entschieden wir uns trotz der unbestreitbar enormen Gaming-Leistung gegen einen Intel Core i9-10900K - und stattdessen für einen AMD Ryzen 9 3900X. Dieser erfuhr eine wochenlange Tuning-Kur, bei der wir nicht nur das schnellste Exemplar im PCGH-Testlabor ermittelten, sondern auch den Speicher bis auf das letzte Subtiming schärften. Dafür forderten wir besonders potenten Corsair-Speicher (Dominator Platinum RGB) mit Samsung-B-Dies an, um dem Ziel "Wenn Ryzen, dann richtig" möglichst nahe zu kommen. Gerade das Tuning aller Subtimings hat sich definitiv ausgezahlt. In Kombination mit stattlichen 4,5 GHz auf allen Kernen erreichen wir im Mittel rund 20 Prozent mehr Leistung als bei einem Standard-3900X(T), sodass die Spiele-Leistung über fast jeden Zweifel erhaben ist. Erreicht wird das vor allem durch die effektiv um 25 Prozent erhöhte Speicherleistung.

Der Einsatz einer AMD-CPU im PCGH-Grafikkartentestsystem ist ein Novum. Unsere Wahl fiel nicht nur wegen der zukunftssicheren 12 Kerne auf den 3900X, sondern vor allem wegen seiner Infrastruktur: Mit dem X570-Hub, in diesem Fall auf einem potenten Asus-Board, können wir kommende Grafikkarten adäquat mit PCI-Express 4.0 ausfahren. Da das neue System die nächsten zwölf Monate halten soll, war der Einsatz einer veralteten PCI-Express-3.0-Infrastruktur aus unserer Sicht keine Option. Damit Next-Gen-Spiele reibungslos laufen, machen wir auch beim Bereich Storage Nägel mit Köpfen und installieren eine rasante PCI-Express-4-SSD im M.2-Format (NVMe 1.3 ×4). Insgesamt ist das neue "GPU-Rig" ergo bestmöglich für die Zukunft gerüstet. Alle Details zum System entnehmen Sie der Tabelle.

Bewährte Methodik

Bei der Wahl der spezifischen Grafikkarten setzen wir nach wie vor auf den Kompromiss "Referenzdesign", es kommen keine Modelle der AMD- und Nvidia-Partner zum Einsatz. Das wirkt auf den ersten Blick praxisfern, da die meisten Spieler und PCGH-Leser auf Custom-Designs (mit werkseitiger Übertaktung) setzen, hat jedoch gute Gründe. Der erste, so banal er klingen mag, ist, dass wir irgendwo eine Basislinie einzeichnen müssen. Wo, wenn nicht bei der Herstellervorlage, liegt diese? Bei einer "typischen" Herstellerkarte? Welche ist typisch, warum ist sie das und bleibt sie das auch nach Veröffentlichung weiterer Designs? Die Wahl ist in jedem Fall anfechtbar. Das ist zwar auch unsere Entscheidung, für die Referenzkarten respektive Founders Editions spricht jedoch der zweite, wichtigere Grund: Sie sind zum Start verfügbar

Was wir auch testen, jede abgedruckte Zahl entspricht einem Mittelwert aus drei, teilweise vier Durchläufen pro Auflösung, Ausreißer werden nicht gewertet. Das macht mindestens 12 Messungen pro Spiel, ergo 240 pro Grafikkarte. 17 Grafikkarten haben den neuen Parcours für diesen Artikel bereits absolviert. Zusammen mit den unzähligen Validierungsläufen im Vorfeld kommen wir somit auf mehr als 4.000 Messungen à jeweils 20 Sekunden Dauer. Falls Sie das Abenteuer zu Hause nachstellen möchten: Der Index-Durchlauf einer einzelnen Grafikkarte mit Aufwärmen, Takt-Logs, Ladezeiten und Auswertung dauert etwa 4,5 Stunden, sofern Sie die Tests im Schlaf beherrschen und dazwischen nichts anderes tun.

Da die GPU-Taktrate ein- und derselben Karte während der Tests stark unterschiedlich ausfällt und somit ein Mittelwert ungenau ist, haben wir uns dazu entschlossen, in den Benchmarks fortan den Takt-Mittelwert über alle Auflösungen anzugeben. Arbeitet eine Grafikkarte beispielsweise mit Frequenzen zwischen 1.650 und 1.810 MHz, geben wir "~1,70 GHz" an. Faustregel: Ist eine Grafikkarte der Limitfaktor, bestimmt ergo allein die Bildrate, fällt der GPU-Boost mit steigender Auflösung. Das gilt für ausnahmslos jedes aktuelle Modell.

Geforce RTX 3080: Spiele-Benchmarks

Beginnen wir mit den Standard-Benchmarks, welche Teil des PCGH-Leistungsindex sind. Da wir es bei der Geforce RTX 3080 mit einer waschechten High-End-Grafikkarte zu tun haben, verzichten wir auf die verbreitete, aber anspruchslose Full-HD-Auflösung. Diese ist mit Renderboliden wie Ampere und Turing stets zu Teilen prozessorlimitiert und zeigt daher nicht das volle Potenzial dieser Grafikkarten. Falls sie sich für die 1080p-Ergebnisse interessieren, werfen Sie am besten einen Blick in die kommende PCGH 11/2020, denn dort sind die Full-HD-Werte als Teil des Leistungsindex aufgeführt. Die komplette Spiele-Liste:

Im Folgenden sehen Sie alle Benchmarks. Wir wünschen viel Vergnügen beim Schmökern und sehen uns nach langem (!) Scrolling unten wieder.

Anno 1800

Engine: Aktuelle Version der RD-Engine mit DX12-Support
Besonderheiten: Meist enorm CPU-intensiv; MSAA-Support
Detaileinstellungen: Maximal plus 8× MSAA & FidelityFX CAS
Benchmarkszene: Neuerdings vollständig grafiklastig

Battlefield 5

Engine: DICEs Frostbite-Engine mit DX12- und DXR-Support
Besonderheiten: Vorbildliches Optik-/Performance-Verhältnis
Detaileinstellungen: "Ultra", FFR deaktiviert, DX12
Benchmarkszene: Grafiklastige Singleplayer-Kriegsgeschichte

Black Mesa

Engine: Aufgemöbelte Source-Engine auf Basis von DirectX 9
Besonderheiten: Moderne Beleuchtung, daher kein MSAA mehr
Detaileinstellungen: "Ridiculous" (maximale Details)
Benchmarkszene: Finaler, GPU-lastiger Bosskampf (Spoiler!)

Borderlands 3

Engine: Unreal Engine 4 in optimiertem Gewand
Besonderheiten: Handoptimierte, gute DX12-Unterstützung
Detaileinstellungen: Maximal, native Renderauflösung
Benchmarkszene: GPU-lastiges Innenareal

Call of Duty: Modern Warfare

Engine: Aktuelle IW-Engine (8.0), ausschließlich DX12
Besonderheiten: Optionale RT-Schatten, hohe Performance
Detaileinstellungen: Maximal (ohne RTX), Filmic SMAA T2X
Benchmarkszene: Feuriger Außenbereich in London

Control

Engine: Northlight-Engine von Remedy, optionales DX12
Besonderheiten: Optionales, bildhübsches Raytracing
Detaileinstellungen: Maximal (ohne RTX und DLSS)
Benchmarkszene: Überdurchschnittlich GPU-lastig

Death Stranding

Engine: Angepasste Decima-Engine, benötigt DX12 FL12_0
Besonderheiten: Exzellente Performance inkl. RDNA-Faible
Details: Maximal mit TAA (kein DLSS/CAS-Upscaling)
Benchmarkszene: Partikel-Worstcase in Richtung Wasserfall

Desperados 3

Engine: Unity-Engine in Version 2018.x
Besonderheiten: Hochperformant, kein Temporal-AA
Detaileinstellungen: Maximal - mit 200 % Achsenauflösung
Benchsmarkzene: Die GPU-lastigste Mission ("Die glorreichen Fünf")

Detroit: Become Human

Engine: Eigenbau-Engine von Quantic Dream (Vulkan-only)
Besonderheiten: Framelimit via Config-Datei ausgeschaltet
Detaileinstellungen: Maximal, FidelityFX CAS eingeschaltet
Benchmarkszene: Offener Bereich mit relativ hoher Last

Doom Eternal

Engine: id Tech 7.1.1 (Vulkan-only)
Besonderheiten: Höllisch flüssig; braucht 8 GiB für max. Details
Detaileinstellungen: Maximal, sofern möglich*
Benchmarkszene: Choreografie im großen "Superblutnest"

F1 2020

Engine: Aktuelle Version von Codemasters' EGO-Engine
Besonderheiten: DX12 mit grafischem und Fps-Mehrwert
Detaileinstellungen: Maximal (sofern möglich), CAS aktiviert
Benchmarkszene: Monaco bei trockener Witterung

Forza Horizon 4

Engine: Forzatech-Engine Horizon-Branch (Forward+, DX12)
Besonderheiten: MSAA-Support; UWP-Applikation
Detaileinstellungen: Maximale Details mit 8× MSAA + FXAA
Benchmarkszene: Rundkursrennen, grafiklastig

Ghost Recon Breakpoint

Engine: Ubisofts aktuelle Iteration von Anvilnext (2.0)
Besonderheiten: "Alleslastig" und hübsch - je nach Einstellung
Details: Maximal, keine Temporal Injection, Vulkan-API
Benchmarkszene: Motocross-Fahrt über Stock und Stein

Greedfall

Engine: Silk-Engine (entstanden aus Sonys Phyre-Engine)
Besonderheiten: Gelungenes TAA; etwas holprige Animationen
Detaileinstellungen: Maximal, native Renderauflösung
Benchmarkszene: Klassischer GPU-Härtefall im Wald

Metro Exodus

Engine: Aktuelle Iteration der 4A-Engine mit gutem DX12
Besonderheiten: Optionales Raytracing, äußerst GPU-lastig
Detaileinstellungen: Ultra-Details, Hairworks, Advanced PhysX an
Benchmarkszene: Stark grafiklastige Außenszene

Red Dead Redemption 2

Engine: Aktuelle Rockstar Advanced Game Engine (RAGE)
Besonderheiten: Äußerst detailverliebt und Radeon-affin
Details: Alles "Hoch"/An (MSAA/FXAA ausgenommen), aber Texturen "Ultra"
Benchmarkszene: Nebliges Sumpfgebiet als GPU-Härtetest

Resident Evil 3

Engine: Aktuelle RE-Engine mit gutem DX12-Support
Besonderheiten: Läuft selbst auf älteren GPUs ordentlich
Detaileinstellungen: Maximal, DX12, 150 % Renderskalierung
Benchmarkszene: Ausgesprochen GPU- und VRAM-lastig

Star Wars Jedi: Fallen Order

Engine: Unreal Engine 4 im bekannten (DX11-)Gewand
Besonderheiten: UE4-typisch relativ prozessorlastig
Detaileinstellungen: Maximal, Framelimit per Config deaktiviert
Benchmarkszene: GPU-lastiges Areal auf Kashyyyk

The Witcher 3

Engine: Red Engine 3 (DX11) von CD Projekt
Besonderheiten: Grafisch aufgewertet via PCGH-Config
Detaileinstellungen: PCGH Epic + HD Reworked Project 11
Benchmarkszene: Grafiklastiger Ritt durch Toussainter Forst

Wolcen: Lords of Mayhem

Engine: Modifizierte Cryengine mit DirectX 11
Besonderheiten: Äußerst grafiklastig - und doch flüssig
Detaileinstellungen: Maximal, inklusive SMAA 1TX
Benchmarkszene: Ernstfall für jeden Grafikchip

Performance Rating alias Leistungsindex

Kommen wir nun zum wohl spannendsten Abschnitt: der Endleistung. Wo landet die Geforce RTX 3080 im Mittel? Der PCGH-Leistungsindex gibt Aufschluss darüber. Er beinhaltet 20 Spieletests in vier Auflösungen.

Das kann sich sehen lassen: Die Geforce RTX 3080 rechnet durchschnittlich um 52 Prozent schneller als ihre direkte Vorgängerin, die RTX 2080 Super. Auch von der ehemals schnellsten Geforce, der RTX 2080 Ti, kann sich die Ampere-Grafikkarte um rund 29 Prozent absetzen. Dieses Leistungsplus führt zu enormen Abständen zu älteren und langsameren Modellen: +72 Prozent gegenüber der Geforce RTX 2070 Super, +75 Prozent gegenüber der GTX 1080 Ti und sogar +85 Prozent gegenüber der Radeon RX 5700 XT. Blickt man rein auf den (nicht abgebildeten) Ultra-HD-Index, gewinnt die Geforce RTX 3080 weiter an Boden, hier sind es beispielsweise +32 Prozent gegenüber der RTX 2080 T und +83 Prozent gegenüber der GTX 1080 Ti. Diese Sprünge sind in jedem Fall fühlbar und meistens auch spielbarkeitsrelevant.

Interessant ist auch der Vergleich mit unserem Testschlitten "RTX 2080 Ultra", welcher uns vor einigen Wochen zum Validieren der Grafikkartentests diente. Obwohl wir dank erbarmungsloser Übertaktung das zweifellos stärkste Turing-Modell verwenden und sich dieses um 16 Prozent von der RTX 2080 Ti Founders Edition absetzen kann, gewinnt die RTX 3080 exakt 78 von 80 Duellen. Damit möchten wir zur Schlussbetrachtung überleiten, welche den prozentualen Leistungsgewinn und die relative Leistung pro Spiel herausarbeitet. Auch dies rechnet unser mächtiges Indexcel aus - ein Auszug mit den drei wichtigsten Probanden:

Quelle: PC Games Hardware Geforce RTX 3080 vs. Geforce RTX 2080 Ti vs. Geforce RTX 2080 Super Relative Performance & Performance Gains Sie sehen keine Fps-Werte, sondern die relative Leistung der RTX 2080 Ti und RTX 2080S im Verhältnis zur 100-Prozent-Marke RTX 3080. Klar ersichtlich ist, dass jedes Spiel unterschiedlich läuft. Besonders stark rendert Ampere in Resident Evil 3, Doom Eternal, Red Dead Redemption 2 und Borderlands 3. Das lässt auf hohe Floating-Point-Last schließen, während die anderen Titel weniger davon benötigen und daher Turing in die Hände bzw. ALUs spielen.

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Nvidia Geforce RTX 3080 im XXL-Test: Ampère, le trés légère Preisbrechèr [Update: Verkaufsstart] Die Geforce RTX 3080 im Spieletest mit zahlreichen Benchmarks und einer Indexierung in die Bestenliste. PCGH hat 20 Spiele für den Vergleich herangezogen.

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