Geforce RTX 4090 am Limit: Schafft sie Raytracing in Ultra HD ohne Upscaling? Plus 5K-DLSS-Tests
Nvidias neue Geforce RTX 4090 bewies im Test ihre Stärke bei hohen Auflösungen und Raytracing. Doch wo liegt die Grenze des Machbaren? In diesem Artikel konfrontieren wir die RTX 4090 mit besonders aufwendigen Raytracing-Spielen in Ultra HD sowie 5K mit DLSS. Ist Nvidias Flaggschiff der Herausforderung gewachsen?
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Spezialtests mit besonders hoher Last haben Tradition bei der PCGH. Nvidias neue Enthusiast-Grafikkarte Geforce RTX 4090 offenbarte im PCGH-Test ihre "Next Gen"-Natur, keine Aufgabe kann sie wirklich schocken. Wie schon die Geforce RTX 3090 Ti vor einem halben Jahr, benötigt auch die RTX 4090 zwingend viel Arbeit, um zu glänzen und nicht von der Prozessorleistung zurückgehalten zu werden. Je mehr Pixel, desto besser kann sich die Grafikkarte von älteren Modellen absetzen. In diesem Artikel gehen wir daher einen Schritt weiter: Gelingt es der Geforce RTX 4090, Ultra HD ("4K") in den anspruchsvollsten Raytracing-Spielen ohne jegliches Upscaling flüssig darzustellen? Und wie sieht es bei der bildhübschen Kombination aus 5K-DLDSR (Deep Learning Dynamic Super Resolution) plus DLSS aus? Gefragt, getestet - mit beeindruckenden Zahlen.
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Mittels KI-Aufwertung in den 5K-Himmel
Während sich Ultra HD nur langsam etabliert, bewirbt Nvidia die Geforce RTX 4090 sogar als 8K-taugliche Grafikkarte, meint dies jedoch im Zusammenspiel mit hochstufigem DLSS-Upsampling. Wir verzichten daher weiter auf 8K-Benchmarks, wenngleich diese als ultimativer Härtetest einen gewissen Reiz ausüben. Stattdessen prüfen wir eine Frage aus der PCGH-Community: Lässt sich mit einer Geforce RTX 4090 Raytracing in Ultra HD ohne Upscaling nutzen? Dabei ziehen wir einige der hübschesten und grafisch anspruchsvollsten Spiele heran. Doch damit nicht genug, wir wagen auch einen neuen Ausflug in die Welt von 5K. Diese Auflösung wird von modernen Geforce- und Radeon-Grafikkarten per Treiber bereitgestellt und vor der Ausgabe heruntergerechnet, weshalb man von Downsampling spricht.
5K, also 5.120 × 2.880 Pixel, entspricht 78 Prozent mehr Arbeit gegenüber den 3.840 × 2.160 Pixel bei 4K/UHD. Bildschirme mit nativer 5K-Auflösung fristen ein Nischendasein, interessant ist diese Auflösung für Enthusiasten aber allemal. Je feiner der Spielinhalt, desto mehr profitiert die Grafik von der feineren Abtastung, gerade kritische Details wie Vegetation. Wer mit einem "normalen" Bildschirm die Qualität von 5K-Bildern haben möchte, greift zu Downsampling in Gestalt von Dynamic Super Resolution (Geforce) oder Virtual Super Resolution (Radeon). Egal, ob DSR oder VSR, in jedem Fall berechnet die Grafikkarte intern mehr Pixel, als der Monitor ausgeben kann. Das nötige Herunterrechnen führt zu dem, was wir uns alle wünschen: hübschere Bilder mit mehr Details und weniger Flimmern in Bewegung. Wer ein Leistungspolster hat, sollte ergo einen Versuch wagen.
Geforce-Nutzer können seit Anfang des Jahres auf verbessertes DSR-Downsampling zurückgreifen: sogenanntes Deep Learning DSR (DL-DSR). Dabei sorgen die Tensor-Kerne einer jeden Geforce-RTX-Grafikkarte für eine Aufwertung gegenüber "klassischem" Downsampling. DLDSR, welches im Treiber "DL-Skalierung" genannt wird, erweist sich laut PCGH-Tests als konsequent überlegen und erreicht pro Pixel/Sample sowohl eine bessere Glättung als auch höhere Bildruhe gegenüber der nach wie vor im Treiber verfügbaren "Veralteten Skalierung", steht jedoch nur mit den Pixelfaktoren 1,78× und 2,25× zur Verfügung.
Quelle: PC Games Hardware
Die "DL-Skalierung" (DLDSR) erzielt stets eine bessere Qualität als die "Veraltete Skalierung" (DSR).
5K-Downsampling lässt sich auf unzähligen Grafikkarte-Monitor-Kombinationen aktivieren, flüssig nutzbar ist die enorme Auflösung jedoch erst bei High-End-Grafikkarten. Sinnvolle Paarungen bestehen beispielsweise aus einer Radeon RX 6800 XT oder Geforce RTX 3080 nebst WQHD- oder Ultra-HD-Display. Ausgehend von Ultra HD liefert 5K eine klare Verbesserung der Bildqualität - im Falle von DLDSR und automatischer Nachschärfung ist der Sprung besonders deutlich. Wer 5K auf einem WQHD-Bildschirm mittels DSR oder VSR aktiviert, erlebt den größten Qualitätssprung. In diesem Fall werden beide Pixelachsen verdoppelt, sprich, Sie erhalten die Details der vierfachen Auflösung. Egal, wie, qualitativ gilt die Reihenfolge: DL-DSR, VSR, DSR. Wir empfehlen eine wohldosierte Nachschärfung in Kombination mit jeglichem Downsampling, um auch die subjektive Texturqualität zu erhöhen.
Falls Sie es noch nicht ausprobiert haben: Die Kombination aus 5K-DLDSR und DLSS erzielt in den meisten Fällen fantastische Ergebnisse. Nicht nur, dass aufgrund der KI-Aufwertungen diverse Details besser herausgearbeitet werden, im Zusammenspiel mit dem Modus DLSS Balanced (DLSS Ausgeglichen) steigt auch die Bildrate gegenüber nativem Ultra HD deutlich an. Aus diesem Grund testen wir im Folgenden nicht nur Ultra HD mit Temporal-AA, sondern auch die interessante Option 5K plus DLSS B. Die einzige Ausnahme, bei der DLSS nicht "zaubern" kann, sind Raytracing-Effekte. Da hierbei nicht mit Bewegungsvektoren gearbeitet wird, können auch keine Pixelinformationen recycled werden, sodass RT-Effekte wie Spiegelungen und Schatten mit DLSS stets etwas grobpixeliger, aber meist auch weicher aussehen. Außerdem gibt es Effekte, wie Tiefenschärfe, die in Abhängigkeit zur "echten" Auflösung dargestellt werden und daher mit DLSS nicht besser aussehen können als passend zur internen Pixelmenge. Zwei Beispiele:
High-End-Schlagabtausch
In diesem Test tritt die Geforce RTX 4090 selbstverständlich nicht nur gegen sich selbst an, sondern gegen die besten Modelle der alten Garde. Neben einer Geforce RTX 3090 Ti haben wir auch eine auf 2,6 GHz Kerntakt und 19,2 GT/s Speicherleistung übertaktete Radeon RX 6900 XT LC mitgetestet. Richtig gelesen, wir vergleichen den Werkszustand der RTX 4090 und RTX 3090 Ti mit einer händisch ausgereizten Radeon, was auf den ersten Blick unfair wirkt. Da die Benchmarks ausnahmslos aus Raytracing-Spielen mit hoher Komplexität bestehen und bereits Ampere (RTX 30) eine deutliche Raytracing-Stärke gegenüber RDNA 2 (RX 6000) aufweist, soll die übertaktete Radeon eine weitere Frage beantworten: Was hat AMD der Geforce-Übermacht derzeit entgegenzusetzen, bis RDNA 3 (RX 7000) vorgestellt wird? Kommen wir nun endlich zu den Ergebnissen:
Wie wir im regulären Test der Geforce RTX 4090 erläutern, trumpft die neue AD102-GPU immer dann auf, wenn es besonders viel zu tun gibt. Dies trifft auch auf die neuen Stichproben zu: Egal, welches der zehn Spiele man sich ansieht, die RTX 4090 steht einsam an der Spitze. Dabei erreicht sie einige der größten bisher nachgewiesenen Abstände zur RTX 3090 Ti, welche stets den Unterschied zwischen zähen und ordentlichen bis flüssigen Bildraten ergeben. Besonders beeindruckend ist der Leistungsgewinn in Hitman 3, welches jeder Grafikkarte enorm zusetzt: Die durchschnittliche Bildrate der RTX 4090 gegenüber der RTX 3090 Ti liegt um 90 Prozent höher und ist damit um Faktor 2,6 besser als bei der momentan schnellsten Radeon-Grafikkarte. Die grundsätzlich exzellente Leistung wird nur von einem Problem in Quake 2 RTX verwässert, das auf Geforce-Grafikkarten ein starkes Stuttering aufweist, das vom P1-Perzentil abgebildet wird.
Blickt man auf die 5K-Werte, steigen die Bildraten stets deutlich an. Dies ist DLSS zu verdanken, welches wir im Balanced/Ausgeglichen-Modus und somit einer internen Auflösung von 2.970 × 1.670 Pixel testen. Der Clou ist, dass das Bild zu weiten Teilen besser aussieht als in 3.840 × 2.160 mit spieleigenem Temporal-AA. Dabei schmilzt der Abstand zwischen RTX 4090 und RTX 3090 Ti im 5-Prozent-Rahmen. Rückschritte bei den Rechenwerken zwischen Ampere und Ada Lovelace können zu keiner Zeit dafür verantwortlich gemacht werden, denn hier wurde AD102 konsequent verbessert (Register/Caches) oder pro Array zumindest gleichwertig zu GA102 bestückt. Mit Ampere hielt die heutzutage wichtige Fertigkeit Einzug, dass die FP32-ALUs parallel zu den Raytracing- und Tensor-Kernen arbeiten können. Diese Eigenschaft beherrscht Ada Lovelace selbstverständlich auch (Turing hingegen noch nicht), sodass sich die Unterschiede bei der getesteten 3-Komponenten-Last (Shading, Raytracing, DLSS) nur durch das Verhältnis aus Rohleistung, Cache und Speichertransferrate erklären lassen. Die RTX 4090 verfügt über eine mehr als verdoppelte Rechenleistung sowie einen 12× so großen Level-2-Cache gegenüber der RTX 3090 Ti, allerdings über die gleiche Speicherbandbreite von 1 TByte/s. Die Quote, im Cache wichtige Daten zu finden (Hit Rate), nimmt bei höheren Auflösungen respektive größeren Datenmengen ab, sodass AD102 ab einem bestimmten Punkt öfter transferratenlimitiert ist als GA102. Dies trifft jedoch nicht auf 5K mit DLSS Balanced zu - die interne Auflösung ist geringer als bei UHD -, sodass wir auf ein langsam einsetzendes CPU-Limit spekulieren, welches der schnelleren GPU öfter zusetzt als der langsameren.
RTX 4090 am Limit: Fazit
Eignet sich eine Geforce RTX 4090 für Ultra HD ohne Upscaling? Ohne Raytracing lautet die Antwort eindeutig "ja", Nvidias neue Speerspitze hat absolut kein Problem mit dieser Aufgabe - im Gegenteil, einige Spiele sind selbst in jeder hohen Auflösung noch prozessorlimitiert. Beim Raytracing steigen die Anforderungen an die GPU signifikant, sodass sich hier die Spreu vom Weizen trennt. Erwartungsgemäß macht die Geforce RTX 4090 auch hier eine hervorragende Figur und erzielt in unseren zehn Test-Spielen ordentliche bis flüssige Bildraten. Absolut sorgenfreies Gameplay bei maximierter Raytracing-Qualität ist jedoch auch mit dieser 2.000-Euro-Grafikkarte nicht möglich: In Cyberpunk 2077 beträgt die durchschnittliche Bildrate knapp 41 Fps, in Hitman 3, Dying Light 2 sowie Minecraft RTX rund 44 Fps und in Lego Builder's Journey sind annähernd 50 Fps möglich. Insofern lautet die Antwort auf die eingangs gestellte Frage: Nein, selbst eine Geforce RTX 4090 ist nicht in der Lage, die forderndsten Spiele(szenen) ohne Upscaling flüssig darzustellen.
Doch Hilfe steht längst bereit. Neben der Vielzahl an neuen Upsampling-Verfahren am Markt, hat Nvidia just DLSS 3 ins Leben gerufen, um die Bildrate zu retten. RTX-40-Nutzer erhalten exklusiven Zugriff auf DLSS 3, welches in der Lage ist, die Bildrate durch die Erzeugung synthetischer Frames bestenfalls zu verdoppeln. Das Feature sieht vielversprechend aus, benötigt offenkundig aber noch etwas Fein-Tuning und eine breitere Adaption in Spielen. Bis dahin rettet das breit implementierte DLSS 2.x den Tag. Wie wir in diesem Artikel demonstriert haben, erweist sich DLSS gerade in Kombination mit sehr hohen (Downsampling-)Auflösungen als interessante Option - inklusive des Kunststücks, bei weitestgehend verbesserter Bildqualität die Leistung zu erhöhen. Jetzt sind Sie gefragt: Haben Sie bereits eine Geforce RTX 4090 gekauft, oder warten Sie noch? Was halten Sie von der Option aus DL-DSR und DLSS? Diskutieren Sie mit!
Oder wenn du vor Spielstart auf dem Desktop die DSR Auflösung auswählst.
Gsync funktioniert doch mit Downsampling?
Freesync + VSR läuft ebenso.
Ich denke, dass man damit die Performance in zukünftigen Spielen bei 4K abbilden kann. V.a., wenn eben Raytracing verwendet wird.
Mein erster Gedanke war, welcher Monitor wohl verwendet wurde fürs Testen, aber dann hab ich gesehen, dass es per Upscaling gebenchet wurde.
Wie sieht es eigentlich mit 32:9 Monitoren aus? Das wäre wohl ein noch extremerer Fall, zumindest in Sachen Pixelanzahl. Wobei man wohl auch zuerst mal ein Raytracing Spiel mit 32:9 Unterstützung finden muss. Würd mich aber grad wundern, wie man damit den VRAM zukleistern kann.
Mit Neid hat das, wie schon hunderte Male erklärt, überhaupt nichts zu tun.
Nur in manchen Fällen, wenn ein Game die höhere Auflösung nicht annimmt, muss man dann auch den Desktop downsamplen.
Für ältere Games (bis DX9) gibt es auch noch GeDoSaTo. Damit ist der Auflösung dann keine Grenze mehr gesetzt (außer Performance