Radeon RX 6800 (XT)/6900 XT mit Raytracing: Welche Spiele laufen, welche nicht? [Update]

Update vom 09. Februar: Die Entwicklung schreitet voran, neue Spiele und Treiber verbessern die Anzahl und Qualität der Raytracing-Implementierungen. Wir haben die Liste mit den neuesten Erkenntnissen auf Basis der Radeon Software 21.2.1 angereichert. Neu hinzugekommen ist unter anderem der Raytracing-Showcase The Medium auf Basis der Unreal Engine 4, neben kleineren Verbesserungen in Quake 2 RTX und Metro Exodus.

Update vom 25. Dezember: Zwischenzeitlich ist nicht nur die Radeon RX 6900 XT (PCGH-Test) erschienen, sie hatte auch einen neuen Treiber im Gepäck. Daneben erhielten einige der neuen Spiele Patches - Zeit für ein Update zur Raytracing-Eignung der Radeon RX 6900 XT, RX 6800 XT und RX 6800. Wir haben alle Textpassagen auf den aktuellen Stand gebracht.

Update vom 24. November: Wir haben diesen Artikel auf den aktuellen Stand gebracht. Die Basis dafür bildet der offizielle Release-Treiber für die Radeon RX 6800 und RX 6800 XT, die Radeon Software 20.11.2 WHQL vom 18. November. Wir haben die abgelaufene Woche abgewartet, ob es weitere Updates für die betroffenen Raytracing-Spiele und den Treiber gibt. Tatsächlich sind viele der anfänglichen Probleme kein Thema mehr, doch es bleiben Fragen. Alle Informationen finden Sie im Text.

Mit RDNA 2 alias Navi 2x implementiert nun auch AMD dedizierte Rechenwerke zur Raytracing-Beschleunigung in seine GPU-Hardware. Was die neuen Radeon-Grafikkarten RX 6800, RX 6800 XT und RX 6900 XT leisten, erfahren Sie in den ausführlichen PCGH-Tests. An dieser Stelle dreht sich alles um das wohl größte Grafik-Hypethema der vergangenen und kommenden Jahre: Echtzeit-Raytracing.

Raytracing, die virtuelle Nachbildung von Lichtstrahlen, ist der "Heilige Gral" des Renderings. Wie das Trinkgefäß aus der Artus-Sage soll Raytracing die Gemeinschaft von Problemen befreien und stattdessen Glückseligkeit bringen. Rasterisierung, wie sie 99,99 Prozent der Spiele verwendet, erzielt nur mithilfe von Tricks und guten Künstlern ein realistisches Bild. Der damit erzielten Präzision sind Grenzen gesetzt - bei genauem Blick fallen die Tricks auf und das Kartenhaus zusammen. Die Idee des Raytracings wurde bereits Ende der 1960er-Jahre im Kontext der Computergrafik diskutiert. In den Folgejahren fanden immer wieder dedizierte Raytracing-Beschleuniger den Weg auf den Markt. Beim Offline-Rendering, etwa für Animationsfilme, ist Raytracing seit Jahren der Goldstandard und auch beim professionellen Design wird die Technologie genutzt, um möglichst nah an der Realität zu modellieren. Bei Spielen, in denen es auf Interaktion und somit hohe Bildraten und niedrige Latenz ankommt, scheiterte es bislang an der Leistung beziehungsweise den richtigen Ideen, wie man Raytracing mit Rasterisierung kombiniert

Raytracing-Wirrwarr entschlüsselt

Mit der Radeon-RX-6000-Reihe schließt AMD zu Nvidia auf, welche bereits Mitte 2018 entsprechende Schaltungen in ihre Grafikkarten implementierten. Dies beinhaltet eine wichtige Software-Komponente, deren Grundstein längst gelegt ist: Der AMD-Treiber bietet erstmals Kompatibilität zum Industriestandard DXR, kurz für DirectX Raytracing. Dabei handelt es sich um eine Windows-10-exklusive Schnittstelle und einen Bestandteil von DirectX 12, welchen AMD zusammen mit Nvidia, Intel, Microsoft und weiteren Gremiumsmitgliedern definiert und verabschiedet hat. Derzeit ranken sich um die Begriffe Raytracing, DirectX 12, Vulkan, DXR, RTX und DLSS einige Mythen - Zeit, etwas Licht ins Dunkel zu bringen.

RTX ist nicht nur ein Kürzel in Namen der Geforce-20- und Geforce-30-Serien, sondern auch eine Marke von Nvidia. RTX-20-Grafikkarten sind seit dem Herbst 2018 in der Lage, Echtzeit-Raytracing in Hardware zu beschleunigen. Aufgrund der Vorreiterstellung Nvidias ergab sich, dass viele Spiele mit "RTX-Support" werben oder warben - und dass RTX oft synonym mit Raytracing verwendet wird. Nvidias Marketing ist nicht unschuldig daran (und hat sogar Interesse daran, dass Kunden hier etwas Exklusives sehen), tatsächlich gemeint ist jedoch normalerweise DXR-Support, ergo Unterstützung des Microsoft-DXR-Standards. Kommt Letzterer zum Einsatz - und das ist bei allen Raytracing-kompatiblen DirectX-12-Spielen der Fall -, ist jede DXR-fähige Grafikkarte kompatibel. Somit lassen sich die neuen Effekte auch mit einer Radeon RX 6800 (XT) oder Radeon RX 6900 XT bewundern. Auch die für das zweite Halbjahr erwarteten Intel-Gaming-Grafikkarten werden kompatibel sein, sofern der Treiber mitspielt.

Raytracing ist also Raytracing? Ganz so einfach ist es leider nicht. Neben dem DX12-Bestandteil DXR gibt es eine weitere Programmierschnittstelle (API), um Raytracing-Effekte umzusetzen: Vulkan. Die nicht an Windows gebundene Schnittstelle wird ebenfalls durch ein Konsortium vorangetrieben (Khronos), entwickelt sich jedoch nicht im gleichen Tempo wie DirectX. So kommt es, dass Vulkan Raytracing beim Erscheinen der RTX-20-Karten noch nicht fertig definiert war. Nvidia und einige Spiele-Entwickler experimentierten dennoch mit der API herum, um Geforce-Käufern einen Mehrwert zu liefern. Wie das? Ganz einfach: Wie beim Vulkan-Vorgänger OpenGL können Hersteller ihre eigenen Funktionserweiterungen einbringen und damit ihre Hardware ansprechen. Anderen Herstellern ist es freigestellt, ob sie ihre Treiber dazu kompatibel machen oder nicht. Bisher gibt es zwei Spiele, welche standardmäßig auf Nvidia-eigene Extensions zurückgreifen, um unter Vulkan Raytracing-Effekte umzusetzen: Quake 2 RTX und Wolfenstein Youngblood. Wir haben bei AMD nachgefragt, wie es um die Unterstützung der NV_VK_Extensions bestellt ist. Die Antwort:

AMD will support all available and future raytracing titles that use industry recognized APIs - Microsoft DirectX DXR API and the Vulkan raytracing API. Wolfenstein: Youngblood uses custom NVIDIA extensions for the game's raytracing effects and is therefore not currently compatible with Radeon RX 6800 series graphics cards.

Zu Deutsch: Derzeit ist keine Kompatibilität gegeben - und sie ist auch nicht besonders wahrscheinlich. Radeon-Nutzern bleibt somit nur die Hoffnung, dass es bei diesen Titeln bleibt. Nvidia hat zwar ein Anliegen daran, exklusive Features anzuführen, allerdings bieten DirectX 12 und Vulkan mittlerweile genügend Vorbereitung und somit Komfort, um den einfachen, kompatiblen Weg zu gehen.

Wolfenstein Youngblood kann nur Radeon-kompatibel gemacht werden, wenn Entwickler Machine Games in Zusammenarbeit mit dem Engine-Geber id Software via Patch den Schritt auf Khronos-Vulkan-Extensions geht. Genau dieses unerwartete Happy End gab es am 15. Dezember 2020 bei Quake 2 RTX: Mit dem Patch auf Version 1.4.0 dürfen auch Besitzer einer Radeon RX 6000 ran, denn Quake 2 RTX kann nun das offizielle Vulkan-Raytracing verwenden. Damit hat sich das Problem erledigt. Da Quake 2 RTX im Open-Source-Status ist, können sich Entwickler jederzeit einbringen und den Code weiter optimieren. Aus diesem Grund bietet Quake 2 RTX trotz des großen Pathtracing-Leistungshungers auch kein entlastendes DLSS - die genaue Funktionsweise wird von Nvidia gehütet wie ein Augapfel.

Apropos DLSS. Dahinter steckt ein von Nvidia ins Leben gerufenes, besonders hochwertiges KI-Upscaling. Zwar ist DLSS weder an Raytracing noch eine Lower-Level-API gebunden, wird jedoch meist im Kontext Raytracing verwendet. Der Grund ist simpel: DLSS ist Nvidias Antwort auf die enorme Rechenlast, die bei der Strahlenberechnung anfällt, und reduziert diese. Auch hier ist mitunter von einem "RTX-Feature" die Rede - und das kann man so stehenlassen, denn bei DLSS handelt es sich um ein proprietäres Nvidia-Feature, das nur auf RTX-20- und RTX-30-Grafikkarten funktioniert. Somit bleibt DLSS Geforce-"RTXklusiv".

Radeon RX 6000: Raytracing Status Quo

Zurück zum Raytracing-Newcomer AMD. Die Software-Landschaft hat seit der Turing-Vorstellung im Jahr 2018 große Schritte gemacht, unzählige Entwickler haben sich bereits mit Raytracing auseinandergesetzt oder schon fertige Spiele mit dem Feature veröffentlicht. Das Thema erhält somit neuen Aufwind durch die breitere Hardware-Basis, denn Xbox Series X|S und Playstation 5 basieren schließlich auf derselben GPU-DNA wie die Radeon-RX-6000-Reihe. Inwiefern das Performance-fördernde Auswirkungen für AMD-Grafikkarten hat, muss sich noch zeigen. Bisherige Raytracing-Spiele und Applikationen laufen unterdessen durchwachsen auf Navi 21. Das ist nicht verwunderlich, schließlich wurden diese Spiele auf Geforce-GPUs getestet und grob darauf ausgelegt. Shader-Patches und Treiber-Optimierungen könnten den einen oder anderen Boost für RDNA 2 bringen, wirklich konkurrenzfähige Performance ist jedoch erst bei künftigen (Cross-Platform-)Titeln zu erwarten.

Welche Raytracing-Spiele laufen denn nun, welche nicht? Wir haben den Status Quo mit der Radeon Software 21.2.1 erneut abgeklopft. Fangen wir mit den positiven Dingen und chronologisch an. Die anfänglichen Grafikfehler, welche sich durch viele Raytracing-Spiele auf Basis der Unreal Engine 4 zogen, sind mit den aktuellen Treibern passé. Die großen Probleme in Watch Dogs Legion, das mit aktivem Raytracing sehr absturzfreudig war, wurden hingegen durch mehrere Game-Patches weitestgehend - laut Nutzermeldungen aber nicht durchgämngig - behoben. Nicht abschließend geklärt ist die Lage im Unreal-Engine-4-Titel Deliver Us The Moon: Zwar sind die RT-Spiegelungen mittlerweile auch auf RX-6000-GPUs sichtbar, allerdings blasser als bei RTX-Grafikkarten. Ein Patch des Spiels, welcher Abhilfe schaffen könnte, steht noch aus.

Hübsch sind auch die von AMD beworbenen Neuzugänge im Raytracing-Reigen, WoW Shadowlands und der Genremix The Riftbreaker. Beide verwenden Raytracing, um möglichst hübsche Schatten darzustellen - und haben dabei Erfolg. Zwar fallen die Leistungskosten relativ hoch aus, allerdings sehen die RT-Shadows zweifelsfrei besser aus als die klassischen Shadow-Maps. 20 Spiele hat PCGH bereits getestet, mit den folgenden Ergebnissen:
Quelle: PC Games Hardware Raytracing Status Quo Radeon RX 6000 (Februar 2021)

Raytracing mit Radeon: Diese Probleme bestehen

Doch längst nicht alle Startschwierigkeiten sind überwunden. Betroffen sind unter anderem die Call-of-Duty-Teile Modern Warfare (2019) und Black Ops Cold War (2020), welche mit aktivem Raytracing auf RDNA-2-Chips nach wie vor sporadisch abstürzen. Ähnliche Probleme gibt es - ganz offiziell in den Release Notes der Radeon Software 20.12.1 genannt - in Battlefield 5, Metro Exodus und Shadow of the Tomb Raider, betreffen aber dem Anschein nach nicht alle Systeme. Auf den PCGH-Testrechnern laufen diese Titel bereits seit Wochen fehlerfrei, allerdings spielen wir natürlich nicht stundenlang am Stück. Seit der Radeon Software 21.2.1 sind zumindest die Probleme in Metro Exodus offiziell behoben. Weiterhin unbekannt sind die Pläne seitens CD Projekt, deren am 10. Dezember erschienenes Cyberpunk 2077 zwar mit großartigen Raytracing-Effekten protzt, diese allerdings nur auf RTX-GPUs anbietet.

Im Folgenden und in der anschließenden Bildergalerie finden Sie viele weitere Impressionen zu den bisherigen und angekündigten Raytracing-Spielen. Wir werden diesen Artikel in unregelmäßigen Abständen aktualisieren, sobald es etwas Neues zu berichten gibt.

Ghostrunner (Unreal Engine 4): DXR

Raytracing an Raytracing aus

Vollbild-Vergleich

World of Warcraft: DXR

Raytracing-Schatten an Raytracing-Schatten aus

Vollbild-Vergleich

Hardware-Hintergrund: AMD Ray Accelerators

Aus einer High-Level-Perspektive betrachtet, erinnern AMDs neue "Ray Accelerators" (RA) frappierend an Nvidias "RT Cores". Bei beiden handelt es sich um Fixed-Function-Units, spezialisierte Einheiten, die sich primär um die Nachverfolgung der Strahlen kümmern. Ihre Aufgabe ist es, festzustellen, welche Strahlen wo auf Objekte und somit Polygone stoßen - es gilt sprichwörtlich, eine Nadel im Heuhaufen zu finden. Dabei kommt eine wegweisende Vereinfachung zum Einsatz: Anstatt einer pixelweisen, sehr zeitaufwendigen Suche des Polygons wird der Raum zunächst in größere Würfel aufgeteilt, die mithilfe effizienter Algorithmen schneller Aufschluss über darin enthaltene Polygone geben. Vereinfacht gesagt schaut man zunächst in eine große Kiste, die vom Strahl im ersten Schritt getroffen wurde. In dieser Kiste befinden sich weitere, immer kleinere Kisten. Nach einigen Schritten hat man das entsprechende Polygon relativ schnell gefunden und kann mit dem Shading beginnen, während eine pixelweise Suche womöglich immer noch keine Referenz zu diesem Polygon ergab. Wer's genauer wissen will, sucht nach dem Begriff "Bounding volume hierarchy" (BVH).

Die beiden Grafikspezialisten sind sich auch über die für gute Ergebnisse nötige Anzahl an RT-Einheiten einig: eine pro Compute Unit (AMD) respektive Shader Multiprocessor (Nvidia). Angeführt wird stets der Vergleich mit einer Berechnung "in Software", also ohne spezialisierte Hardware-Einheiten, sondern mithilfe der Shader-ALUs. Bei durchschnittlich mehreren Tausend Instruktionen pro Strahl benötigen konventionelle Rechenwerke verhältnismäßig lange für das BVH Traversal, da sich diese Aufgabe nicht parallelisieren lässt. Ray Accelerators und RT Cores beschleunigen diese Arbeit um den Faktor 10 - auch hier sind sich AMD und Nvidia einig - und arbeiten parallel zu den Shader-ALUs. Ist also alles gleich zwischen AMD und Nvidia? Nein, wenngleich die grundlegende Idee von der Berechnungsweise vorgegeben wird. Nach wie vor lautet das Ziel, klassische Rastergrafik mithilfe von gezielt aufgetragenen Raytracing-Effekten realistischer umzusetzen, weshalb man von Hybrid-Raytracing spricht. "Volles" Raytracing würde beim Detailreichtum aktueller Spiele um Faktoren zu lange dauern und bleibt daher weiter Zukunftsmusik.

Navi 21 verfügt im Vollausbau über 80 Ray Accelerators, Ampere im GA102-Silizium über 84 RT Cores. Das wirkt auf den ersten Blick besser vergleichbar als es ist, denn die Schlagkraft pro Einheit unterscheidet sich zwischen den Architekturen. Maßgeblich ist die sogenannte Triangle Intersection Rate, also das Aufspüren von Polygonen im Raum. Nvidia hat diese Metrik in Ampere just verdoppelt, ohne die Anzahl der RT-Cores anzuheben, während ein Direktvergleich mit AMD derzeit nicht zu bekommen ist. Die Radeon-Macher geben immerhin an, dass die Leistung pro Ray Accelerator entweder 4 Box-Intersections oder eine Triangle Intersection pro Takt erreicht und ebenfalls vom Infinity Cache profitiert, da dieser viele der unmittelbar wichtigen Daten parathalten kann. Ferner gibt man auf Nachfrage zu Protokoll, dass es sich beim Raytracing um reine Compute Shader Launches handelt. Shading, Texture Fetching und BVH Traversal (die mit Abstand teuerste Komponente) laufen in Navi 21 stets parallel.

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Radeon RX 6800 (XT)/6900 XT mit Raytracing: Welche Spiele laufen, welche nicht? [Update] Update: Seit Ende 2020 sind die ersten Radeon-Grafikkarten mit Raytracing-Funktionen im Handel. Bisherige Spiele wurden jedoch primär für Geforce-RTX-Grafikkarten programmiert - PCGH testet, wie es um die Raytracing-Kompatibilität des "Big Navi"-Chips steht, wie die Performance ausfällt und was es zu beachten gilt.

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