Inklusive Benchmarks

Control mit RTX und DLSS ausprobiert

NVIDIA darf sich sicherlich vorwerfen lassen, dass die Ray-Tracing-Techniken zwar in der Hardware abgebildet sind, es bei der Software aber über lange Zeit keine oder nur recht wenige Titel gab, die davon Gebrauch machten. In diesem Spätsommer und bis zum Winter sollen aber noch einige Spiele mit RTX-Unterstützung hinzukommen und mit Control haben wir uns einen weiteren angeschaut.

Auf der gamescom zeigte NVIDIA zahlreiche Titel mit RTX-Unterstützung. Neu angekündigt wurden Titel wie Dying Light 2, der DLC zu Metro Exodus namens Two Colonels und SYNCED: Off-Planet. Bereits bekannt ist die Unterstützung von RTX für Vampire: The Masquerade - Bloodlines 2, Watch Dogs: Legion, Wolfenstein: Youngblood und Cyberpunk 2077. Allerdings gibt es im Zusammenhang mit RTX nicht nur positive Nachrichten. Kurz vor der Gamescom wurde bekannt, dass die RTX-Effekte für Assetto Corsa Competizione offenbar wieder gestrichen wurden. Die Vielzahl an Neuankündigungen zeigt jedoch, dass der Zug so langsam in Fahrt kommt und mehr und mehr Spiele RTX-Effekte verwenden.

Neben den RTX-Effekten bringt Control DLSS (Deep Learning Super Sampling) als Möglichkeit einer höheren Ausgangsauflösung bei niedriger Render-Auflösung als Kompensation der Leistungseinbußen durch RTX. Auch das DLSS haben wir uns angeschaut.

Im Hinblick auf Ray-Tracing-Effekte bereits angeschaut haben wir uns:

• Battlefield V
• Metro: Exodus
• Shadow of the Tomb Raider

Alle drei Titel bieten neben RTX bereits erwähntes DLSS. Anthem ist bisher das einzige Spiel, welches ausschließlich ein DLSS anbietet, ohne RTX-Effekte zu verwenden. Nun aber zu Control:

In den Grafikeinstellungen können zahlreiche Änderungen vorgenommen werden. Neben der Auflösung und dem Anzeigemodus sind das Einstellungen zu den verschiedenen Effekten. Die Qualitätsvoreinstellungen können in Niedrig, Mittel und Hoch gewählt werden. Entsprechend werden die einzelnen Effekte in der Qualitätsstufe eingestellt. Wir haben Control in einem noch nicht fertigen Stadium getestet. Dementsprechend sind einige Beschriftungen noch nicht final. Auf die einzelnen Ray-Tracing-Effekte gehen wir noch genauer ein.

Da es in der Vergangenheit hin und wieder einige Einschränkungen bei der Aktivierung von DLSS gab, hier eine Tabelle mit welcher Hardware und unter welcher Auflösung DLSS in Control aktiviert werden kann:

Wir konnten mit allen drei GeForce-RTX-Karten das DLSS für alle drei Ausgangsauflösungen aktivieren. In Control gibt es also keinerlei Einschränkungen für die Nutzung von DLSS. Auch müssen die RTX-Effekte nicht aktiv sein, um DLSS nutzen zu können. Aufgrund der Unterscheidung von Ausgabe- und Render-Auflösung im Menü kennen wir nun auch die Auflösung, in der NVIDIA die Karten intern rechnen lässt.

Wird also bei einer Ausgangsauflösung von 1.920 x 1.080 Pixeln das DLSS aktiviert, rendert die Hardware die Frames in 1.280 x 720 Pixeln. Für eine Ausgangsauflösung von 2.560 x 1.440 sprechen wir von einer Berechnung in 1.706 x 960 Pixeln und wer auf UHD spielt, berechnet die Frames in 2.560 x 1.440 Pixel.

Wer über die Funktionsweise von DLSS Näheres erfahren will, kann dies in einem der Artikel zu diesem Thema tun. Im Endeffekt ist der DLSS-Algorithmus ein hochspezialisierter (und temporaler) Upsampling-Filter. Das Resultat kann nicht mit einem direkten Rendering auf der nativen Auflösung gleichgesetzt werden, nähert sich diesem abhängig von den Trainingsdaten und den Optimierungen aber stark an. Um auf ein gleiches Ergebnis zu kommen, müssten die Trainingsdaten unendlich groß sein und das Deep-Learning-Netzwerk ebenso unendlich lange trainiert werden. Man wird also im Vergleich zu den Trainingsdaten immer irgendwelche Artefakte und Ungenauigkeiten haben – die Frage ist, ob diese auch sichtbar sind.

Da die Trainingsdaten aber in diesem Fall als 64x Supersampling vorliegen, kann der 2K-Frame mit Upscaling auf 4K besser aussehen, als das nativ berechnete 4K-Frame. Das Training ist ein entscheidender Faktor, der am Ende zu einem möglichst guten Ergebnis beiträgt. Je mehr trainiert wird, desto besser wird der Algorithmus. Wie gut dies bei Control gelungen ist, schauen wir uns später an.

Bevor wir den Einfluss der Leistung durch die verschiedenen Qualitäten betrachten, noch einige Screenshotvergleiche der Qualitätsstufen:

Kommen wir aber nun zu den ersten Benchmarks und diese betrachten die Leistung in den drei zur Verfügung stehenden Qualitätsvoreinstellungen:

Für den ersten Vergleich haben wir eine GeForce RTX 2080 Super und eine Radeon RX 5700 XT herangezogen. Während für den Wechsel zwischen Niedrig und Mittel die Leistung für die GeForce RTX 2080 Super um 45 % sinkt, sind es bei der Radeon RX 5700 XT nur etwa 35 %. Bei den mittleren Qualitätseinstellungen ist das AMD-Modell auch schneller als der Konkurrent. Für die hohen Qualitätseinstellungen dreht sich das Bild dann wieder. Während die Radeon RX 5700 XT um fest 50 % an FPS verliert, sind es bei der GeForce RTX 2080 Super nur 25 %.

In den weiteren Messungen werden wir später noch sehen, ob sich diese Verhältnisse in den anderen Auflösungen ähnlich darstellen.

DXR-Effekte

Kommen wir nun aber zu einem Vergleich der Darstellung mit und ohne der RTX-Effekte.

In den ersten Screenshots schauen wir uns die Opaque Reflections, also übersetzt undurchsichtigen Reflexionen an. Diese zeigen sich auf leicht spiegelnden Oberflächen. Ohne RTX-Effekte werden Screenspace Reflections verwendet, also nur solche, die auch in der Quelle der Reflexionen sichtbar sind. Per Ray Tracing werden außerdem eigentlich verdeckte Reflexionen bzw. deren Quellen auf den Oberflächen angezeigt.

Deutlich zu Tage tritt dies in diffus reflektierenden Oberflächen. Ohne RTX-Effekte werden hier einfach die nächstliegenden Objekte auf den Oberflächen reflektiert. Mit Ray Tracing hingegen die komplette Umgebung.

Die Berechnung der Schatten ist ein weiterer Effekt, der bei Control über RTX-Effekte unterstützt werden kann. Im ersten Screenshot werden klassische Shadow Maps verwendet. Für jedes Objekt sind vordefinierte Schattenwürfe festgelegt, die keinerlei Dynamik hinsichtlich des Lichteinfalls haben. Mit RTX hingegen wird der Schattenwurf auf darunterliegenden Oberflächen korrekt berechnet (Contact Shadows), was der Szene und den darin abgebildeten Objekten mehr Tiefe verleiht.

Reflexionen finden aber nicht nur auf nicht-transparenten Oberflächen statt, sondern auch auf transparenten wie Fenstern. Hier werden ohne RTX sogenannte Cube Maps verwendet. Auch diese sind prebacked, werden also in der Entwicklung der jeweiligen Szene fest an die jeweilige Oberfläche gebunden und sind nicht dynamisch. Neue Objekte, die nachträglich in die Szene eingebaut, in der Cube Map aber nicht beachtet wurden, werden dann auch nicht dargestellt. Mittels der RTX-Effekte für transparenten Reflexionen werden deutlich mehr Objekte in der Reflexion dargestellt und auch die Dynamik bleibt vorhanden.

Da wir damit alle verwendeten RTX-Effekte beschrieben haben, schauen wir uns noch weitere Beispiele an und benennen diese nur kurz.

Hier noch einmal ein Beispiel für Opaque Reflections.

Transparente Reflexionen (im Bild zu sehen) und in den weiteren Objekten in den Regalen korrekt berechnete Contact Shadows.

Opaque Reflections auf gleich mehreren Oberflächen wie der kompletten Rückwand des Raums, den beiden goldenen Panelen an den Seiten und auch den Ledersesseln.

Die Objekte auf dem Tisch werfen alle korrekt berechneten Contact Shadows. Zudem reflektieren die verchromten Armlehnen und Stuhlbeine ihre Umgebung und werden nicht als komplett reflektierend dargestellt.

Die von hinten angestrahlten Lamellen vor den Fenstern sind ohne Ray-Tracing-Effekt alle gleichmäßig beleuchtet. Mittels RTX wird der Schattenwurf realistisch berechnet.

In einem Glas werden die Reflexionen natürlich am deutlichsten sichtbar.

Nun noch ein Vergleich der drei zur Verfügung stehenden RTX-Qualitätsstufen:

Deep Learning Super Sampling

DLSS stellt für NVIDIA eine Möglichkeit dar, die Ausgangsauflösung zu erhöhen, ohne die dazu notwendige Mehrleistung aufbringen zu müssen. Eine Grafikkarte, die nur die Leistung für 1080p hat, kann mittels DLSS auch in 1440p ausgeben bzw. ausreichende FPS erreichen. Analog gilt dies für den Sprung von 1440p auf 2160p. Bisher hat NVIDIA das DLSS oft im Zusammenspiel mit RTX verwendet. Die Leistungseinbrüche durch die RTX-Effekte wurden mittels DLSS kompensiert. In Control kann das DLSS aber auch ohne RTX-Effekte aktiviert werden.

Hinsichtlich des gebotenen Leistungspluses hatten wir an DLSS bisher kaum etwas auszusetzen. Wohl aber an der Bildqualität. So sind die Kanten an Blätter häufig durch gröbere Artefakte aufgefallen. Zudem wurde die Darstellung der Schatten weichgezeichnet. Besonders dünne Objekte neigen zum Flimmern bzw. werden in bestimmten Abständen dargestellt, in anderen jedoch wieder nicht. Wer auf eine möglichst gute Bildqualität Wert legt, hatte an DLSS bisher meist kein Vergnügen. An ein natives Rendering in der jeweiligen Auflösung ist DLSS nie herangekommen.

Daran hat sich bei Control nichts geändert, allerdings sind die störenden Effekte fast gänzlich verschwunden. Einzig mit der Darstellung von Vegetation hat DLSS noch immer einige Schwierigkeiten. Die ersten beiden Screenshots zeigen dies deutlich. In den weiteren Screenshotvergleichen sind allerdings kaum Unterschiede in der Darstellungsqualität zu erkennen. Warum Control viele der negativen Effekte des DLSS nicht aufnimmt, ist uns nicht bekannt. Offenbar haben die Macher von Control und NVIDIA die Problematik größtenteils in den Griff bekommen. Die Aktivierung von DLSS macht in Control also durchaus Sinn, zumal wenn Leistungseffekte der RTX-Effekte kompensiert werden sollen oder eine bestimmte Leistung erreicht werden soll.

Nun kommen wir zu den Benchmarks der RTX-Effekte. Verwendet haben wir eine GeForce RTX 2060 Super, GeForce RTX 2070 Super, GeForce RTX 2080 Super und eine GeForce RTX 2080 Ti. Ebenfalls im Diagramm vorhanden, aber natürlich ohne RTX und DLSS gemessen haben wir eine Radeon RX 5700, Radeon RX 5700 XT, Radeon VII und eine Radeon RX 590. Als Treiber haben wir den GeForce 436.02 und Adrenalin 2019 Edition 19.8.1 verwendet.

Für 1080p bei hohen Qualitätseinstellungen und selbst mit RTX-Effekten sehen wir alle getesteten Karten als geeignet an. Abstriche sind allenfalls bei der GeForce RTX 2070 Super und GeForce RTX 2060 Super mit RTX-Effekten zu machen. Ohne die RTX-Effekte liegen die FPS durchgängig über 70 FPS und mit den Ray-Tracing-Effekten zwischen 43 und 65 FPS.

Bei einer Auflösung von 2.560 x 1.440 Pixeln verschieben sich die Verhältnisse etwas. Ohne DLSS ist Control mit RTX-Effekten für die schwächeren Karten eigentlich nicht mehr spielbar. Einzig die GeForce RTX 2080 Ti würden wir mit RTX-Effekten empfehlen. Control zeigt sich hier also sehr leistungshungrig.

Noch einmal etwas leistungshungriger wird Control in 3.840 x 2.160 Pixeln. Mit aktivierten RTX-Effekten ist das Spiel damit eigentlich nur noch im Zusammenspiel mit DLSS spielbar. Für viele anderen Konfigurationen brechen die FPS stark ein.

Fazit

Die RTX-Effekte in Control entsprechen dem aktuellen und allgemeinen Verständnis der Ray-Tracing-Effekte in Spielen: Ja, sie bieten einen optischen Mehrwert, aber sie kosten leider auch recht viel Leistung. Wir sprechen also einmal mehr über eine Abwägung, die gemacht werden muss: Sind mir die zusätzlichen Effekte den Verlust an FPS wert?

Diese Frage kann eigentlich nur individuell beantwortet werden. Control muss man zugutehalten, dass die undurchsichtigen Reflexionen deutlich sinnvoller angewendet werden, als dies in Battlefield V der Fall ist. In einem zerschossenen Haus wird man kaum noch reflektierende Marmoroberflächen finden. In einem Bürogebäude, wie dem fiktiven Federal Bureau of Control, hingegen schon. Dies gilt analog zu transparenten Flächen, die spiegelnde Eigenschaften haben, wie eben Fenster.

Die realistischeren Kontaktschatten helfen ebenfalls den stimmigen Gesamteindruck der Szenarie zu unterstützen. Viele Objekten wirken nicht mehr auf die Oberfläche wie Fußböden oder Tische aufgeklebt und schwebend, sondern bilden aufgrund des Schattenwurfs realistische Optik. Control gewinnt in seiner geheimnisvollen Umgebung mit vielen dunklen Räumen, in denen dennoch helle Lichtquellen vorhanden sind, von der realistischeren Berechnung der Kontaktschatten.

Aber nun genug der vielen Worte, denn die Optik eines Spiels ist häufig eine Frage des persönlichen Empfindens und wir hoffen mit den zahlreichen Screenshots jedem die Möglichkeit bieten zu können, sich selbst einen Eindruck zu verschaffen. Die Unterschiede in der Darstellung mit und ohne RTX-Effekte sind je nach Szene mal mehr und mal weniger deutlich. Control gewinnt in der Gesamtheit der Optik aber deutlich hinzu. Dies wird sicherlich bei allen Spielen der Fall sein, in denen bessere Effekte verwendet werden.

Doch es gibt auch die andere Seite und diese ist der Einfluss auf die Leistung. Während für 1080p eigentlich kaum Einschränkungen gemacht werden müssen, ist Control in 1440p das Einschalten der RTX-Effekte nur noch bei den leistungsstarken Modellen sinnvoll. Der Einsatz von DLSS wird bei den schwächeren Karten zur Pflicht. Für 2160p ist dies dann eigentlich für alle Karten der Fall.

Aber das Aktivieren von DLSS muss nichts Schlechtes sein. Abgesehen von Elementen wie den Blättern der Zimmerpflanzen macht DLSS seine Arbeit in Control erstmals sehr gut. Nicht nur in Screenshotvergleichen, sondern auch im flüssigen Spielen fallen keine störenden Effekte auf. Selbst dünne Linien und Objekte wie Fransen an Fahnen sind mit DLSS stabil in der Darstellung. Wer also ein paar FPS mehr benötigt, um beispielsweise auf die native Auflösung seines Monitors zu kommen oder wer den FPS-Einbruch durch die RTX-Effekte kompensieren möchte, soll das DLSS zumindest ausprobieren.

Hinsichtlich des Inhaltes von Control können wir uns nicht weiter äußern. Wir haben uns auf die technischen Aspekte des Spiels und hier auch nur auf die RTX-Effekte und DLSS konzentriert.