DirectStorage im PC-Erstkontakt

Forspoken mit AMD, Intel und NVIDIA ausprobiert (Update)

Bereits seit Jahren rühren Microsoft, NVIDIA und AMD als vorrangige umsetzende Kräfte die Trommel für DirectStorage. Mit Forspoken ist nun ein erster Titel erschienen, der DirectStorage auf den PC bringt und wir wollten uns einmal anschauen, welche Vor- und vielleicht auch Nachteile diese Technik mit sich bringt. Daneben haben wir Forspoken auch durch einen Standard-Parcours für Grafikkarten geschickt und uns einige Modelle von AMD, Intel und NVIDIA in verschiedenen Auflösungen und Qualitätsstufen angeschaut.

Forspoken ist ein Fantasy-Action-Rollenspiel von Luminous Productions, welches von Square Enix als Publisher vertrieben wird. Als Engine verwendet wird die hauseigene Luminous Engine, die bereits vor einiger Zeit beispielsweise um Raytracing-Effekte erweitert wurde.

Vorrangig für uns interessant ist aber die Umsetzung von DirectStorage. Aber was genau ist DirectStorage überhaupt und welche Vorteile soll diese Technik bieten?

Spiele haben inzwischen Installationsgrößen von 100 GB und mehr. Ein Großteil dieser Daten entfällt dabei auf die Texturen und Assets, die dazu beitragen, dass die Spielewelten immer realistischer aussehen. Aber diese Daten sind eben auch extrem groß und müssen zunächst einmal in den Grafikspeicher und an die GPU herangeführt werden. Nicht komprimiert, wären die Spieleverzeichnisse und Downloads noch größer und so werden diese Daten etwas effizienter und in komprimiert Form gespeichert.

Die auf dem Massenspeicher befindlichen Daten werden gelesen, an den Prozessor übertragen, dort in den Arbeitsspeicher gepackt, hier entpackt und dann wieder aus dem Arbeitsspeicher über das PCI-Express-Interface in den Grafikspeicher geschrieben.

Nun sind NVMe-SSD schon bei 7 GB/s für das Lesen und Schreiben von Daten angekommen. Die Schnittstelle ist nicht mehr zwangsläufig der Flaschenhals in dieser Kette des Heranführens der Daten an die GPU. Stattdessen muss der Prozessor das Entpacken der Daten übernehmen und hier kann es tatsächlich zu einer signifikanten Last auf den Kernen kommen.

Die Idee von DirectStorage ist es nun den Umweg über den Prozessor nicht mehr gehen zu müssen. Die Daten sollen vom schnellen Massenpeicher per PCI-Express direkt zur GPU übertragen werden, wo sie dann auch von dieser dekomprimiert werden. Nicht komprimierte Daten müssen nicht mehr vom Prozessor zur Grafikkarte übertragen werden und dem Prozessor werden Aufgaben abgenommen, die womöglich auf der GPU effizienter bearbeitet werden können.

DirectStorage und Forspoken

Um die DirectStorage-Umsetzung testen zu können, muss nur eine PCI-Express-SSD im System vorhanden sein, welche nach dem Standard 3.0 oder 4.0 angebunden ist und auf der sich natürlich auch die Spieledaten befinden. Bei einer per SATA angebundenen HDD oder SSD wird DirectStorage zwar ebenfalls aktiviert, bietet dann aber kaum Vorteile. Forspoken bietet allerdings auch keinen Schalter für DirectStorage. Mit einer Start-Option kann DirectStorage deaktiviert werden, so dass wir einen direkten Vergleich der Leistung des Spiels mit und ohne dieser Funktion machen können.

Was wir also getan haben, ist Forspoken einerseits von der per SATA angebundenen HDD aus zu starten und dann noch mit einer NVMe-SSD, die per PCI-Express 3.0 und 4.0 angebunden war. Daher haben wir aber natürlich einerseits den Einfluss der schnelleren SSD bzw. Schnittstelle auf die Ergebnisse, können uns bei den NVMe-Ergebnissen aber auch anschauen, welche Auswirkungen DirectStorage hat.

Dazu haben wir drei Spielstände aus Forspoken erstellt, die wir immer wieder geladen haben. Jeder Ladevorgang wurde dreimal wiederholt, dazwischen das System immer neugestartet und aus den drei Wiederholungen wurde ein Mittelwert gebildet.

Die Ladezeiten werden beim Wechsel auf die schnelle SSD um den Faktor fünf bis zehn reduziert. Vom Menü geht es also auch schon gleich los mit dem Spiel. Häufig überdecken Zwischensequenzen die Ladezeiten, so dass DirectStorage hier nicht so offensichtlich zum Einsatz kommt, aber ohnehin wird sich noch zeigen müssen, wie fließend die Technik in die Spiele-Alltag einziehen wird. Neben der reinen Ladezeit von Level und Spielständen soll sich das Daten-Streaming auch positiv auf die Leistung in großen Open-World-Titeln auswirken.

Für eine NVMe-SSD mit und ohne DirectStorage ist dann zwar ebenfalls noch ein geringer Unterschied festzustellen, der aber nicht mehr ganz so groß ist. Jede Reduzierung der Ladezeiten wird aber sicherlich durch den Spieler gerne angenommen.

Für Forspoken haben wir den Einfluss auf die FPS ebenfalls versucht festzuhalten:

Einen direkten Einfluss auf die FPS durch die Nutzung von DirectStorage konnten wir nicht feststellen. Bisherige Berichte sprachen davon, dass die Leistung wegen der Nutzung der GPUs mit DirectStorage sogar niedriger ausfallen könnte. Davon sehen wir hier noch nichts.

Forspoken: Grafikqualität und Benchmarks

Zunächst einmal werfen wir einen Blick auf die Grafik-Einstellungen. Das Grafikmenü von Forspoken ist nicht besonders umfangreich.

Neben der Auflösung und dem Anzeigemodus kann eine maximale Bildwiederholrate festgelegt und das V-Sync (de)aktiviert werden. In den erweiterten Einstellungen können dann noch einige Detaileinstellungen gemacht werden. Eine Hilfestellung sollen die Presets sein, auf die wir gleich noch kommen. Daneben bietet Forspoken die Unterstützung von FSR 2 sowie, DLSS 2 und ermöglicht eine Auflösungsskalierung.

Bei den Qualitätseinstellungen können die Modell- und Texturdetails in verschiedenen Presets ausgewählt werden. Darüber hinaus ist es möglich, einige weitere Effekte in ihrer Qualität zu steuern. Auch die Raytracing-Effekte lassen sich hier zuschalten bzw. abschalten.

Die Auswirkungen auf die Grafikqualität sehen wir folgt aus:

Schatten- und Beleuchtungsberechnung sowie im Ultra-Preset das Hinzufügen der Raytracing-Effekte hat durchaus einen Einfluss auf die Darstellungsqualität. Sichtbar sind die Unterschiede in den Details allemal, aber am Ende kommt es ja auch darauf an, welche Hardware in der Lage ist bei der gewünschten Auflösung auch noch ausreichende FPS darzustellen.

Für die nun folgenden Benchmarks haben wir einen Intel Core i9-12900K auf einem ASUS TUF Gaming Z690-Plus zusammen mit G.Skill Trident Z5 RGB 2x 16 GB DDR5-5600, CL36-36-36-76 verwendet. Für die schon gezeigten Tests von DirectStorage kam eine Solidigm P44 Pro zum Einsatz, auf der das Spiel dann abgelegt war.

Von "Niedrig" auf "Standard" verlieren die Karten in etwa 30 % an Leistung. Von "Standard" auf "Hoch" sind es zwischen 10 und 15 %. Der Sprung auf "Ultra" reduziert die FPS noch einmal um etwa 30 %. Ähnlich sieht dies für alle Karten der drei Hersteller aus.

Forspoken bietet zwei Raytracing-Effekte: Einmal für die Berechnung der Umgebungsbeleuchtung und einmal für die nahen Schatten. In der Bildqualität können wir allerdings nur wenige Unterschiede erkennen, sodass man sich schon gut überlegen muss, ob man diese Effekten hinzuschaltet oder nicht.

Bildvergleich

Bildvergleich

Also selbst bei genauem Hinschauen sind die Unterschiede nicht immer gut zu erkennen. Die nahen Schatten sind per Raytracing-Berechnung etwas genauer und weicher, die Umgebungsbeleuchtet verbessert sich aber kaum. Auf die Leistung wirken sich die Raytracing-Effekte wie folgt aus:

Die Radeon-Karte verliert etwa 20 % an FPS durch das Zuschalten der Raytracing-Effekte. Bei der GeForce RTX 4080 sind es nur 12 %. Bei Intel messen wir mit 23 % den höchsten Einbruch bei den FPS.

Nun wollen wir noch einige Karten durch eine Benchmark-Szene schicken. Dabei handelt es sich um die AMD Radeon RX 7900 XT und Radeon RX 7900 XTX in der Referenzversion, die Intel Arc A770 und Arc A750 in der Limited Edition sowie die NVIDIA GeForce RTX 4090 und GeForce RTX 4080 in der Founders Edition und die Gigabyte GeForce RTX 4070 Ti Gaming OC.

Die GeForce RTX 4090 liefert in allen Auflösungen und Einstellungen die meisten FPS. Die Radeon RX 7900 XTX schlägt die GeForce RTX 4080 und belegt damit den zweiten Platz. Die Radeon RX 7900 XT setzt sich genau zwischen die GeForce RTX 4080 und das neueste Modell – die GeForce RTX 4070 Ti. Die beiden Arc-Karten von Intel liegen abgeschlagen im hinteren Ende des Feldes. Aber ja, aufgrund des Fokus auf DirectStorage haben wir uns nur jeweils die schnellsten Modelle angeschaut.

Fazit

Den Anfang soll eine Beurteilung der Darstellungsqualität machen. Forspoken ist hier allerdings leider kein Vorzeige-Titel. Die Berechnung der Beleuchtung ist nicht auf dem Standard aktueller Titel. Dies liegt vor allem in der schlecht umgesetzten indirekten Beleuchtung. Viele Bereiche sind einfach viel zu hell, auch wenn sie eigentlich im Schatten liegen sollten. Besonders in Städten mit Sonnenschein fällt dies auf. Forspoken bietet die Möglichkeit sowohl Schatten wie auch die indirekte Beleuchtung per Raytracing zu berechnen. Einen großen Unterschied konnten wir hier allerdings nicht erkennen – zumindest nicht in der Berechnung der Umgebungsbeleuchtung.

Etwas besser ist hier die Umsetzung der Berechnung der Schatten. Allerdings kommt Raytracing hier nur für nahe Objekte zum Einsatz. Dies führt dazu, dass der Übergang zwischen den weichen Raytracing-Schatten zu den fixen Shadow-Maps deutlich zu erkennen ist.

Die technische Umsetzung hat uns also nicht ganz so gut gefallen und die trotz der Schwächen in der Darstellungsqualität sind die Herausforderungen an die Hardware hoch. In den letzten Final-Fantasy-Titeln gefiel uns die Grafik deutlich besser - und das bei ähnlichen technischen Voraussetzungen im Hinblick auf die verwendete Engine.

Durch den Einsatz von DirectStorage reduziert sich die Dauer einen Spielstand zu laden oder der Wechsel des Levels. Von einer Festplatte auf eine SSD zu wechseln hilft hier aber deutlich stärker. DirectStorage liefert dann noch den letzten Leistungsschub bzw. optimiert die Ladezeiten weiter.

Einen negativen Einfluss hat die Nutzung von DirectStorage auf die FPS bei uns nicht. Der Mehraufwand für die GPU äußert sich also nicht in geringeren FPS. Sollte ein zukünftiger Titel ebenfalls DirectStorage unterstützen bzw. es eine Möglichkeit geben die Funktion auch getrennt vom Wechsel des Massenspeichers ein- und abzuschalten, werfen wir gerne auch noch einmal isoliert einen Blick auf DirectStorage.

1. Update:

In einer ersten Version des Tests konnten wir DirectStorage noch nicht gesondert abschalten. Kurz nach Veröffentlichung des Tests wurde dann aber doch eine Möglichkeit bekannt, so dass wir die Ergebnisse und Einschätzung abgeändert haben.

2. Update:

Wir haben nach dem Wochenende noch einige weitere Untersuchungen angestellt. Der Einfluss auf die Ladezeigen ist durch DirectStorage zwar vorhanden, aber nicht besonders groß. Über die Messung der Leseraten der SSD, haben wir versucht diesen Effekt einmal darzustellen:

Und tatsächlich: Mit aktivem DirectStorage werden die Daten etwas schneller von der SSD gelesen, als dies ohne DirectStorage der Fall ist. In etwa stimmt der Unterschied in der Spitzenleserate auch mit der Verkürzung der Ladezeiten überein.

Dann kamen auch Fragen dazu auf, ob nicht bei schwächeren Grafikkarten der Einfluss auf die GPU-Leistung etwas höher ist, weil hier nun die Dekomprimierung vorgenommen werden muss.

Mit einer GeForce RTX 3060, Intel Arc A770 und Radeon RX 6600 konnten wir hier aber keinerlei Effekt in dieser Richtung darstellen. Das Gegenteil ist der Fall. Mit aktivem DirectStorage werden geringfügig höhere FPS erreicht.