AMD vs. Nvidia: GeForce RTX 3080 im Raytracing-Duell gegen Radeon RX 6800 XT

Wie RT tatsächlich funktioniert - und wie gut die Architekturen im Vergleich abschneiden.

AMDs brandneue RDNA-2-Architektur ist mit der RX-6000-Grafikkartenserie auf Desktop-PCs angekommen - und es ist ein wichtiger Release, der volle Hardware-Unterstützung für das DirectX-12-Ultimate-Feature-Set, einschließlich der DXR-API, mit sich bringt. Ja, Raytracing ist nun ein fester Bestandteil von AMDs High-End-Grafikkarten, und wir wollten herausfinden, wie effektiv die Radeon-Version der Technologie in der RX 6800 XT ist - und wie sie im Vergleich zu ihrem engsten Rivalen, der RTX 3080, abschneidet. Benchmarks haben gezeigt, dass Nvidias zweite Generation der Technologie schneller ist als AMDs erstes Angebot, aber was ist die ganze Geschichte dahinter?

Für diesen Artikel schickte mir XFX ein werkseitig übertaktetes Exemplar der RX 6800 XT, genauer gesagt die Speedster Merc 319 Edition der Karte. Mit ihrem eigenen Tri-Fan-Kühlerdesign liefert diese monströse Karte einen Boost-Takt von 2.340 MHz, etwa fünf Prozent höher als das Referenzmodell, aber ich habe gesehen, wie sie regelmäßig Takte im Bereich von 2.400 MHz und darüber hinaus erreicht. Obwohl die XFX-Karte eine neue Markennamen trägt, hat die Design-Philosophie viel mit der früheren "THICC"-Serie gemeinsam. Der Kühler ist definitiv ähnlich und macht einen guten Job, wenn es darum geht, die Temperaturen unter Last im niedrigen 70er Celsius- Bereich zu halten. Wie ich bereits erwähnt habe, ist der Kühler in Bezug auf seinen Formfaktor etwas unhandlich. Vor allem in Bezug auf die schiere Masse müsst ihr sicherstellen, dass ihr ausreichend Platz in eurem Gehäuse haben - er ist etwa 34cm lang!

In Bezug auf die tatsächlichen Raytracing-Daten ist es am besten, sich das Video hier anzuschauen, um eine vollständige Aufschlüsselung zu erhalten, wie ich einzelne RT-Effekte getestet habe und wie gut sie auf jeder unserer konkurrierenden GPU-Architekturen gehandhabt werden, aber das Hauptziel dieses Tests war es, einzelne Stufen der RT-Pipeline zu isolieren, um zu sehen, wie Nvidia und AMD dabei abschneiden, und dies im Kontext von drei wichtigen RT-Effekten zu tun: Schatten, Reflexionen und Global Illumination.

Vielen Dank an XFX für die RX 6800 XT Speedster Merc Edition der Karte, die sie Alex geschickt haben, um diesen Artikel zu ermöglichen.

Normalerweise umfasst jedes RT-Szenario vier Schritte. Zu Beginn wird die Szene auf der GPU vorbereitet und mit allen Objekten gefüllt, die potenziell das Raytracing beeinflussen können. Im zweiten Schritt werden die Strahlen in die Szene geschossen, durchlaufen diese und es wird getestet, ob sie auf Objekte treffen. Im nächsten Schritt werden die Ergebnisse aus Schritt zwei schattiert - wie z. B. die Farbe einer Reflexion oder ob ein Pixel in- oder außerhalb des Schattens liegt. Der letzte Schritt ist das Entrauschen. Wie ihr seht, kann die GPU nicht unbegrenzt viele Strahlen aussenden - es kann nur eine begrenzte Anzahl von Strahlen verfolgt werden, daher sieht das Endergebnis ziemlich verrauscht aus. Das Entrauschen glättet das Bild und erzeugt so den endgültigen Effekt.

Es sind also zahlreiche Faktoren im Spiel, wenn es um die RT-Leistung geht. Von den vier Schritten ist nur der zweite Hardware-beschleunigt - und die tatsächliche Implementierung ist bei AMD und Nvidia unterschiedlich, wobei GeForce-Karten über zusätzliche Hardwareleistung verfügen. RDNA 2 berechnet den Weg der Strahlen auf den Compute Units, was sozusagen einen Wettbewerb um Ressourcen auslöst, während Nvidia dies in einem speziellen Prozessor innerhalb des RT-Kerns umsetzt. Die erste Phase kann erhebliche CPU-Anforderungen haben, während die Schritte "Shading" und "Denoising" spezifische Vorlieben für bestimmte GPU-Architekturen haben. Zum Beispiel verwenden Quake 2 RTX und Watch Dogs Legion einen von Nvidia entwickelten Denoiser, der zwar nicht designt wurde, um auf AMD-Hardware schlecht zu laufen (auf die Nvidia bei der Programmierung keinen Zugriff hatte), aber sicherlich so konzipiert ist, dass er so gut wie möglich auf RTX-Karten läuft.

Ungeachtet dessen versuche ich in dem Video, die gesamte Raytracing-Pipeline auf beiden Architekturen zu behandeln und eine Reihe von Effekten abzudecken. Raytracing-Schatten werden in Call of Duty: Black Ops: Cold War (ein von Nvidia gesponserter Titel) sowie in Dirt 5 (unterstützt von AMD) getestet. Ich werfe einen Blick auf Raytracing-Reflexionen in Ghostrunner in der Unreal Engine 4, wo ich den Effekt mit einem gewissen Grad an Optimierbarkeit untersuchen kann - und natürlich werden auch die Reflexionen von Watch Dogs Legion unter die Lupe genommen. Diese habe ich ausgewählt, weil in den Konsolen AMD-RT-Hardware verwendet wird, um den Effekt zu erzeugen. Und mittels Modding kann ich sowohl auf Konsolen- als auch auf Nvidia-Denoiser zugreifen. Mit Global Illumination inklusive Raytracing wird bei 4A Games' unglaublichem Metro Exodus eingehend getestet, während ich mir ein noch extremeres Beispiel mit Quake 2 RTX (Path-Tracing) anschaue - das jetzt, dank der Integration der fertiggestellten Vulkan-RT-Erweiterungen, sowohl auf AMD- als auch auf Nvidia-RT-Hardware läuft.

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Wie lautet also das Fazit? Ich denke, es gibt hier einige faszinierende Ergebnisse. Ray-Traced-Schatten sind generell ressourcenschonend, sowohl auf der der RX 6800 XT als auch auf der RTX 3080 - wobei die RTX 3080 auf niedrigen Einstellungen minimale Gewinne einfährt. Diese werden in einem Spiel wie Call of Duty: Black Ops Cold War größer, sobald die Raytracing-Qualität auf höheren Einstellungen steigt. Bei Raytracing-Reflexionen ist der Effekt für die GPU-Hardware viel anspruchsvoller, aber der visuelle Gewinn ist in vielen Szenarien ausgeprägter. Je höher die Zufälligkeit der reflektierten Strahlen und je mehr Strahlen herausgeschossen werden, desto besser schneidet die RTX 3080 im Vergleich zur RX 6800 XT ab und rendert in bestimmten Konfigurationen fast in der Hälfte der Zeit. Der Effizienzvorteil der RTX 3080 verringerte sich jedoch ab einem bestimmten Punkt und dasselbe konnte ich auch bei der Global Illumination beobachten: Die RTX 3080 konnte den Effekt in fast der Hälfte der Zeit in Metro Exodus rendern oder sogar in einem Drittel der Zeit in Quake 2 RTX, doch sobald sich die Strahlenmenge weiter erhöhte, hatte die RTX 3080 einen immer geringeren Vorteil.

Im Allgemeinen sieht es nach den Tests so aus, also wären die Renderzeiten für den Effekt umso ähnlicher auf der konkurrierenden Hardware, je einfacher das Raytracing ist. Die Nvidia-Karte ist zweifelsohne über die gesamte RT-Pipeline hinweg etwas kompetenter und die RTX 3080 scheint weniger dramatische Leistungseinbußen mit zunehmender Raytracing-Komplexität zu haben. Am weniger komplexen Ende der Skala ist AMD allerdings konkurrenzfähig. Spider-Man: Miles Morales demonstriert auf der PlayStation 5 in der Zwischenzeit, dass Radeon-Raytracing auch bei anspruchsvolleren Effekten beeindruckende Ergebnisse liefern kann - und das mit einer GPU, die deutlich weniger leistungsfähiger ist als die 6800 XT. In diesem Sinne müssen wir akzeptieren, dass Raytracing im PC-Bereich noch in den Kinderschuhen steckt, besonders wenn es auf AMD-Hardware läuft. Im Moment kann ich nur allgemeine Schlussfolgerungen aus einer repräsentativen, aber trotzdem kleinen Stichprobe ziehen. Bis jetzt haben wir nur RT-Schatten in von AMD gesponserten Titeln gesehen und ich bin gespannt, wie zukünftige Titel, die in Zusammenarbeit mit Team Rot entwickelt werden, mit anspruchsvollen RT-Effekten zurechtkommen. Zwar haben wir Raytracing im PC-Bereich nun schon seit über zwei Jahren, aber die Geschichte fängt gerade erst an - und ich kann es kaum erwarten, zu sehen, was als nächstes kommt.

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Über den Autor:

Alex Battaglia

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Freier Redakteur

Ray-tracing radical, Turok technophile, Crysis cultist and motion-blur menace. When not doing Digital Foundry things, he can be found strolling through Berlin examining the city for rendering artefacts.

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