Nvidia GeForce RTX - Test, Hardware, PC

Mit der GeForce 3080 erscheint am 17. September die erste Grafikkarte aus der 3000er-Reihe für 699 Euro. Die Grafikkarte auf Basis der neuen Ampere-Architektur, die der Turing-Architektur (2000er-Reihe) folgt, bietet 10 GB GDDR6X-Speicher und soll die Leistung einer Geforce RTX 2080 Ti und damit auch einer RTX 2080/Super deutlich übertreffen. Doch bevor wir zu dem eigentlichen Test der GeForce RTX 3080 in der Founder's Edition von Nvidia kommen, soll kurz und bündig auf die Verbesserungen an dem Grafikprozessor (GPU) eingegangen werden.

Auf Turing folgt Ampere

Die GPU wurde im 8-Nanometer-Verfahren (Turing: 12 nm) produziert und umfasst 28 Mrd. Transistoren. Sie besteht aus drei Bereichen: der Streaming-Prozessor (CUDA) für die "normalen" und häufig anfallenden Rechenoperationen im Grafiksektor, die RT-Kerne für die Hardware-beschleunigte Berechnung von Raytracing in Echtzeit sowie die Tensor-Kerne, die vor allem bei KI-Anwendungen auf Basis von neuronalen Netzwerken zum Einsatz kommen sollen. Nvidias "Deep Learning Super Sampling" (DLSS) nutzt z.B. diese Tensor-Kerne: Das ist eine wirklich beeindruckende, KI-gestützte Methode zur Hochskalierung von Grafiken mit einem beträchtlichen Zugewinn bei der Bildwiederholrate ohne große optische Abstriche.

Ein Blick auf die GPU

Nvidia will im Vergleich zu Turing die Anzahl der normalen Berechnungen um den Faktor Zwei gesteigert haben, gerade im Bereich der 32-Bit-Fließkommaoperationen, die vor allem beim Raytracing-Rendering und bei aufwändigen Shadern erforderlich sind (Turing: 11 Shader TFLOPS; Ampere: 30 Shader TFLOPS). Die zweite Generation der RT-Kerne sollen die mehrstufigen Raytracing-Operationen 1,7 Mal so schnell wie beim Vorgänger berechnen können (Turing: 34 RT TFLOPS; Ampere: 58 RT TFLOPS). Die dritte Generation des Tensor-Cores verspricht ebenfalls eine Leistungssteigerung um mehr als das Zweifache, da automatisch weniger wichtiger Elemente entfernt und "Sparse Networks" schneller berechnet werden können (Turing: 89 Tensor-TFLOPS; Ampere: 238 Shader Tensor-TFLOPS; bei Non-Sparse-Networks).

Die RTX 3080 fungiert als Nachfolger der RTX 2080 bzw. der RTX 2080 Super und fällt mit 699 Euro auch in eine ähnliche Preisklasse. In unseren Testläufen und Benchmarks tritt die RTX 3080 aber gegen die RTX 2080 Ti an, das bisherige Grafikkarten-Flaggschiff für knapp 1.200 Euro. Der eigentliche Nachfolger der RTX 2080 Ti ist die RTX 3090 und diese Monster-Grafikkarte wird erst am 24. September 2020 zum Preis von 1.499 Euro erscheinen.

3080 als Nachfolger der 2080

Da die RTX 2080 Ti schneller als die RTX 2080 war, dürfte der Leistungssprung im Vergleich zwischen RTX 3080 und RTX 2080/Super im direkten Vergleich größer ausfallen (Nvidia spricht vom Faktor 2), aber mangels Vielfalt bei der uns vorliegenden Testhardware konnten wir lediglich die RTX 2080 Ti gegen die RTX 3080 antreten lassen - zumal an dieser Stelle angemerkt sei, dass dies unser erster Grafikkarten-Test überhaupt ist, also seid bitte gnädig ;-) Außerdem liegt der Fokus in unserem Test auf der Performance und den spürbaren Verbesserungen in Spielen und weniger auf Aspekte wie Temperatur, Lautstärke, Stromverbrauch, Studio/Creator-Eigenschaften und Geschmacksrichtung.

Die RTX 3080 verfügt über drei Display-Port-Anschlüsse (1.4a) und einen HDMI-2.1-Ausgang, mit dem es möglich sein wird, 8K auf entsprechenden Bildschirmen wiederzugeben - bisher musste man kreative Kombinationen aus mehreren Ausgängen für 8K nutzen. Passend zur 8K-Thematik: Die Grafikkarte unterstützt Hardware-beschleunigte AV1-Dekodierung zur beschleunigten Wiedergabe von 8k/60fps-HDR-Videomaterial.

Doch jetzt ans Eingemachte: Wie sich die RTX 3080 in der Praxis schlägt, haben wir in mehreren und möglichst unterschiedlichen Spielen überprüft - natürlich mit und ohne Raytracing sowie mit und ohne DLSS. Auch wenn der korrekte Vergleichspartner die RTX 2080 oder die RTX 2080 Super wäre, schlägt die RTX 3080 die RTX-2080-Ti-Version deutlich. Die konkreten Testergebnisse findet ihr später in diesem Artikel.

Performance bei RTX-Anwendungen

Im RTX-Bereich, also mit aktivierten Raytracing-Effekten, liegt der Performance-Zugewinn ohne DLSS bei 30 Prozent oder mehr in nativer 4K-Auflösung - hierzu zählen z.B. Shadows of the Tomb Raider und Metro Exodus. Bei Control, Wolfenstein Youngblood und Quake 2 RTX waren es sogar fast 50 Prozent. Hier machen sich die zusätzlichen RT-Kerne bemerkbar. Aktiviert man noch DLSS, sofern das Spiel es unterstützt, wird die Bildwiederholate weiter angeschoben, weswegen sich Control mit fast 60 fps in 4K spielen ließ - mit maximalen Grafikqualitätsoptionen und allem Raytracing-Bombast, selbst auf einem betagten CPU (i7-4790K), aber je höher die Auflösung wird, desto höher wird in der Regel die Grafikkarte belastet, doch dazu später mehr. Auch bei Metro Exodus, einer der wenigen Titel, die viele RTX-Optionen bieten, ist der Performance-Gewinn spürbar (ohne DLSS: 40%; mit DLSS: 29%), abermals in 4K.

Aber auch Spiele, die auf die weit verbreitete Rasterisierung als Rendering-Methode setzen, profitieren von der Leistungsstärke der RTX 3080. Während bei Hitman 2, Forza Horizon 4, The Division 2, World War Z und Horizon Zero Dawn der Performance-Zugewinn bei knapp 30% lag, liefen Borderlands 3, Anno 1800 und F1 2020 (ohne DLSS) knapp 40 bis 50 Prozent zügiger - abermals in 4K und mit maximalen Optionen. Den deutlichsten Schub erlebte aber Doom Eternal in 4K. Der Shooter von id Software mit Vulkan als Schnittstelle lief auf der RTX 3080 RTX beinahe doppelt so schnell wie auf der RTX 2080 Ti - und oftmals deutlich mit über 100 Bildern pro Sekunde in 4K (keine DLSS-Unterstütztung). Diese Performance-Zugewinne zeigen sich ebenfalls in Auflösungen wie 1440p, wobei hier vor allem Horizon Zero Dawn mit fast 50%-Boost hervorsticht. In 1440p sind 200 fps bei Doom Eternal und darüber hinaus keine Seltenheit.

Obwohl auch Death Stranding, Assassin's Creed Odyssey und der Microsoft Flight Simulator im Vergleich klare Steigerungen auf der RTX 3080 zeigten, konnten nicht die maximalen fps-Ergebnisse erzielt werden, da sich die verwendete CPU (i7-4970K @ 4,00 GHz) als Flaschenhals erwies - das ist z.B. der Fall, wenn die CPU-Auslastung sehr hoch, während die GPU eine ruhige Kugel schiebt und auf Anweisungen wartet (Erklärvideo ). Höhere Auflösungen stellen hingegen kaum eine Belastung für die CPU, sondern sind ein Mehraufwand für die GPU, weil die CPU in der Regel die Spiellogik und das Spielgeschehen berechnet - und bei höherer Auflösung muss praktisch nicht mehr Spiellogik werden, weil die Szene im Spiel ja gleich bleibt. Sollten solche Auslastungsunterschiede häufiger vorkommen, ist es Zeit für ein neue CPU/Board-Kombination oder eine besser angepasste PC-Version des Spiels, aber trotzdem hat die sechs Jahre CPU in bei den meisten Benchmarks noch standgehalten. Und obwohl sich die CPU bei Death Stranding als Flaschenhals erwies, lief das Abenteuer in 4K mit über 90 fps im Durchschnitt, mit DLSS sogar noch mehr. Aber da geht im Prinzip noch mehr ...

10 GB Grafikspeicher kommen in der RTX 3080 zum Einsatz (GDDR6X; Bandbreite: 320-bit; theoretische Übertragung: 760 GB pro Sekunde). Die Grafikkarte ist laut Hersteller für 4K-Gaming mit maximalen Qualitätseinstellungen (z.B. bei Texturen) gedacht und in unseren Testläufen hat der Speicher in 4K-Auflösung locker ausgereicht. Meistens lag der Speicherbedarf bei Titeln wie Control, Assassin's Creed Odyssey, Metro Exodus, Wolfenstein Youngblood, Gears 5, Borderlands 3, Death Stranding, Doom Eternal, Microsoft Flight Simultor, Horizon Zero Dawn und Red Dead Redemption 2 zwischen vier und sechs GB.

Videospeicher für 4k-Gaming

Es ist zwar davon auszugehen, dass der Speicherbedarf in den nächsten Jahren steigen wird, aber die 10 GB sind für 4K-Gaming nicht zu eng bemessen. Zumal mit RTX I/O und anderen Technologien auch das Laden bzw. Nachladen von neuen Daten enorm beschleunigt werden kann - und deswegen es viel schneller möglich sein wird, neue Daten in den Grafikspeicher abzulegen. Eine ausführlichere Analyse und Einschätzung findet ihr bei Resetera , in dem Beitrag wird ebenfalls dargelegt, weshalb viele VRAM-Tools das Speichergeschehen nicht korrekt abbilden (Speicher-Zuweisung vs. Speicher-Nutzung vs. Cache-Nutzung).

Für diejenigen, die eine NVMe-SSD mit einer RTX-3000er-Karte nutzen, dürfte RTX I/O auch dafür sorgen, dass Videospeicher kein stark limitierender Faktor für die Leistung sein wird - allerdings muss zunächst die Software-Schnittstelle (DirectStorage) die entsprechenden Technologien unterstützen.  

Temperatur, Lautstärke und Strom/Watt

Die Grafikkarte erwärmt sich bei maximaler Auslastung stark und wurde im Testverlauf bis zu 81 °C warm. Die RTX 2080 Ti war aber noch etwas heißer. Die zwei auf der Founders Edition platzierten Lüfter waren bei Intensiv-Betrieb deutlich hörbar. Im Idle-Bereich, also z.B. im Desktop- oder Office-Betrieb, war die RTX 3080 völlig unauffällig und leise. Laut Hersteller soll die Founders Edition bis zu dreimal leiser als die 2080 sein. Der Gesamtstromverbrauch (TGP) der Grafikkarte liegt bei 320 Watt, weswegen ein 750 Watt Netzteil empfohlen wird. Laut Angaben von Nvidia soll die Ampere-Generation im Vergleich zu Turing effizienter bei gleicher Performance arbeiten (Faktor 1,9; höhere fps-Rate pro Watt). Für die Stromversorgung an der Seite der Grafikkarte ist ein neuer 12-poliger Anschuss vorgesehen. In der Founders Edition liegt ein Y-förmiger Adapter bei, der 2x PCIe 8-polige Stecker auf den 12-poligen Anschluss zusammenführt.

Zu den Neuerungen, die mit der 3000er-Reihe eingeführt werden, gehört ebenfalls Nvidia Reflex zur Senkung der Systemlatenz in kompetitiven eSports-Titeln, sofern die Spiele den Low-Latency Mode (Apex Legends, Call of Duty: Warzone, Fortnite und Valorant) nutzen. Laut Hersteller wird die Latenz um bis zu 50 Prozent reduziert, dieser Aspekt soll an dieser Stelle nur erwähnt werden. Getestet haben wir Nvidia Reflex nicht, auch mangels vergleichbaren Messmethoden. Des Weiteren verspricht die RTX-30-Serie eine Zeitersparnis bei Multi-App-Workflows, 8K-HDR-Videobearbeitung und der Arbeit mit großen 3D-Modellen - sowie bei der Anwendung von Raytracing. Live-Streamer sollen von Nvidia Broadcast profitieren, z.B. von der automatischen Entfernung von Störgeräuschen, Hintergrundeffekte und einen virtuellen Kameramann. Nvidia Broadcast läuft übrigens auf jeder RTX-GPU.

Die unterschiedlichen Testläufe der Grafikkarten wurden auf dem gleichen Computersystem durchgeführt (CPU: i7-4790K @ 4,00 GHz mit 16 GB RAM (DDR3-2400); nur ein Monitor je nach Testumfeld). Die Reihenfolge der durchgeführten Benchmarks wurde vor Testbeginn festgelegt und danach wurden alle Tests zunächst mit der ersten Grafikkarte durchlaufen. Nach dem Ende der Testreihe wurde ausschließlich die Grafikkarte gewechselt und der Grafiktreiber (456.16) vollständig neu installiert. Es wurden keine Änderungen an dem Computersystem, keine zusätzlichen Neustarts und keine weiteren Installationen oder Deinstallationen durchgeführt. Damit die Vergleichbarkeit möglichst gewährleistet ist, wurden möglichst viele im Hintergrund laufende Programme (E-Mail, Browser und Messaging-Apps) geschlossen. Es fand weder ein Windows-Update noch ein Virenscan etc. statt. Auch die getesteten Spiele-Versionen waren stets identisch.  

Vorgehensweise der Benchmarks

Die Grafikoptionen bzw. Einstellungen der Spiele waren logischerweise immer gleich - in der Regel wurden stets die höchsten Grafikdetails mit RTX-Optionen und ggf. DLSS ausgewählt; entsprechende Einstellungen wurden bei den einzelnen Tests vermerkt. V-Sync, HDR und dynamische Auflösungs- oder Renderskalierungen wurden deaktiviert. Die Bildraten-Limitierung wurde, wenn möglich, ausgeschaltet oder auf den höchstmöglichen Wert gestellt. Diese Optionen wurden auf Screenshots festgehalten und vor jedem Testlauf erneut überprüft.  

Wenn die Spiele über keine integrierte Benchmark-Funktion verfügten, wurden die gleichen Spielpassagen möglichst genau (bei den Testläufen mit den unterschiedlichen Grafikkarten) nachgestellt bzw. nachgespielt. Die Aufzeichnung der Bildwiederholrate in solchen Titeln wurde mit Nvidia Frameview 1.1 realisiert. Das Programm zeichnet ab einem vom Nutzer festgelegten Punkt mehrere Performance-Werte auf und speichert die Angaben als CSV-Datei und einer Übersichtsdatei. Es funktioniert ebenfalls mit Grafikkarten, die nicht von Nvidia stammen. Ergänzend wurden RivaTunerStatisticsServer und MSI Afterburner zur Systemüberwachung (CPU-Auslastung) eingesetzt.

Im Hintergrund durchgeführte Video-Aufzeichnungen via Nvidia Shadowplay sollen die Performance übrigens nicht nachhaltig beeinflussen, da das Programm die Bildwiederholrate laut Nvidia nur im niedrigen, einstelligen Bereich (fps) beeinflusst und damit vernachlässigbar sei. Etwaige Shadowplay-Aufnahmen wurden exakt bei den gleichen Testläufen der Grafikkarten durchgeführt. Wurden in Benchmarks direkte Angaben zu der Bildwiederholrate der GPU gemacht, so wurden diese Angaben anstelle der allgemeinen fps, die auch von der CPU abhängen kann, für den Benchmarkvergleich verwendet.

Benchmark-Ergebnisse für Spiele mit RTX-Funktionen

Quake 2 RTX

Szene: Ingame-Benchmark Timedemo 1 in 4K

3080: 34,3 fps

2080 Ti: 23 fps

Performance-Steigerung: 49%

Wolfenstein Youngblood

Szene: Ingame-Benchmark #1 mit NAS (Nvidia Adaptive Shading) und RTX in 4K

3080: 79 fps (Min: 37; Max: 98)

2080 Ti: 54 fps (Min: 13; Max: 110)

Performance-Steigerung: 49%

Wolfenstein Youngblood

Szene: Ingame-Benchmark #1 mit NAS (Nvidia Adaptive Shading) und RTX in 1440p

3080: 120 fps (Min: 17; Max: 164)

2080 Ti: 78 fps (Min: 45; Max: 126)

Performance-Steigerung: 54%

Wolfenstein Youngblood

Szene: Ingame-Benchmark #2 mit NAS (Nvidia Adaptive Shading) und RTX in 4K

3080: 79 fps (Min: 48; Max: 104)

2080 Ti: 56 fps (Min: 16; Max: 68)

Performance-Steigerung: 41%

Wolfenstein Youngblood

Szene: Ingame-Benchmark #2 mit NAS (Nvidia Adaptive Shading) und RTX in 1440p

3080: 79 fps (Min: 48; Max: 104)

2080 Ti: 73 fps (Min: 53; Max: 101)

Performance-Steigerung: 22%



Control

Szene: Explosiver Kampf im AWE-Gebiet (zweite Erweiterung) in 4K mit maximalen Grafik-Einstellungen inkl. RTX

Performance-Steigerung (DLSS an): 36%

Performance-Steigerung (DLSS aus): 51%

Shadow of the Tomb Raider

Szene: Ingame-Benchmark in 4K mit maximalen Grafik-Einstellungen inkl. RTX 

Performance-Steigerung (DLSS an): 25%

Performance-Steigerung (DLSS aus): 30%

Fortnite

Szene: Rundgang im RTX-Museum (Kreativ-Modus) in 1440p mit DLSS

Performance-Steigerung: 40%

Metro Exodus

Szene: Ingame-Benchmark mit Ultra-Preset; Raytracing: High; DLSS: aus

Performance-Steigerung: 39%

Zur Erinnerung: Die beiden Grafikkarten wurden auf einem (schon etwas betagtem) PC-System durchgeführt: i7-4790K @ 4,00 GHz mit 16 GB RAM (DDR3-2400). Es wurden vorwiegend Spiele für Benchmarks ausgewählt, bei denen die CPU nicht als entscheidender Flaschenhals fungiert (Symptome: maximale CPU-Last; GPU nicht ausgelastet), daher wurden Death Stranding und Assassin's Creed Odyssey auch nicht getestet. Die RTX 3080 fungiert als Nachfolger der RTX 2080/Super und fällt mit 699 Euro auch in eine ähnliche Preisklasse. In unseren Benchmarks tritt die RTX 3080 aber gegen die RTX 2080 Ti an, das bisherige Grafikkarten-Flaggschiff für knapp 1.200 Euro. Der eigentliche Nachfolger der RTX 2080 Ti ist die RTX 3090 und diese Monster-Grafikkarte wird erst am 24. September 2020 zum Preis von 1.499 Euro erscheinen. Da die RTX 2080 Ti schneller als die RTX 2080 war, dürfte der Leistungssprung im Vergleich zwischen RTX 3080 und RTX 2080/Super im direkten Vergleich größer ausfallen (Nvidia spricht vom Faktor 2), aber mangels Vielfalt bei der uns vorliegenden Testhardware konnten wir lediglich die RTX 2080 Ti gegen die RTX 3080 antreten lassen.

Metro Exodus

Szene: Ingame-Benchmark mit Ultra-Preset; Raytracing: Ultra; DLSS: an

Performance-Steigerung: 29%

Anno 1800

Szene: Ingame-Benchmark Sequenz #2 in 4K

3080: 56,36 fps

2080 Ti: 40,42 fps

Performance-Steigerung: 39%

Anno 1800

Szene: Ingame-Benchmark Sequenz #3 in 4K

3080: 52,65 fps

2080 Ti: 39,04 fps

Performance-Steigerung: 35%

The Division 2

Szene: Ingame-Benchmark in 4K

3080: 62 fps

2080 Ti: 50 fps

Performance-Steigerung: 24%

Doom Eternal

Szene: Kampf in Mission #3 und weitere Bewegung im Level in 4K

Performance-Steigerung: 98%

Horizon Zero Dawn

Szene: Ingame-Benchmark in 4K und 1440p

Performance-Steigerung in 4K: 29%

Performance-Steigerung in 1440p: 49%



Forza Horizon 4

Szene: Ingame-Benchmark GPU-fps in 4K und 1440p

Performance-Steigerung in 4K: 28%

Performance-Steigerung in 1440p: 23%

Borderlands 3

Szene: Ingame-Benchmark Timedemo in 4K und 1440p

Performance-Steigerung in 4K: 49%

Performance-Steigerung in 1440p: 22%

Zur Erinnerung: Die beiden Grafikkarten wurden auf einem (schon etwas betagtem) PC-System durchgeführt: i7-4790K @ 4,00 GHz mit 16 GB RAM (DDR3-2400). Es wurden vorwiegend Spiele für Benchmarks ausgewählt, bei denen die CPU nicht als entscheidender Flaschenhals fungiert (Symptome: maximale CPU-Last; GPU nicht ausgelastet), daher wurden Death Stranding und Assassin's Creed Odyssey auch nicht getestet. Die RTX 3080 fungiert als Nachfolger der RTX 2080/Super und fällt mit 699 Euro auch in eine ähnliche Preisklasse. In unseren Benchmarks tritt die RTX 3080 aber gegen die RTX 2080 Ti an, das bisherige Grafikkarten-Flaggschiff für knapp 1.200 Euro. Der eigentliche Nachfolger der RTX 2080 Ti ist die RTX 3090 und diese Monster-Grafikkarte wird erst am 24. September 2020 zum Preis von 1.499 Euro erscheinen. Da die RTX 2080 Ti schneller als die RTX 2080 war, dürfte der Leistungssprung im Vergleich zwischen RTX 3080 und RTX 2080/Super im direkten Vergleich größer ausfallen (Nvidia spricht vom Faktor 2), aber mangels Vielfalt bei der uns vorliegenden Testhardware konnten wir lediglich die RTX 2080 Ti gegen die RTX 3080 antreten lassen.

Während sich Nvidia mit der Ampere-Generation eigentlich nur selbst Konkurrenz macht, bleibt abzuwarten, was AMD plant, zumal in beiden Next-Generation-Konsolen auf AMD-Technik mit Hardware-beschleunigtem Raytracing gesetzt wird. Konkrete Informationen über die Performance und die mögliche Stärke der AMD-GPUs in den Konsolen liegen aber noch nicht vor. AMD möchte ihre PC-Produkte erst Ende Oktober vorstellen. Es dürfte allerdings schwer für "Team Rot" werden, weil Nvidia in den Bereichen Raytracing und KI-Unterstützung eine Generation Vorsprung hat. Dabei geht es nicht nur um die Hardware an sich, sondern auch um die Software und die Einführung von DLSS als potenziell disruptive Technologie.

Ausblick auf AMD, PS5 und XBX

Die Messlatte für AMD liegt jedenfalls hoch, wobei natürlich auch Spiele diese Möglichkeiten erstmal nutzen müssen. In aktuell verfügbaren Spielen sind Raytacing-Effekte eher die Ausnahme als die Regel, was an dem Aufwand der Implementierung und an der Verbreitung der Hardware, die die Effekte nutzen kann, liegen könnte. In dem Bereich ist Nvidia jedenfalls sehr bemüht und hat RTX-Features bei Cyberpunk 2077, Watch Dogs Legion, Dying Light 2, Minecraft, Fortnite, Doom Eternal, World of WarCraft: Shadowlands u.a. angekündigt. Es kann außerdem davon ausgegangen werden, dass die Next-Gen-Konsolen, die Verbreitung der Technologie im Gaming-Bereich weiter anfeuern werden und so immer mehr Spieler auf Raytracing in Echtzeit setzen werden. Generell könnten und sollten aber mehr Spiele-Entwickler auf DLSS setzen, was vor allem nicht so gut optimierten Titeln wie Horizon Zero Dawn sicher geholfen hätte ...

Außerdem hat Nvidia mit RTX I/O in der 3000er-Reihe noch den Fuß in der Tür, wenn es um die Zukunftssicherheit geht, da mit dieser Schnittstelle große Datenmengen zwischen NVMe-SSD und Grafikkarte hin- und hertransportiert werden können, ohne die CPU zu belasten. Allerdings muss Microsoft erstmal die Direct-Storage-API dafür fitmachen, was 2021 zunächst für Entwickler geplant ist. Die schnellen Ladezeiten, mit denen sich Xbox Series X und vor allem die PlayStation 5 rühmen, dürften auf dem PC ebenso möglich sein.