Mikroruckler bei Grafikkarten: Der Status quo bei AMD und Nvidia

Beispiel

Im Folgenden sehen wir uns beispielhaft die FCAT-Ergebnisse der Radeon HD 7990 und der GeForce GTX 690 in Assassin's Creed 3 unter der Auflösung 1.920 × 1.080 mit vierfacher Kantenglättung sowie 16-facher anisotroper Filterung an.

Mit das wichtigste Diagramm in FCAT ist ein klassisches Frametime-Diagramm. Es zeigt den Zeitabstand von Frame zu Frame einer einzelnen Grafikkarte an – genau so wie unsere bekannten FRAPS-Diagramme, nur eben auf Basis der finalen Wiedergabe auf dem Bildschirm. Je geringer der Zeitabstand zwischen den einzelnen Frames ist, desto schneller läuft das Spiel. Störend sind dagegen größere Schwankungen. Einzelne Spitzen sind dabei nicht das Problem, störend wird es, wenn es dauerhaft „auf und ab“ geht.

Bilder pro Sekunde (FPS)	Ø Framelatenz in Millisekunden
10	100
20	50
30	33,3
40	25
50	20
60	16,7
70	14,3
80	12,5
90	11,1
100	10

Unser Beispiel in Assassin's Creed 3 zeigt, dass die Radeon HD 7990 und die GeForce GTX 690 in der Testszene nahezu gleich schnell arbeiten. Die durchschnittlichen Frametimes liegen auf einem ähnlichen Niveau, die FPS tun es demnach auch. Im Detail sind die Frametimes bei Nvidia etwas gleichmäßiger als bei AMD, groß ist der Unterschied hier allerdings nicht. Es sind einzelne Hänger, die die AMD-Karte hervorstechen lassen – spürbar ist das im Alltag nicht.

Gleiche Grundlage, anderes Diagramm: Es geht erneut um die Frametimes. Das Diagramm zeigt, wie viel Prozent der gemessenen Frametimes unter einer bestimmten zeitlichen Grenze gelegen haben. Ein Lesebeispiel: gut 60 Prozent der gerenderten Frames bleiben auf der AMD-Karte unter 10 ms (das Spiel läuft mit 100 FPS), bei der Nvidia-Karte sind es fast 90 Prozent. Die GeForce GTX 690 schafft es fast zu 100 Prozent unter 20 Millisekunden zu bleiben (50 FPS und mehr), während die Radeon HD 7990 zu einem geringen Prozentsatz (etwa zwei bis drei Prozent) auf 80 bis 90 Millisekunden (rund zwölf FPS) rutscht.

Das zweite Diagramm bringt im Endeffekt Ordnung in das wilde Auf und Nieder des ersten, indem die Frametimes nicht im Zeitverlauf sondern gemäß ihrer Ausprägung sortiert werden. Beide zusammen bilden die Grundlage für eine Analyse der Mikroruckler abseits subjektiver Eindrücke.

Die zwei nächsten Diagramme zeigen keine Frametimes sondern Bilder pro Sekunde – das erste für die Nvidia-, das zweite für die AMD-Karte. Sie visualisieren, welche Einflüsse „Dropped“ und „Runt“ Frames zwischen der Messung durch FRAPS und der Messung in FCAT in der jeweiligen Szene haben. So zeigt das Diagramm nicht nur die FPS-Ergebnisse an, wie sie FRAPS ermitteln würde. Ebenso gibt es im Vergleich den Frameverlauf, wie FCAT ihn misst – ohne ausgelassene oder kaum sichtbare Frames. Im Optimalfall sind beide Linien absolut gleich.

Wenn allerdings ausgelassene (rot) oder kaum sichtbare (orange) Frames auftreten, unterscheiden sich die in FRAPS und die in FCAT gemessenen FPS. Die Diagramme liefern damit in Bezug auf Mikroruckler einen Erklärungsansatz für Unterschiede zwischen der FRAPS-Messung und dem persönlichen Empfinden. Und sie machen deutlich: Nicht nur mit FRAPS ermittelte Mikroruckler, sondern auch mit FRAPS ermittelte FPS (und das ist zurzeit Standard weltweit) müssen nicht der Realität entsprechen.

Das letzte Diagramm ist ein klassisches Frameverlaufsdiagramm, das die Frameverläufe für beide Grafikkarten ohne ausgelassene und kaum sichtbare Frames zeigt - also genau so, wie sie auf dem Monitor wahrnehmbar sind. Eine direkte Aussage über Mikroruckler trifft dieses Diagramm wie die beiden vorherigen nicht.

Genug der Theorie, rein in die Praxis. Wir beginnen mit einer Analyse der Single-GPU-Karten.