GPU-Beschleunigung für VP9: Pascal und Vega verbrauchen weniger Strom auf YouTube

tl;dr: Die Leistungsaufnahme der Grafikkarte beim Betrachten eines Videos auf YouTube zu messen gehört schon länger zum Testparcours von ComputerBase. Schließlich können moderne GPUs den VP9-Codec in der Regel in Hardware beschleunigen. Insbesondere bei Nvidia Pascal waren die gemessenen Werte aber nicht mehr aktuell.

Ein Hinweis von Nvidia

Darauf, dass die von ComputerBase gemessene Leistungsaufnahme der Grafikkarten mit Pascal-Architektur nicht mit internen Messergebnissen übereinstimmt, hatte Nvidia ComputerBase im August aufmerksam gemacht. Und Stichproben ergaben: In der Tat benötigen Grafikkarten mit dieser Architektur mittlerweile deutlich weniger Strom bei der Darstellung des Testvideos. Anlass für ComputerBase, alle bisher getesteten Grafikkarten erneut zu vermessen – sowohl die Modelle von Nvidia als auch die von AMD.

Das für den Test verwendete Video liegt in der Auflösung 3.840 × 2.160 mit 60 FPS sowie HDR10 vor und gehört damit zu den anspruchsvollsten Inhalten, die es auf dem Streaming-Portal gibt. YouTube nutzt als einer der wenigen Anbieter Googles Codec VP9. Die Messwerte aller damals schon verfügbaren Grafikkarten wurden im März 2017 erstellt, mit welcher Software hat ComputerBase ausführlich dokumentiert. Für diesen Nachtest wurden dagegen ein Windows 10 mit sämtlichen Updates mit Stand 13. September 2017, Firefox in der Version 55.0.3 sowie der GeForce 358.41 beziehungsweise der Crimson 17.9.1 benutzt.

AMD Vega und Nvidia Pascal sind effizienter

Das nachfolgende Diagramme enthält die im September ermittelten Messwerte, gemessen wurde die Leistungsaufnahme der Grafikkarte über PCIe-Slot und -Kabel, nicht der des Gesamtsystems. Über das Auswahlmenü über dem Diagramm lässt sich der bisher kommunizierte Stand einblenden – dank gleicher Sortierung werden Unterschiede so deutlich sichtbar.

Dabei fällt auf: Bei AMD hat es quasi nur bei Radeon RX Vega relevante Veränderungen gegeben, alle anderen Grafikkarten mit GPU von AMD liegen hingegen auf dem Niveau von Anfang März. Die Radeon RX Vega 64 kam bei den älteren Messungen mitsamt dem ersten Treiber hingegen noch auf 32 Watt, mittlerweile sind es 27 Watt. Bei der kleineren Radeon RX Vega 56 sind es 31 zu 26 Watt.

Noch deutlichere Veränderungen gibt es dagegen in der Tat bei allen Grafikkarten mit Nvidia Pascal. Einige Modelle benötigen mittlerweile nur noch weniger als die Hälfte der zuvor ermittelten Energie. So kommt eine GeForce GTX 1080 jetzt auf 16 Watt, im März 2017 waren es mit derselben Messmethode noch 39 Watt.

Vorher als ineffizient im Umgang mit Ultra-HD-Videos auf YouTube gescholten, liegt Nvidia Pascal damit vor AMD Polaris oder Vega. Bei niedrigeren Auflösungen oder Bildraten fallen die Unterschiede nicht wesentlich anders aus – nur die allgemeine Leistungsaufnahme sinkt etwas.

Nur Nvidia beschleunigt VP9 vollständig

Doch die Messung der separaten Leistungsaufnahme der Grafikkarten ist in diesem Fall nur die halbe Wahrheit. Der Grund dafür ist im von YouTube genutzten VP9-Codec zu suchen. Nvidia Pascal kann den in vollem Ausmaß mit der integrierten Videoeinheit in Hardware beschleunigen, alle GPUs von AMD im Vergleich können das hingegen nicht. Einen gewissen Anteil an der Rechenarbeit übernimmt hier weiterhin die Software und damit die CPU. Auf anderen Plattformen ist das mit dem überwiegend genutzten Codec H.264 kein Problem, auf YouTube hingegen schon.

Im Ergebnis benötigt das gesamte Testsystem mitsamt der GeForce GTX 1080 Founders Edition auf YouTube etwa 70 Watt. Mit einer Radeon Vega 64 sind es aber gleich 110 Watt und damit 40 Watt oder fast 60 Prozent mehr. Dies lässt sich nur mit einer aktualisierten Videoeinheit lösen und benötigt entsprechend eine neue Hardware.

Pascal taktet nicht immer herunter

Ursache für den stark gesunkenen Verbrauch von Nvidia Pascal ist, dass die GPUs und der Speicher bei den aktuellen Testläufen in der Regel deutlich niedriger getaktet waren. Im März hatte hingegen immer ein höherer Power-State angelegen, der die – nicht genutzte GPU – beim Basistakt und den Speicher beim vollen Takt verharren ließ. Obwohl die Beschleunigung wie gewünscht über die integrierte Videoeinheit stattfand, lag der Verbrauch deshalb deutlich höher.

Offen bleiben muss allerdings die Antwort auf die Frage, warum das mittlerweile funktioniert. Nvidia schließt aus, dass der Treiber im März eine Ursache war, und der Browser kann von ComputerBase ausgeschlossen werden – mit der alten Version taktet Pascal mittlerweile ebenfalls runter. Es bleiben Windows-Updates und Änderungen auf YouTube. Den einen Verursacher benennen kann ComputerBase nicht.

Manchmal hakt es immer noch

Ohne Probleme agiert Pascal auf dem Testsystem der Redaktion allerdings immer noch nicht auf YouTube. Zu Beginn der Videowiedergabe auf YouTube bleibt es beim zu hohen Power-State, erst nach rund fünf bis zehn Sekunden takten die GeForce-Produkte herunter, um dann schlussendlich die GPU noch mit 850 MHz und den Speicher mit 810 MHz zu betreiben. Manchmal dauert es aber auch eine Minute, bis das geschieht, selten kommt es gar nicht dazu. Im März 2017 war das offenbar immer der Fall. Die Chance, dass es nicht funktioniert, steigt, wenn nach dem normalen Starten des Videos per Mausklick vor- oder zurückgespult wird. Bei einer geringeren Qualität, zum Beispiel Full HD oder Ultra HD mit nur 30 FPS, funktioniert das Heruntertakten dagegen zuverlässig.

Nvidia konnte diese anhaltenden Probleme bisher nicht nachvollziehen. Kommentare von Anwendern mit Nvidia Pascal, die das Taktverhalten am heimischen Rechner bei dem oben verlinkten Video in Ultra HD beschreiben können, sind nicht nur deshalb gerne gesehen.

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