3DMark Port Royal: Reflexionen und Schatten mit Raytracing im Benchmark
tl;dr: UL hat den 3DMark um das Szenario „Port Royal“ erweitert. Der neue Test nutzt Echtzeit-Raytracing nach Microsoft DXR, um Reflexionen und Schatten darzustellen. ComputerBase hat sich den Benchmark angesehen und alle vier verfügbaren GeForce-RTX-Grafikkarten darin getestet.
Der 3DMark Port Royal
Bereits zur Vorstellung der GeForce-RTX-Grafikkarten im September hatte UL, Inhaber von Futuremark, eine frühe und gekürzte Version der 3DMark-Testsequenz Port Royal zur Verfügung gestellt. Sie nutzt Raytracing auf einer GeForce RTX und will damit unter anderem Reflexionen und Schatten verschönern. Zur CES 2019 hat UL Port Royal fertiggestellt und veröffentlicht. Damit ist der 3DMark nach Battlefield V die zweite Software, die die neuen Fähigkeiten der Nvidia-Grafikkarten nutzen kann.
Wer nur über die kostenlose Version vom 3DMark (Download) verfügt, wird Port Royal allerdings nicht selber ausprobieren können. Den Test gibt es nur für Besitzer der kostenpflichtigen Advanced- oder Professional-Version der Benchmark-Software. Alle anderen können sich die Demosequenz von Port Royal (aufgenommen auf einer GeForce RTX 2080 Ti) im Video auf ComputerBase ansehen.
Nachfolgend wirft die Redaktion einen kurzen Blick auf die Testsequenz, die als reiner Benchmark wie eh und je keine direkte Aussagekraft für die Leistung eines Rechners in Spielen hat. Das wird auch in diesem Fall wieder deutlich.
So viel Raytracing steckt drin
UL gibt an, für die Testsequenz eine eigene und weiterentwickelte Engine zu nutzen, die in Zusammenarbeit mit unter anderem AMD, Intel und Nvidia entstanden ist. Port Royal nutzt Microsofts DXR-Schnittstelle für Echtzeit-Raytracing und damit automatisch DirectX 12. Laut UL wird DirectX 12 mit dem Feature-Level 12.1 verwendet, ohne dass die Entwickler genauer darauf eingehen.
Um den Benchmark wiederzugeben, muss die Grafikkarte mindestens über ein DXR-Backend verfügen. Zurzeit ist er aber nur auf einer GeForce RTX (Turing) oder Titan V (Volta) lauffähig ist. Nvidias Pascal-Grafikkarten verfügen zwar auch über das Backend (obschon Raytracing dann über die normalen Shader-Einheiten berechnet wird), doch auf den Grafikkarten spuckt der Test aktuell nur eine Fehlermeldung aus.
Raytracing für Reflexionen und Schatten
Die eigentliche Benchmark-Szene nutzt Echtzeit-Raytracing wie Battlefield V für Reflexionen (Spiegelungen mit korrekter Perspektive) und für Schatten (pixel-perfekte Hartschatten). Beides sind Effekte, wie sie mit den klassischen Rasterizer-Tricks nicht beziehungsweise nur näherungsweise möglich sind. Wer möchte, kann beide Effekte auch einzeln abschalten. Dann wird eine klassische Shadow-Map für die Schatten genutzt und Reflexionen werden nur vorgetäuscht.
Bei den Reflexionen ohne Raytracing gibt UL allerdings an, dass die traditionelle Integration nicht auf dem Level ist, wie sie es bei einem klassischen Spiel wäre. Damit bietet Port Royal nur eine sehr eingeschränkte Aussagekraft bezüglich Leistungs- und Qualitätsvergleichen von Raytracing mit Rasterisation. Das ist auch der Grund, warum im Artikel auf Screenshot- und Videovergleiche explizit verzichtet wird.
Port Royal nutzt auch noch mehr Raytracing, allerdings nicht in der Benchmark-, sondern in der Demosequenz, die optisch etwas schöner ist, aber keine Leistungsmessung zulässt. Die Demo nutzt für die Beleuchtung („Global Illumination“) so genanntes „Ray Traced Photon Mapping“, sprich „Global Illumination“ wird per Raytracing statt Rasterizer-Effekt gerendert. Warum der Effekt den Weg nur in die Demo gefunden hat, bleibt ein Geheimnis. Ebenfalls exklusiv in der Demo umgesetzt ist eine Flüssigkeitssimulation in einer Szene, die allerdings nicht per Raytracing berechnet wird.
DLSS soll später noch hinzugefügt werden
Port Royal soll in Zukunft weitere Features erhalten. Zumindest hat Nvidia für den Benchmark bereits die KI-Kantenglättung DLSS angekündigt. Wann sie Einzug in den Test erhalten wird, ist aber noch unklar.
Testsystem und Testergebnisse
Ein auf 4,7 GHz übertakteter Intel Core i7-8700K dient als Prozessor für die Benchmarks. Zwei 16 Gigabyte große DDR4-Module (Dual-Rank) werden mit DDR4-3200 bei den Timings 16-16-16-38-1T betrieben. Als Betriebssystem wird Windows 10 in der Version 1809 eingesetzt. Als Grafikkarten-Treiber wird der GeForce 417.54 und damit der Launch-Treiber der GeForce RTX 2060 genutzt. Alle Grafikkarten arbeiten mit den Standard-Taktraten.
Port Royal wird unabhängig vom Monitor immer in der Auflösung 2.560 × 1.440 berechnet. Die Qualität der Reflexionen wird im Benchmark standardmäßig auf eine mittlere Detailstufe gesetzt. Hohe Details nutzt ausschließlich die Demosequenz. Der Test stellt die Ergebnisse sowohl als Punkte als auch als Frames per Second dar. Im Test werden nur die FPS-Ergebnisse genutzt.
Benchmark mit RTX 2060, RTX 2070, RTX 2080 und RTX 2080 Ti
In Port Royal schafft einzig die GeForce RTX 2080 Ti eine recht flüssige Wiedergabe von etwas mehr als 35 FPS. Alle anderen Turing-Grafikkarten liegen ein gutes Stück beziehungsweise deutlich darunter. So liefert schon die GeForce RTX 2080 25 Prozent weniger Bilder in der Sekunde als das Flaggschiff. Die GeForce RTX 2070 ist weitere 22 Prozent langsamer und die GeForce RTX 2060 noch einmal 19 Prozent. Damit sind die Abstände größer als im Schnitt in klassischen Spielen.
Am oberen Leistungslimit ist denkbar, dass die theoretisch doch deutlich überlegene Raytracing-Leistung der GeForce RTX 2080 Ti gegenüber der GeForce RTX 2080 (72 zu 48 RT-Kerne) im 3DMark mehr durchschlägt als die höhere Shader-Rechenleistung in normalen Spielen. Bei der GeForce RTX 2060 erklärt die gegenüber der GeForce RTX 2070 nur um 17 Prozent beschnittene und dafür höher taktende TU106-GPU (30 zu 36 RT-Kerne) den Abstand von 23 Prozent hingegen nicht.
Es gibt aber einen weiteren relevanten Unterschied: Den auf der GeForce RTX 2060 auf 6 GB reduzierte Speicher. VRAM-Messungen können die Vermutung bekräftigen, denn im Benchmark wird der Speicher des neuen Turing-Einstiegsmodells vollgeschaufelt. Das alleine ist keine Bestätigung für den Speichermangel, in Verbindung mit dem Benchmark-Ergebnis ist die Vermutung aber naheliegend.
Vergleichstests auf der RTX 2080 Ti
Werden Ergebnisse ohne und mit Raytracing verglichen zeigt sich: Raytracing kostet in Port Royal überraschend wenig Geschwindigkeit. Während in Battlefield V alleine durch RT-Reflexionen die Performance fast halbiert wird, sind es im 3DMark bei RT-Reflexionen und RT-Schatten auf einer GeForce RTX 2080 Ti FE gerade mal 15 Prozent Verlust.
Auf den ersten Blick wird dafür kein Grund ersichtlich. In Port Royal wurde der gesamte Raumhafen inklusive Raumschiff auf Hochglanz poliert, entsprechend gibt es auch dort zahlreiche Spiegelungen. In Verbindung mit ULs Aussagen, dass die klassischen Reflexions- und Schattentechniken in Port Royal nicht wirklich gut integriert sind, dürfte der Grund allerdings in der schlechten Umsetzung der Rasterizer-Varianten zu finden sein. Raytracing läuft damit höchstwahrscheinlich nicht besonders gut, sondern Rasterization nur besonders schlecht.
Eine Frage der Leistung: Wie oft werden Strahlen reflektiert?
Weiter zu dem Phänomen beitragen könnte der Zustand, dass UL offenbar einen abgeschossenen Strahl nur einmal reflektieren lässt – zumindest deutet darauf der Menüpunkt „Max reflection Sample count“ hin. Dieser steht bei den Standard-Einstellungen auf „1“, lässt sich aber auf bis zu „4“ erhöhen.
Höhere Werte verbessern die Qualität von Raytracing, kosten aber auch auf einer GeForce RTX 2080 Ti ordentlich Performance. Bereits maximal zwei Reflexionen verringern die Geschwindigkeit um 14 Prozent. Bei drei Reflexionen sind es 25 Prozent und bei vier Reflexionen 33 Prozent. Das würde dann schon auf 43 Prozent weniger Leistung als ohne Raytracing hinauslaufen.
Schlusswort
Mit Port Royal ist der 3DMark Anfang 2019 die zweite Software, bei der das bisher nur auf Nvidia Turing und Volta lauffähige Raytracing in Echtzeit via Microsoft DXR genutzt wird. Wer sich den Test auf einer GeForce-RTX-Grafikkarte anschauen möchte, muss allerdings die Bezahlversion des 3DMark besitzen– in der kostenlosen Basisversion gibt es Port Royal nicht.
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3DMark Port Royal
Da UL selber zugibt, dass die Rasterizer-Alternativen zu den genutzten Raytracing-Reflexionen und -Schatten bezüglich Performance und Qualität nicht auf hohem Niveau sind, sind Leistungs- und Qualitätsvergleiche zwischen beiden Modi mit Port Royal allerdings nicht aussagekräftig.
Werden wiederum GeForce-RTX-Grafikkarten in Port Royal untereinander verglichen, findet sich das Bild aus Battlefield V schon eher wieder, auch wenn sich die GeForce RTX 2080 Ti besser von der RTX 2080 absetzen kann und die GeForce RTX 2060 etwas weiter zurückfällt.
An einer wesentlichen Erkenntnis kann damit auch Port Royal nicht rütteln: Für Spieler ist die Leistung in ihren Spielen relevant, nicht die in synthetischen Benchmarks.
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