Grafikkarten 2021 im Test: AMD Radeon RX und Nvidia GeForce RTX im Benchmark

ComputerBase hat den Testparcours für Grafikkarten abermals aktualisiert. Zum Auftakt mussten sich 23 Grafikkarten von AMD und Nvidia im neuen Ryzen-5000-Testsystem beweisen. Die Ergebnisse zeigen Verschiebungen, von denen auch Ampere und RDNA 2 betroffen sind. Deutlich wird auch: 6 GB Speicher sind am Ende.

Hinweis vom 30. April 2021: Im Artikel Grafikkarten 2021 Q2 im Test: GeForce RTX und Radeon RX mit rBAR im Benchmark-Duell hat ComputerBase mittlerweile noch aktuellere Benchmarks präsentiert. Radeon RX 6000 und GeForce RTX 3000 nutzen dort durchweg Resizable BAR, neue Treiber und auch die wesentlichen Spiele-Patches der letzten Monate wurden berücksichtigt.

Auch wenn bei vielen PC-Spielern vorrangig die kritische Liefersituation sowie massiv überhöhte Preise für Grafikkarten als Erinnerung an das Jahr 2020 im Kopf bleiben, war der Grafikkartenmarkt auch technisch und mit Blick auf den Wettstreit AMD gegen Nvidia spannend wie selten zuvor.

Neue Spiele, Treiber, Ryzen 5000 und Resizable BAR

Nvidia hatte GeForce RTX 3000 mit Ampere vorgelegt und die Performance-Messlatte gegenüber dem Vorgänger ein gutes Stück weiter nach oben gelegt. Und dann kam AMDs Radeon RX 6000 mit RDNA 2. Mit einem riesigen Schritt in Bezug auf Leistung, Effizienz und Features hatten Spieler erstmals seit sieben Jahren wieder die Wahl, ob es eine GeForce- oder doch eine Radeon-Grafikkarte sein soll. Begleitet hat die Redaktion die fast im Wochenrhythmus stattfindenden Produktneuvorstellungen mit einem wahren Grafikkarten-Test-Marathon.

Alle Tests wurden mit einem Testparcours vorgenommen, der von Anfang an nur als Übergangsparcours gedacht war und vorrangig Ergebnisse von High-End-Grafikkarten enthielt. Als CPU kam ein Ryzen 9 3900 XT zum Einsatz. Nach den ersten sieben getesteten Grafikkarten der neuen Generation hat der Übergangsparcours nach nur fünf Monaten bereits wieder ausgedient. Neue Spiele, neue Treiber, neue BIOS-Versionen und die Markteinführung von Ryzen 5000 als schnellste Gaming-PC-Plattform sprechen ebenfalls für diesen Schritt.

Was genau geändert wurde und wie die Ergebnisse und die Unterschiede ausfallen, präsentiert ComputerBase in diesem Artikel.

Das sind die getesteten Spiele

Unter den insgesamt getesteten 17 Spielen finden sich gleich 10 Neuzugänge, es gibt also mehr Neuzugänge als alteingesessene Titel. Und da die eingesetzten Games einen starken Einfluss auf die Benchmark-Ergebnisse haben, ist das Potenzial zu größeren Änderungen im Rating hoch.

In den vergangenen fünf Monaten hat es zahlreiche neue Spiele gegeben, vor allem bei den Blockbuster-Produkten gab es eine Neuvorstellung nach der anderen. Assassin's Creed Valhalla, Call of Duty: Black Ops Cold War, Cyberpunk 2077 und Watch Dogs: Legion haben es etwa in den Parcours geschafft. Die anderen Neuvorstellungen fallen beim Produktionsaufwand allesamt eine Nummer kleiner aus, sind mit Dirt 5, Hitman 3, Mafia: Definitive Edition, Serious Sam 4 und Star Wars: Squadrons aber immer noch absolut hochwertig besetzt. Und mit Gears 5 ist nun gar ein Titel im Parcours vertreten, der sich zwischenzeitlich eigentlich längst wieder verabschiedet hatte. Doch da die PC-Version dieselben neuen Grafik-Optimierungen wie die Version für die Xbox Series X erhalten hat, gibt es ein unerwartetes Comeback.

Alter Parcours	Neuer Parcours
Anno 1800	–
Call of Duty: Modern Warfare	–
Ghost Recon Breakpoint	–
Metro Exodus	–
Shadow of the Tomb Raider	–
The Division 2	–
Gears Tactics	–
Resident Evil 3	–
Trackmania	–
Wolcen: Lords of Mayhem	–
Borderlands 3
Control
Red Dead Redemption 2
Death Stranding
Doom Eternal
F1 2020
Horizon Zero Dawn
–	Assassin's Creed Valhalla
–	Call of Duty Black Ops Cold War
–	Cyberpunk 2077
–	Dirt 5
–	Gears 5
–	Hitman 3
–	Mafia: Definitive Edition
–	Serious Sam 4
–	Star Wars: Squadrons
–	Watch Dogs: Legion

Zehn neue Spiele bedeutet aber auch, dass sich zehn andere Titel verabschieden mussten. So gehört der Dauerbrenner Shadow of the Tomb Raider nun nicht mehr zum Testparcours und Modern Warfare wurde durch den neuen CoD-Teil Cold War ersetzt.

Neue Grafikeinstellungen und Testszenen

Der alte Testparcours war explizit für High-End-Grafikkarten ausgelegt, der neue berücksichtigt dagegen auch langsamere Modelle. Um die schnellen Exemplare nicht zu unterfordern, bleiben die Grafikeinstellungen zwar in Full HD und WQHD beim Maximum, in Ultra HD wird aber das ein oder andere Mal die Detailstufe reduziert, sodass es nicht gleich immer das schnellste Produkt sein muss.

Zudem wird in Cyberpunk 2077 ab sofort für Grafikkarten-Tests eine andere Testsequenz als zuvor genutzt. Das neue Savegame ist deutlich anspruchsvoller, zum Erscheinungsdatum des Technik-Tests zu Cyberpunk 2077 war die Redaktion zu dieser Stelle schlicht noch nicht vorgedrungen. Die Änderungen an den Grafikoptionen, der Testszene und noch einigem Weiteren hat zur Folge, dass sich die Ergebnisse des alten mit denen des neuen Testparcours nur bedingt vergleichen lassen. Wer weitergehende Informationen zu den Testverfahren haben möchte, kann entsprechende Fragen gerne im zum Artikel gehörenden Forum-Thread kundtun.

16 von 17 Spielen mit Low-Level-API

Eine gefühlte Ewigkeit hat es gedauert, bis sich Low-Level-APIs durchgesetzt haben. Nachdem es zu Beginn gar nach einem Scheitern von DirectX 12 und Vulkan ausgesehen hat, sind die modernen Schnittstellen bei Großproduktionen mittlerweile aber klar in der Überzahl. Von den 17 Spielen unterstützen 16 Titel eine Low-Level-API, 11 davon verzichten gar gänzlich auf DirectX 11. DirectX 12 ist dabei 15 Mal vertreten, Vulkan 3 Mal.

In allen Spielen wird immer die für die jeweilige GPU beste API genutzt. Damit kann in einem Spiel auch DX11 gegen DX12 oder Vulkan antreten, je nachdem, was auf welcher GPU am besten läuft. Keine Einigkeit herrscht in Borderlands 3, Control, Red Dead Redemption 2 und Serious Sam 4, wo je nach Hardware unterschiedliche APIs zum Einsatz kommen.

Keines der vier RTX-Spiele im Parcours (CoD: Black Ops Cold War, Control, Cyberpunk 2077, Watch Dogs: Legion) wird in den Standard-Benchmarks mit aktiviertem Raytracing oder DLSS getestet.

Separate Benchmarks mit Raytracing und DLSS

Dennoch ist Raytracing im neuen Parcours enthalten. Ja, die Anzahl der Spiele mit Raytracing hält sich immer noch stark in Grenzen. Allerdings ist die Hardware-Basis, die Raytracing unterstützt, in den vergangenen Monaten massiv angewachsen. Denn nicht mehr nur Nvidias Turing versteht Raytracing in Hardware, dasselbe gilt natürlich für den Nachfolger Ampere. Und mit RDNA 2 kann mittlerweile auch AMD Raytracing in Hardware beschleunigen. Das Gleiche gilt für die neuen Konsolen PlayStation 5 und Xbox Series X/S. Oder anders gesagt: Jede neue Hardware für „große“ Spiele beherrscht ab sofort Raytracing.

Damit spielt Raytracing auch in Grafikkarten-Tests auf ComputerBase eine Rolle. Es wird allerdings strikt zwischen klassischen Rasterizer- und modernen Raytracing-Benchmarks unterschieden – die Ergebnisse werden nicht miteinander vermischt. Das gilt sowohl für die einzelnen Spiele-Benchmarks als auch für die Performance-Ratings.

Hybrid-AAA-Spiele stehen im Fokus

Alle Grafikkarten, die Raytracing in Hardware unterstützen, werden ab sofort auch mit Raytracing getestet. Die neuartigen Rasterizer-Raytracing-Hybrid-Titel stehen dabei im Fokus, auf reine Pathtracing-Titel wird dagegen verzichtet, denn die sind weiterhin ein seltener Spezialfall. Als Raytracing-Spiele dienen Call of Duty: Black Ops Cold War, Control und Watch Dogs: Legion. Cyberpunk 2077 wird auf Nvidia-Grafikkarten auch mit Raytracing getestet, in das RT-Rating aber nicht mit aufgenommen, da auf AMD-GPUs in dem Spiel kein Raytracing funktioniert.

DLSS wird immer relevanter

DLSS war in der Urversion eher ein Trauerspiel als ein nützliches Feature. Doch mit der Zeit und vor allem mit dem letzten großen Update hat es qualitativ einen sehr großen Sprung nach vorne gemacht. DLSS 2.0 (Test) schafft es in einzelnen Titeln mittlerweile, mit einer besseren Qualität zu überraschen, als es mit nativer Auflösung möglich ist, oder eine insgesamt gleichwertige Qualität zu erreichen.

DLSS ist aber eine reine Nvidia-Technologie, auf Grafikkarten abseits von GeForce RTX läuft das KI-Upsampling nicht. Da DLSS jedoch relevanter wird, wird es in Grafikkarten-Tests nicht mehr ignoriert. Berücksichtigt wird das Feature aber nur in Tests einer GeForce-RTX-Grafikkarte, in Radeon-Artikeln werden sich die Benchmarks nicht wiederfinden. Und am entsprechenden Artikelabschnitt nehmen lediglich kompatible Grafikkarten teil – Vergleiche einer Radeon ohne DLSS mit einer GeForce plus DLSS wird es nach aktuellem Stand nicht geben.

CoD: Black Ops Cold War, Control, Cyberpunk 2077 und Watch Dogs: Legion sind die mit DLSS getesteten Spiele. Als Ziel-Auflösung wird je nach Testmodell WQHD oder Ultra HD ausgewählt, das DLSS-Preset ist durchweg „Qualität“ und damit die optisch schönste Variante. In den Titeln ist parallel Raytracing aktiviert.

Neues Testsystem mit AMD Ryzen 9 5950X

Beim letzten GPU-Testsystem war die Wahl der CPU ein Kompromiss. Der Ryzen 9 3900XT bot zwar eine ordentliche Spiele-Performance, mit PCIe 4.0 vor allem aber eine moderne Plattform. Intels CPU-Konkurrenz konnte dagegen mit mehr Spieleleistung punkten, dafür war die Plattform mit PCIe 3.0 jedoch nicht mehr modern. Entsprechend war von vornherein klar, dass der Zen-2-Prozessor nur ein kurzer Abstecher gewesen ist.

AMDs Ryzen 5000 mit Zen 3 vereint die moderne Plattform mittlerweile mit der höchsten Spieleleistung und entsprechend handelt es sich um die aktuell beste Gaming-CPU und auch die beste Benchmark-Plattform. Der Ryzen 9 5950X und damit AMDs Flaggschiff wird von der Redaktion mit den Werkseinstellungen genutzt.

Abgesehen vom Prozessor hat sich bei der eingesetzten Hardware nichts geändert. Als Mainboard dient nach wie vor das Asus ROG Strix B550-E Gaming mit AMDs B550-Chipsatz. Der 32 GB große DDR4-Speicher setzt sich aus vier 8-GB-Modulen zusammen, die mit DDR4-3600 und optimierten Timings betrieben werden. Windows 10 20H2 sowie einige Spiele sind auf einer M.2-NVMe-SSD mit PCIe 4.0 installiert, andere dagegen müssen mit einer NVMe nach PCIe-3.0-Standard vorliebnehmen.

	Komponente
Prozessor	AMD Ryzen 9 5950X, nicht übertaktet
CPU-Kühler	Noctua NH-D15S (140 mm bei ~900 U/Min.)
Motherboard	Asus ROG Strix B550-E Gaming (BIOS: 1801)
Arbeitsspeicher	4 × 8 GB G.Skill TridentZ, DDR4-3600 16-16-16-32-1T, optimierte Sekundär-Timings, Single-Rank
Netzteil	Corsair AX1500i (1.500 Watt, semipassiv, 80Plus Titanium)
SSD	1 × Patriot Viper VP4100, 1 TB, NVMe PCIe 4.0 (OS und Spiele) 1 × Crucial P1, 1 TB, NVMe PCIe 3.0 (Spiele)
Gehäuse	Phanteks Enthoo Evolv X
Lüfter	2 x 140-mm-Lüfter, 900 U/Min. an der Vorderseite 1 x 140-mm-Lüfter, 900 U/Min. an der Rückseite

Sämtliche AMD-Grafikkarten wurden mit dem Adrenalin 21.1.1 getestet, die Nvidia-Beschleuniger mit dem GeForce 461.40.

Ab sofort mit Resizable BAR/SAM

AMDs Radeon-RX-6000-Grafikkarten unterstützen bereits PCIe Resizable BAR alias AMD Smart Access Memory (Test) und Nvidias GeForce-RTX-3000-Ableger werden im Laufe des März folgen. Und das ist auch gut so, denn in Benchmarks zeigt sich, dass das neue Feature vor allem in niedrigen, aber selbst in hohen Auflösungen einen Leistungsschub bringen kann. Das ist nicht in jedem Spiel der Fall und oft gibt es nur einen geringen Unterschied. In einigen Titeln im Parcours steigt die Framerate aber sogar mal um satte 20 Prozent an.

Aus den zwei Gründen hat sich die Redaktion dazu entschlossen, alle Grafikkarten – wenn diese kompatibel sind – im neuen Testparcours mit aktiviertem Resizable BAR zu testen. Das hat zur Folge, dass derzeit die Radeon RX 6800, die Radeon RX 6800 XT und die Radeon RX 6900 XT bereits mit dem neuen Feature laufen, die GeForce-RTX-3000-Karten dagegen noch ohne, da die dafür notwendigen BIOS-Updates und der Treiber noch fehlen. Um zu zeigen, zu was Resizable BAR in der Lage ist, wurde die Radeon RX 6800 XT mit und ohne SAM getestet.

Wenn Nvidia die fehlenden BIOS-Versionen und den Treiber bereitstellt, wird ComputerBase sämtliche Ampere-Modelle ebenfalls in diesem Modus testen.

Das Benchmark-Tool und die Messwerte

Die Performance der Spiele wird nach wie vor mit dem frei zur Verfügung stehenden Tool CapFrameX gemessen, das zur Leistungserfassung auf PresentMon setzt. Der wichtigste Datensatz sind wie gewohnt die bekannten Durchschnitts-FPS, als weiterer Messwert wird auf den Perzentil-Wert der Framerate zurückgegriffen. Das 0,2%-Perzentil wird in den meisten Fällen genutzt, da einige Spiele jedoch unter einer unregelmäßigen und nicht reproduzierbaren Frame-Ausgabe leiden, kommt in diesen das 1%-Perzentil zum Einsatz, bei dem die Ausreißer eine deutlich kleinere Rolle einnehmen. Dies ist in CoD: Cold War, Cyberpunk 2077 und F1 2020 der Fall. Die Ergebnisse der drei Spiele werden trotzdem in das 0,2%-Perzentil-Rating aufgenommen.

Die Grafikkarten und die Taktraten

Im neuen Testparcours werden für die Benchmarks ausschließlich Referenz- beziehungsweise Founders-Edition-Modelle genutzt, die nicht übertaktet sind und sich bezüglich der maximalen Leistungsaufnahme an AMDs und Nvidias Vorgaben halten. Das bedeutet, dass fast alle Custom-Designs mindestens gleich schnell oder ein wenig schneller als die hier getesteten Varianten sind. Groß sind die Unterschiede mittlerweile aber nicht mehr.

Zur besseren Leistungseinordnung gibt die folgende Tabelle die durchschnittlich erzielten Taktraten in Doom Eternal wieder. Diese werden in 3.840 × 2.160 bei maximalen Grafikdetails für 30 Minuten gemessen, der angegebene Schnitt zeigt aber nur die letzten 10 Minuten der Messreihe. Das Szenario ist sehr anspruchsvoll für die Grafikkarte, in den meisten anderen Testszenen fallen die Taktraten daher höher aus.

AMD	Nvidia
Radeon RX 580, 1.340 MHz	GeForce GTX 1060, 1.835 MHz
Radeon RX Vega 64, 1.329 MHz	GeForce GTX 1080, 1.772 MHz
Radeon RX 5500 XT, 1.812 MHz	GeForce GTX 1650 Super, 1.861 MHz
	GeForce GTX 1660 Super, 1.831 MHz
Radeon RX 5600 XT, 1.742 MHz	GeForce RTX 2060, 1.788 MHz
Radeon RX 5700, 1.643 MHz	GeForce RTX 2060 Super, 1.822 MHz
Radeon RX 5700 XT, 1.759 MHz	GeForce RTX 2070 Super FE, 1.890 MHz
	GeForce RTX 2080 Super FE, 1.839 MHz
	GeForce RTX 2080 Ti FE, 1.666 MHz
	GeForce RTX 3060 Ti FE, 1.884 MHz
Radeon RX 6800, 2.122 MHz	GeForce RTX 3070 FE, 1.905 MHz
Radeon RX 6800 XT, 2.151 MHz	GeForce RTX 3080 FE, 1.758 MHz
Radeon RX 6900 XT, 2.168 MHz	GeForce RTX 3090, 1.622 MHz
Taktraten-Durchschnitt nach 20 Minuten Aufheizen für weitere 10 Minuten in Doom Eternal (Ultra HD, maximale Details)