Grafikkarten 2021 im Test: Leistungsaufnahme moderner GPUs neu vermessen

Die Leistungsaufnahme ist ein wichtiger Faktor beim Kauf und damit auch im Test einer Grafikkarte. ComputerBase hat das Testverfahren umgestellt, um auf aktuelle Entwicklungen im GPU- und Monitorbereich zu reagieren und damit bessere Empfehlungen aussprechen zu können. Die neuen Ergebnisse sind in jedem Fall sehr interessant.

Auf den Spiele-Benchmarks liegt bei Grafikkarten-Tests und Kaufempfehlungen der Fokus, kein Thema stößt bei den Lesern auf mehr Interesse. Doch natürlich basiert das Urteil über eine Grafikkarte aus mehr als nur dem Blick auf die FPS. Lautstärke und Leistungsaufnahme sind ebenso zwei wichtige Faktoren bei einer GPU-Beratung und um letzteres geht es in diesem Artikel.

In den letzten Jahren gab es einige Entwicklungen, die einen Einfluss auf das Energieverhalten bei modernen Grafikkarten hatten: Monitore mit höheren Bildwiederholraten, Videos mit neuen Codecs, die in Hardware beschleunigt werden und neue Energiesparfunktionen haben neue Messverfahren erforderlich gemacht.

Neue Testszenarien, immer noch mit PCAT gemessen

Entsprechend hat die Redaktion Änderungen an den Tests vorgenommen, die ab sofort bei Grafikkarten-Tests zum Einsatz kommen und in diesem Artikel vorgestellt werden. Die Hardware, mit der die Leistungsaufnahme getestet wird, bleibt gleich – Nvidias PCAT-System stellt nach wie vor die beste Lösung mit recht detaillierten Ergebnissen für einen geringen Aufwand dar. Doch in welchen Szenarien PCAT im Detail eingesetzt wird, ändert sich.

Unangetastet bleiben die Messung des Idle-Verbrauchs mit einem und zwei Monitoren. Dasselbe gilt für die Videowiedergabe auf YouTube, die nach wie vor aus zwei Testreihen mit einem 2.160p60-Video und SDR sowie HDR besteht.

Neue 2D-Last: Verbrauch bei bewegtem Desktop-Inhalt

Trotzdem gibt es eine neue Messreihe, die den 2D-Modus betrifft. Denn der reine Idle-Modus und Videos sind nicht die einzigen Aufgaben, die ein Rechner abseits von Spielelast erledigen muss. Es wird schließlich auch mal am PC gearbeitet und im Internet gesurft und dabei ist die GPU-Last höher als wenn die Maus keinen Millimeter bewegt wird.

Das lässt sich beides nicht absolut realistisch simulieren, ansatzweise aber schon darstellen. Dazu wird im Test das Fenster der Windows-10-Systemsteuerung auf eine immer gleiche Größe gezogen und das Fenster dann abwechselnd im selben Rhythmus immer und immer wieder von links nach rechts bewegen. Abgesehen von der Fensterbewegung wird die GPU-Last durch das Andeuten der halbierten Fullscreen-Fenster von Windows 11 erzeugt. Als Auflösung für diesen Test kommt 2.560 × 1.440 zum Einsatz, die Bildwiederholfrequenz liegt bei 144 Hz. Damit muss die GPU mehr Pixel übertragen als mit 3.840 × 2.160 bei 60 Hz, wofür ein höherer Takt notwendig ist und so das Taktverhalten der GPU bei Teillast gefordert ist.

Bei diesem Test spielen Auflösung und Bildwiederholfrequenz eine wichtige Rolle, beim kompletten Idle-Modus dagegen nicht. Ob Full HD bei 60 Hz, Full HD bei 360 Hz, WQHD bei 144 Hz oder UItra HD bei 60 Hz, ist modernen GPUs egal. Alle Grafikkarten können den Takt dann noch maximal reduzieren. Ob dies auch noch bei den kommenden Displays mit Ultra HD und 144 Hz gelten wird, muss sich erst noch zeigen.

Neue 3D-Spiele-Testverfahren: drei Auflösungen und FPS-Limit

Die größten Änderungen betreffen den Spiele-Bereich. Bisher hat ComputerBase die Leistungsaufnahme bei Grafikkarten-Tests immer in drei verschiedenen Games ausschließlich mit Ultra-HD-Auflösung gemessen und mit dessen Durchschnitt und den Performance-Ratings dann das Performance-pro-Watt-Verhältnis für die drei Auflösungen Full HD, WQHD und Ultra HD berechnet. Während die Methode durchaus zuverlässige Messwerte und Ergebnisse erzeugt hat, war sie aus verschiedenen Gründen weit vom Optimum entfernt.

So rennen eigentlich alle Grafikkarten in hohen Auflösungen wie Ultra HD ins Power-Limit. Dadurch haben die drei verschiedenen Spiele eigentlich nie einen Unterschied gezeigt. Hinzu kommt: Wenn eine Grafikkarte in WQHD und vor allem Full HD weniger Energie benötigt, wurde das im Test schlicht ignoriert – obwohl das bei einigen Grafikkarten durchaus der Fall ist, wie das neue Testverfahren zeigen wird. Obendrauf kommt, dass das Performance-pro-Watt-Rating zwar immer aus dem Performancerating für die jeweilige Auflösung erstellt worden ist, doch eben immer nur mit der Leistungsaufnahme von der Ultra-HD-Messung. Und zu guter Letzt stellt das Rating zwar einen guten Schnitt aller Spiele dar, aber eben auch nur das. In den einzelnen Games verhalten sich die Grafikkarten eigentlich anders und passen damit nur bedingt zu den Watt-Messungen.

Alle drei Auflösungen bekommen eine eigene Messung

All diese Punkte geht das neue Testverfahren effektiv an. So wird die Leistungsaufnahme bei jeder Grafikkarte in den Auflösungen 1.920 × 1.080, 2.560 × 1.440 sowie 3.840 × 2.160 vermessen und mit diesem Wert dann auch das jeweilige Performance-pro-Watt-Rating erstellt. Und dadurch werden beide Schwachstellen bei den alten Messungen in einem Aufwasch behoben.

Mit maximal 144 FPS gibt es völlig neue Herausforderungen

Darüber hinaus gibt es auch in der Spiele-Sektion eine völlig neue Testreihe. Die Hauptmessung wird unabhängig von der Grafikkarte mit maximaler GPU-Last und entsprechend mit ungebremster Framerate durchgeführt. Das ist jedoch ein Szenario, das nicht für jeden Spieler zutrifft. Denn manche limitieren aus verschiedenen Gründen die FPS in Games, sei es durch einen FPS-Limiter oder durch VSync.

In einem solchen Szenario muss die GPU zeigen, wie gut sie zwar mit einer hohen, aber eben nicht mit maximaler Belastung zurechtkommt. Dann kommt es vielmehr darauf an, wie effektiv eine Grafikkarte den GPU-Takt und die Spannung reduzieren kann, um die verlangte Framerate zu erzielen. Schnelle Modelle sind bei dieser Messung entsprechend deutlich mehr gefordert, während langsame womöglich gar nicht davon betroffen sind – da die verlangte Framerate ohnehin nicht erreicht wird. Neben dem reinen Messergebnis gibt es ein weiteres Diagramm, das sich der Energieeffizienz (Performance pro Watt) bei limitierter Framerate annimmt.

Um den Trend höher werdender Bildwiederholfrequenzen gerecht zu werden, limitiert ComputerBase die Framerate unabhängig von der Auflösung auf 144 Hz. Wenn eine Grafikkarte mehr Bilder pro Sekunde erzielen kann, wird sie entsprechend eingebremst und muss dann für ein gutes Testergebnis Takt und Spannung möglichst weit reduzieren. Ist eine Architektur nicht so effektiv darin, wird das Messergebnis entsprechend schlecht ausfallen.

Doom Eternal eignet sich perfekt für Messungen

Die Spiele-Messungen werden aus verschiedenen Gründen allesamt mit Doom Eternal durchgeführt. Ein Grund dafür ist, dass sich an der technischen Seite des Shooters nach dem Raytracing-Update vermutlich nichts mehr ändern wird und die Ergebnisse entsprechend robust sein werden. Ein anderer ist, dass Doom Eternal kein Problem damit hat, schnelle Grafikkarten selbst in 1.920 × 1.080 gut zu fordern. Bei High-End-Modellen gibt es ebenfalls noch eine hohe, wenn auch nicht mehr unbedingt eine maximale GPU-Auslastung. Hinzu kommt, dass das Spiel hohe Frameraten bietet und sich daher für die Messreihe mit limitierter Framerate gut eignet. Zusätzlich ist anzumerken, dass sowohl AMD- als auch Nvidia-GPUs gut mit dem Doom Eternal zurechtkommen und eine vergleichbar hohe Performance erzielen.

Doom Eternal wird durchweg mit dem Ultra-Nightmare-Preset und damit den maximalen Grafikdetails getestet – Raytracing und DLSS bleiben jedoch ausgeschaltet. Die Frameraten werden aus den normalen GPU-Benchmarks des Spiels entnommen, die für den jeweiligen Testparcours aktuell sind. Zu diesem Zweck lassen sich die Benchmarks gut aus dem Test der GeForce RTX 3070 Ti entnehmen, die fehlenden Tests mit der Radeon RX 6600 XT aus dem entsprechenden Artikel der AMD-Grafikkarte. Wird der Testparcours in Zukunft erneuert, gelten entsprechend die neuen Messwerte.

Auch wenn das neue Testverfahren viele Schwachstellen angeht und behebt, kommt quasi zwangsweise eine neue hinzu. Da die Leistungsaufnahme nur in einem Spiel gemessen wird, gelten die Werte lediglich für Doom Eternal. Erfahrungsgemäß fallen die Messwerte in anderen Titeln quasi gleich aus, jedoch gilt das nur für die Tests mit unlimitierter Framerate – die auf 144 FPS limitierten Ergebnisse fallen in anderen Games dagegen sehr unterschiedlich aus. Das ist aber ein Nachteil, der gegenüber den zahlreichen Verbesserungen beim neuen Testverfahren regelrecht klein ist und daher in Kauf genommen wird.

Mit Windows 11 in die Zukunft

Ebenso neu ist das Betriebssystem, denn anstatt auf Windows 10 wird bei den Leistungsaufnahme-Messungen bereits Windows 11 genutzt. Das neueste Microsoft-Produkt ist zwar offiziell noch nicht fertig entwickelt, doch bereits in einem brauchbaren Zustand und eben auch die Zukunft. Das nächste reguläre neue Grafikkarten-Testsystem, dessen Überarbeitung noch im Laufe dieses Jahres erfolgen wird, setzt ebenso auf Windows 11. Bei den Treibern kommen der GeForce 471.68 beziehungsweise der Adrenalin 21.30.11.01 und damit der über Windows Update ausgelieferte AMD-Treiber für Windows 11 zum Einsatz.

Alle Änderungen im Überblick

Neuerung respektive Änderung	Grund
Windows-Desktop
Neuer Test: Fensterbewegung auf dem Desktop	Simuliert „Desktop-Last“, kompletter Idle-Modus nur selten realistisch
Spiele-Last
Messungen unter Ultra HD und WQHD sowie FHD	Manche Grafikkarten brauchen bei weniger Pixeln weniger Watt
Performance-pro-Watt-Rating bezieht sich auf Messung pro Auflösung	Genaueres Rating bei Auflösungen unter Ultra HD
Rating bezieht sich nur noch auf ein Spiel	Rating gilt wirklich nur für ein Spiel und stellt keinen allgemeinen Durchschnitt dar, der Ergebnisse verfälschen kann
Messungen mit 144-FPS-Limit pro Auflösung	Simuliert FPS-Limit oder VSync, Last abseits von Volllast erfordert gutes Energiemanagement
Windows 11	Wechsel auf neues Betriebssystem für die Zukunft
Wechsel auf Core i9-10900K	Mehr CPU-Leistung für niedrige Auflösungen, Resizable BAR