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Stellaris im Leistungs-Check: Verbessert Patch 3.0 die Performance?

Der neue Stellaris-Patch 3.0 verspricht eine Verbesserung der Performance. Doch halten die Aussagen der Patch-Notes einem analytischen Test stand?

von Dominik Winkler,
19.04.2021 12:55 Uhr

Hat der Stellaris-Patch 3.0 die Performance verbessert? Hat der Stellaris-Patch 3.0 die Performance verbessert?

Für den neuen Stellaris-Patch 3.0 verspricht Paradox abermals eine verbesserte Endgame-Performance, weil Planeten-Bevölkerungen irgendwann an eine Obergrenze stoßen und nicht weiter wachsen. Das soll den Prozessor entlasten - aber stimmt es auch? Wir prüfen die Prformance von Stellaris im Benchmark-Test. Mehr über Michas Erfahrungen mit dem Nemesis-DLC lest ihr in seinem Artikel:

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Bevor wir Aussagen über den Performance-Unterschied von Stellaris in den Versionen 2.8.1 und 3.0.1 erörtern können, gilt es, die Rahmenbedingungen zu definieren. Getestet wird mit einem optimierten Prozessor und Arbeitsspeicher mit Alltagseinstellungen: Es kommt ein Ryzen 7 1700 8c/16t @3,5 GHz auf einem Asus Prime X370-Pro als Mainbord zum Einsatz. Der Arbeitsspeicher besteht aus 4x 8 GiB DDR4 3200MHz mit den Timings 16-18-18-38 und einer Command-Rate von 2T. Als Grafikkarte nutzen wir eine Zotac Amp GTX 1080, die mit Werkeinstellungen betrieben wird. Das Spiel ist auf einer SATA-SSD installiert.

Die allgemeine Konvention für Spielebenchmarks sieht eine Testzeit von 20 Sekunden vor. Stellaris ist jedoch ein sehr umfangreiches und im Vergleich zu anderen Titeln eher gemächliches Spiel, sodass ein Zeitintervall von 20 Sekunden zu knapp erscheint. Für diesen Leistungsvergleich wählen wir daher eine Benchmark-Zeit von 120 Sekunden. Dank des längeren Zeitintervalls lassen sich auch unterschiedliche Ingame-Ereignisse berücksichtigen.

Der Autor
Dominik Winkler liebt es sich in komplexe Sachverhalte einzuarbeiten. Gerade deshalb stoßen Paradox-Spiele bei Ihm auf eine hohe Beliebtheit. Er kann sich noch gut an ein Interview der GameStar mit den Entwicklern erinnern, bei dem Letztere versicherten, dass die Ressourcen-Nutzung gelungen sei. Dem entsprechend ist ein Leistungsvergleich zwischen zwei Spielversionen mehr als angebracht. Dominik ist ein großer Fan von den Paradox(-Development) Spielen, denn keine anderen Spiele verstehen es bei einem solchen Umfang, derartig viele interessante Geschichten zu erzählen.

Der Benchmark findet auf der Galaxiekarte statt, mit der Spielgeschwindigkeit sehr schnell. Um eine höchst mögliche Übereinstimmung der Testszenen zu erreichen, wird während der Messung keine Eingabe getätigt. Mit dem Beenden der Pause-Funktion startet der Benchmark. Bevor die eigentliche Messung beginnt, findet zunächst eine Aufwärmphase statt, die in der Ausführung mit dem Benchmarkablauf übereinstimmt, jedoch nicht nach zwei Minuten aufhört, sondern rund 10 Minuten andauert.

Wir verwenden einen Endgame-Spielstand mit dem Startdatum 20. September 2427. Dieser Spielstand wurde für eine normale Partie erstellt, ohne die Absicht, die Hardware durch gewisse Einstellungen in die Knie zu zwingen. Um Unterbrechungen des Spielflusses zu vermeiden, werden alle automatischen Pausierungen deaktiviert. Gleiches gilt für die automatische Speicherfunktion. In dem Video bleibt das On-Screen-Display eingeblendet, für die Messungen wird es jedoch deaktiviert, da es die Leistung etwas beeinflusst.

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Es wird zunächst die Prozessorperformance ermittelt. Dies erfolgt in der Auflösung 720p um dem Grafikarten-Limit zu entgehen. Es sind alle grafischen Einstellungen maximiert bis auf Multi-Sampling und Bloom.

Im Anbetracht der grafischen Einfachheit des Spiels wird für den Grafikkarten-Benchmark unmittelbar die Auflösung UHD ausgewählt. Für den Grafikkartentest wird das Multi-Sampling und der Bloom-Effekt ebenfalls auf die höchste Stufe angehoben. Liegt auch in dieser hohen Auflösung ein Prozessor-Limit vor kann auf das Erfassen von geringeren Auflösungen verzichtet werden.

Für das Anfertigen der Messwerte kommt das Tool CapFrameX zum Einsatz. Dieses zeichnet sich durch eine sehr hohe Vielseitigkeit aus. So kann ein Overlay im Spiel angezeigt werden und mittels Tastendrucks lässt sich der umfangreich einstellbare Benchmark starten. Nachdem der Benchmark abgeschlossen wurde, kann dieser mit weiteren Messungen im Tool, unter der Beachtung von unterschiedlichen statistischen Größen, verglichen werden. Auch eine Übergabe der Daten an Excel ist möglich.

Ein Benchmark besteht aus drei einzelnen Messungen, sodass sich unter anderem die Durchschnitts-FPS sehr zuverlässig bestimmen lassen.

Im späteren Verlauf einer Partie toben nicht nur große Kriege, auch die Bevölkerung der Planeten wächst immer weiter. Mit Patch 2.6 hat Paradox den Update-Rhythmus der Pops verlängert: Statt wöchentlich wird ihr Zustand seitdem nur noch einmal im Monat erneuert, was den Prozessor stark entlastete. Im späteren Verlauf einer Partie toben nicht nur große Kriege, auch die Bevölkerung der Planeten wächst immer weiter. Mit Patch 2.6 hat Paradox den Update-Rhythmus der Pops verlängert: Statt wöchentlich wird ihr Zustand seitdem nur noch einmal im Monat erneuert, was den Prozessor stark entlastete.

Statistische Größen - eine kurze Erklärung

Ein weiterer Vorteil von CapFrameX ist die Tatsache, dass der verwendete Berechnungsansatz auf der Internetseite nachvollziehbar erläutert wird. So verwendet das Tool anstelle des oft als »99th-perzentile Wert« bezeichnete statistische Größe die exakte mathematische Bezeichnung: das p1-Perzentil.

Ein Beispiel: Eine Messreihe beinhalte 100 Elemente und dem p1-Perzentil sei der Wert 42 zugeordnet. Dies Bedeutet, dass 99% der Elemente größer als 42 sind. Eine weitere Messreihe enthalte ebenfalls 100 Elemente und nun sei dem p99-Perzentil den Wert 42 zugeordnet. Dies Bedeutet, dass 1% der Elemente größer als 42 sind.

Ein p99-Perzentil ist dementsprechend immer größer als der Durchschnittswert einer Menge.

Diagrammwahnsinn

Neben den oben aufgeführten Versionen von Stellaris stellt sich zudem die Frage, ob sich der Kauf des Nemesis-DLC auf die Performance des Spieles auswirkt. Sodass dies ebenfalls untersucht wird. In den Diagrammen sind die Bezeichnungen »CPU«, »UHD«, »301-CPU«, »301-UHD« und »Nemesis-CPU« vorzufinden.

  • Die Beschreibung »CPU« und »UHD« symbolisieren hierbei den Prozessorbenchmark und den Grafikkartenbenchmark in der Spielversion 2.8.1 mit allen bis dahin käuflichen DLCs.
  • Dementsprechend ergibt sich die Bezeichnung mit der Vorsilbe »3.0.1«: Hier sind ebenfalls alle DLCs ausschließlich des neu erschienenen Nemesis-Addons aktiviert.
  • Mit dem Präfix »Nemesis« ist schließlich der Benchmark mit allen DLC's gekennzeichnet.

Mittlerer GPU Takt 1900MHz Mittlerer VRAM Takt 5000MHz in UHD Mittlerer GPU Takt 1900MHz / Mittlerer VRAM Takt 5000MHz in UHD

Betrachtet man nun die obigen Diagramme, fällt schnell auf, dass in beiden Spielversionen selbst in der hohen Auflösung UHD der Prozessor limitiert.

Interessanterweise ist es den Entwicklern gelungen, sowohl die durchschnittlichen FPS als auch die p1-Perzentil-FPS mit der neueren Spielversion anzuheben. Durch die dargestellten p1-Perzentile, in Kombination mit den Durchschnitts-FPS, kann bereits auf die »Smoothness« des Spieles geschlossen werden: Je dichter die Werte sich annähern, desto flüssiger das Spielgefühl.

Auf eine weitere Messung in UHD wurde infolge des vorhandenen Prozessorlimits bewusst verzichtet.

Frametimes und FPS

Balkendiagramme sind schön, da sie eine schnelle Übersicht über die jeweilige Leistung in einem Spiel liefern. Jedoch kaschieren sie wichtige Informationen, die aus einem Frametime-Diagramm entnommen werden können und für die Spieler interessant sein könnten.

Für Frametimes gilt: Je kleiner der Wert, desto mehr FPS.

Die Frametimes in Millisekunden ergeben sich unmittelbar aus dem folgenden Zusammenhang: 1000/FPS, ein Beispiel: In einem Spiel werden 50 FPS erreicht, mit obiger Formel folgt eine Frametime (=Bildberechnungszeit) von 20ms.

In den unten dargestellten Diagrammen sind die Frametimeverläufe über die gesamte Messzeit von 360 Sekunden, der Benchmarks »CPU«, »301-CPU« und »Nemesis-CPU« zu sehen. Bei näherer Betrachtung fällt auf, dass im Diagramm »CPU« die Spikes im Graphen häufiger auftreten als in den anderen beiden. Die Spikes in den Benchmarks der Version 3.0.1 sind jedoch höher als in dem Diagramm der Version 2.8.1, sodass die Ruckler stärker wahrnehmbar sind, aber seltener auftreten.

Nicht zuletzt illustrieren folgende Bilder die Prozessorauslastung und den FPS-Verlauf (mehr ist wieder besser) über die gesamte Messzeit. Die rote Linie zeigt die maximale Thread-Auslastung des Prozessors und die orangefarbene die gesamte CPU-Auslastung.

Während einer Partie wird nur ein Thread maximal ausgelastet, die restlichen jedoch nur zwischen ca. 10% und 20%. Dieser Umstand lässt sich auch im obigen Video nachvollziehen. Es muss jedoch beachtet werden, dass das sich die Auslastungsdaten im Video von den Auslastungen im Benchmark infolge der Aufnahme unterscheiden. Dennoch ist ersichtlich, dass die Hauptlast des Spiels auf einem Thread liegt.

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