Die traurige Wahrheit zu Grafikkarten, Auflös...

...ungen und Framerates



Bestimmt hat es schon fast jeder, der sich in letzter Zeit mit Gaming-Hardware im Allgemeinen und Grafikkarten im Speziellen in Foren beschäftigt hat, so etwas gelesen:


Ich will eine Grafikkarte haben, die für 2160p60 reicht. Die Graka soll mindestens 2560p144 schultern können. Grafik ist mir nicht wichtig, ich will 144FPS überall. Die Karte taugt ja nicht mal für 1080p30. Ich möchte in Max1080p zocken.



Jetzt kommt die traurige Wahrheit:
Alles das, was ihr da gerade gelesen habt, ist völlig unlogischer, theoretisch wie praktisch vollkommen nutzloser Schrott. Und das auf so vielen Ebenen, dass es echt schwierig ist, alle aufzuzählen. Und wie sollte es sein, natürlich sind sie mit einander verwoben. Daher bzw. trotzdem, erst einmal ein Inhaltsverzeichnis:

1. Maximum und Minimum sind Entwicklerwillkür
   
2. Man kriegt alles klein oder nahezu alles groß
   
3. Framedrops (und VRR) sind nicht zu verachten
   
4. Es gibt mehrere Arten von Auflösung, Render- und Ausgabeauflösung, und außer "höher ist besser" ist an der Thematik wenig leichtes dran
   
5. Native Auflösung ist gar nicht mal so wichtig
   
6. Es gibt so etwas, was sich CPU-Limit nennt
   
7. Man muss sich nicht quälen (Sonderform Investment Bias)
   
8. Grafikkarten sind immer zu langsam
   
9. Keine Auflösung hat spezifische Arbeitsspeicher-Anforderungen
   
10. Grafik und Bildqualität sind etwas völlig anderes
    
11. 4K-Support und so was gibt es nicht
    
12. Bestimmte Spiele haben unterschiedliche Flüssigkeitswahrnehmungsgrenzen.

Jedes dieser Kapitel ist knapp gehalten, manche enthalten Verweise auf andere, die Reihenfolge folgt keiner sonderlichen Logik. Kann sein, dass man um das hier wirklich zu verstehen, daher in unterschiedlichen Richtungen mehrmals lesen muss. Je nach persönlichem Hintergrund kann es sein, dass einem nur ein Bruchteil davon etwas sagt. Darüber sollte man sich aber nicht allzu viele Gedanken machen, denn schließlich reichen auch nur wenige dieser Punkte schon völlig aus, um die traurige Wahrheit zu belegen. Ah, und es gibt sicherlich noch viel mehr Gründe, wieso die traurige Wahrheit wahr ist. Die werden dann vielleicht noch ergänzt werden. Anlass für den Artikel ist übrigens wenig überraschend ein Forenposting, das von jener geschilderten Art war. Irgendwann läuft das Fass halt über...

1. Was ein Spieler in einem Spielemenu an Einstellungen präsentiert bekommt, hat in der Regel nur zum Teil technische Gründe. Im Großen und Ganzen könnte man zu einem Spiel zwei komplett unterschiedliche Grafikoptionsmenus anbieten. Genau, wie man zu einer Küche samt Küchenpersonal auch zwei komplett unterschiedliche Speisekarten anbieten könnte, man würde quasi zwei Restaurants schaffen. (der Vergleich ist besser, als man vielleicht auf den ersten Blick meinen könnte, darüber nachzudenken lohnt sich!)

Doch was heißt das jetzt genau, dass das alles Entwicklerwillkür ist? Enthält ein Menü zum Beispiel den Punkt Sichtweite und die Einstellungen niedrig, mittel und hoch, dann verstecken sich dahinter Zahlen Entfernungsangaben, zum Beispiel ein Kilometer, zwei Kilometer und drei Kilometer. Sind die überschritten, verschwinden die Objekte (bzw. die Variante der Objekte, die dann überhaupt noch dargestellt wird, aber das ist ein anderes Thema) im Nebel oder ploppen weg oder was auch immer. Da könnte man jetzt aber auch ein Feld statt dessen anbieten, indem man einfach selber eine Zahl eintippen kann---und wenn die dann 3872 eintippt, dann benötigt das Spiel in manchen Situationen plötzlich viel mehr Performance. (Kapitel #2)


Sehr, sehr viele Effekte und Einstellungen sind im Endeffekt nur Zahlen. Zum Beispiel Ausgabe- und Renderauflösung bzw. deren Verhältnis, was dann ResolutionScale genannt wird. (Kapitel #4) Neben der reinen Distanzdarstellung, der FarClippingPlane, gibt es auch noch die NarrowClippingPlane, den LOD-Faktor und so weiter, die allesamt beeinflussen, wie früh ein Teil der Spielwelt in welcher Form angezeigt wird. Und nach ganz vieles mehr.

Also, Min und Maximum sind Willkür und existieren streng genommen nicht. Vom Spiel vorgegebenes Min und Maximum sind sehr spielespezifisch, daher sind auch verallgemeinernde Aussagen in diesem Kontext Unfug. Auch wenn nette Ansätze enthalten sind, gilt dies auch für die zentrale Aussage aus diesem Artikel hier: http://www.pcgameshardware.de/Scree...-muessen-es-immer-Ultra-Details-sein-1075244/

2. Grafikkarten haben unterschiedlich viel Power, das ist klar. Aber für jede Grafikkarte, gibt es eine Aufgabe, die sie überfordert (man könnte auch sagen: Sie sind immer zu langsam, Kapitel #8) und für fast jede eine, die sie so gar nicht fordert. Ein leichter Weg eine Grafikkarte zu überfordern, ist ihren Arbeitsspeicher zu überfüllen. Damit kommt keine Karte wirklich klar und die Performance geht den Bach runter. Dieser Weg ist zwar leicht, aber nicht immer einfach, da nicht mit jedem Spiel möglich. Zwar kann man eigentlich bei jedem Spiel die Anforderungen in die Höhe schrauben (Kapitel #1), aber nicht immer geht füllt das ihren Arbeitsspeicher. (Kapitel #9) Oft hilft der Weg, die Renderauflösung in die Höhe zu schrauben. (Kapitel #4)

Einer Karte alles zu ermöglichen geht, indem man die Einstellungen (Kapitel #1) künstlich senkt. Eine Sichtweite von Null sollte dafür in der Regel reichen. Ist das spielbar? Nein. Mit quasi Null spielbar? Schon eher.

Des weiteren stellt sich die Frage, wann denn nun eigentlich eine Karte als stark genug gilt, wann kann man sagen, die Karte packt 2160p60 oder packt 2160p60 nicht? (Kapitel #3, Kapitel #12, Kapitel #1)

3. Was bedeutet, dass ein Spiel mit X FPS läuft? Es läuft im Durchschnitt mit so vielen Bildern die Sekunde, es läuft immer mit mehr als X Bildern pro Sekunde, es läuft an manchen Stellen mit etwa X Bildern pro Sekunde? Das alles ist gar nicht so leicht. Dazu stellt sich die Frage der Praxisrelevanz. Mit einem Bildschirm mit VariableRefreshRate, vermarktet als G-SYNC oder FreeSync, merkt man nicht, ob ein Spiel gerade mit 60, 59, 55 oder 62 FPS läuft. Des weiteren ist gar nicht mal klar, ob damit manche Szenen oder alle Szenen gemeint sind, vielleicht sind das ja sogar Szenen, die man fast als Szenen aus verschiedenen Genres bezeichnen könnte? Das stellt einen dann vor andere praxisrelevante Bewertungsprobleme. (Kapitel #12)

4. Ein Bildschirm hat eine native Auflösung. (Kapitel #5), eine Ausgabeauflösung. Darüber hinaus können Spiele eine Renderauflösung haben. Sind beide identisch, wird gerne von "das Spiel läuft in nativer Auflösung" gesprochen. Nun gibt es aber einen Hack namens Downsampling, der einem Spiel einen Monitor mit einer anderen nativen Auflösung vortäuscht, weshalb dann das Spiel im Menu (Kapitel #1) einem andere Auflösungen anbietet. Als was ist das jetzt zu bezeichnen? Das ganze geht auch ohne Hack über das Spiel- oder Treibermenu und wird dann SSAA oder Resolution Scale genannt. Na, schwirrt schon der Kopf?

Dann sollte man sich auf eine Enttäuschung gefasst machen, denn das Thema ist noch viel tiefer und befasst sich mit den Grundlagen, wie (3D-)Spiele funktionieren und insbesondere mit den Themen Rasterization und AntiAliasing. Dazu gibt es viele Grundlagenartikel in Netz und Print.

-PCGH: So funktioniert ihr Computer
-https://alt.3dcenter.org/artikel/anti-aliasing/
-alles, was mit diesem Artikel zusammenhängt: https://de.wikipedia.org/wiki/Bildsynthese

Was als Fazit entsteht: Ganz so einfach ist das mit den Auflösungen nicht, zumindest sorgen höhere Auflösungen an jeder Stelle aber für mehr oder zumindest gleich viel Bildqualität. (Kapitel #10) Man kann quasi jede beliebige Zahl (Kapitel #1) für die Renderauflösung einsetzen und mit ihr verändert sich sehr vieles, aber nicht alles. (Kapitel #6)

5. Bestimmt hat fast jeder, der bis zu dieser Stelle gekommen ist, schon einmal den Tipp gehört, dass außer der nativen Auflösung, also die, mit dem ein LCD seriös beworben wird, nichts das wahre ist. Jetzt wird diese Welt ein wenig erschüttert: Texte werden in Programmen nahezu immer in sehr viel höheren Auflösungen als der nativen gerendert und genau das hilft oft. (Kapitel #4) Und manche Inhalte, zum Beispiel ein einfarbiges Bild, profitieren gar nicht von einem Betrieb in nativer Auflösung. Der Unterschied zwischen nativer und skalierter Auflösung nimmt darüber hinaus mit steigender nativer Auflösung, bedeutend ab.

6. Egal, was man anstellt, es gibt Spiele, deren Framerate aus irgendwelchen Gründen (schlechte Multicoreoptimierung, schlechte Optimierung allgemein, einfach viel zu berechnen) von der im Rechner verbauten CPU abhängig ist. Das kann ab und durch Einstellungen (Kapitel #1) entschärft werden, allerdings nur durch manche und so klar durch welche ist das auch nicht immer. Und es gibt immer ein Framerate X, (was auch immer das genau sein soll, Kapitel #3) die in einem bestimmten Titel mit der stärksten erhältlichen CPU in bestimmten Einstellungen maximal erreichbar ist. Wenn man nun von einer Grafikkarte verlangt überall mehr als X zu leisten, dann ist das unerfüllbar und somit eine ziemlich hirnrissig-realitätsferne Idee.

7. Keine Grafikkarte kann alles (Kapitel #1, Kapitel #6, Kapitel #8) und nur, weil man für sie Geld ausgegeben hat oder ausgeben will, muss sie auch nicht alles leisten können. Man kann auch mal etwas herunterregeln, besonders, wenn der Rest stimmt (Kapitel #5) oder einen Titel hinaus schieben. Manche Titel können auch gar nicht gut laufen. Macht euch nicht verrückt!

Hier ist der in Kapitel #1 kritisierte Titel übrigens stark: http://www.pcgameshardware.de/Screenshot-Vergleich-Thema-208242/Specials/Warum-muessen-es-immer-Ultra-Details-sein-1075244/

8. Egal, wie schnell eine Grafikkarte ist, man kann sie ausbremsen. (Kapitel #1, Kapitel #2) Eine hohe Auflösung ist immer NiceToHave (Kapitel #4) bringt manchmal (Kapitel #5) aber gar nicht so viel. (Kapitel #5) Wäre sie super schnell, viel zu schnell, dann könnte sie außerdem in einen Stromsparmodus wecheln, was auch cool wäre.

9. Hier folgen nur Verweise auf andere Kapitel (Kapitel #4, Kapitel # 1, Kapitel #2) und auf das herausragende Werk von HisN:

https://www.computerbase.de/forum/showthread.php?t=636865

10. Optik besteht aus unterschiedlichen Teilgebieten, Grafik, Bildqualität und Stil. Letzteres ist sehr subjektiv, aber an manchen Punkten dann doch überraschend objektivierbar (Stichwort Leveldesign), zweiteres klingt sehr objektiv, kümmert es sich doch um Dinge wie Weichheit, Schärfe und so weiter, ist aber doch subjektiver (des weiteren hat der Begriff Schärfe ganz unterschiedliche Bedeutungen. Grafik umfasst dann Dinge wie Effekte und Beleuchtung, manch einer würde aber auch Texturen dazu zählen. Das ist aber schwierig, man könnte sie auch der Bildqualität hinzuschlagen. Wer sich mit der Technik des 3D-Renderings auskennt, (Kapitel #4) wird verstehen, wieso.

Wichtig: Auflösung (Kapitel #4) ist das, wovon die Bildqualität stark geprägt wird. Sehr niedrige Renderauflösung bedeutet quasi automatisch schlechte Bildqualität. Was sehr niedrig ist, ist natürlich schwer zu sagen...

11. Viele Entwickler sprechen gerne davon, dass ein Spiel 4K-Support hat, 4K-optimiert ist oder 4K-Texturen hat. Nur hinter letzterem steckt etwas wirklich technisches, allerdings ist auch dort die Aussagekraft gering, es fehlt nämlich die Angabe, auf welche Fläche diese Texturen aufgetragen werden. Das wäre etwa so, wie wenn man sagen würde, dass ein Gericht acht Gramm Salz enthält, man aber sonst nichts darüber weiß. (wie viel wiegt das Gericht, ist es süß, ...) Des weiteren hat dieses 4K nichts mit dem zu tun, was UHD oder auch 2160p genannt wird und auch nichts mit DCI-4K... (übrigens ein leidiges Thema)

...dazu muss man mal wieder etwas über die Technik des 3D-Renderings verstehen. (Empfehlung in Kapitel #4)

4K-Support würde bedeuten, dass die Auflösung 4K als Aufgabeauflösung (Kapitel #4) anwählbar ist. Oder würde es das? Vielleicht auch nur als Renderauflöung oder vielleicht auch gar nichts...

...4K-optimiert ist sogar noch wager. Weg mit diesen unnützen Begriffen!

12. Auch das ist ein sehr komplexes Thema und es gibt seitenweise Abhandlungen dazu. Egal: Jeder wird hoffentlich glauben, dass wenn man einen Racer oder einen WalkingSim spielt, nicht die gleiche Anzahl an Bildern pro Sekunde zwingend notwendig ist. Und dass auch nicht genau unabhängig von einer Person überhaupt festzustellen ist, wie diese Zahl aussehen müsste.