Beim Kampf um den Grafikthron geht es zu wie im Endspiel bei der Reise nach Jerusalem: Während einer der beiden Konkurrenten Nvidia und AMD gerade Platz nimmt, hechelt der andere bereits außenrum und wartet auf seinen Einsatz, sich als nächstes setzen zu dürfen. Ein ständiger Platzwechsel also…

Mit seinem neuen, „Kepler“ genannten Grafikchip ist nun Nvidia an der Reihe, sich für die nächste Zeit die verdiente Krone aufzusetzen und damit die Vorherrschaft auf dem GPU-Markt zu übernehmen. Der Nachfolger der Fermi-Generation und Konkurrent zu AMDs 7970 verspricht nicht nur eine extrem gesteigerte Leistung, sondern auch eine effizientere Leistungsaufnahme, was ihn insbesondere auch für spieletaugliche und dünnere Notebooks interessant macht. Wir haben uns nun vor Ort in San Francisco das neue Flaggschiff GTX 680 zeigen lassen und ein Testmuster für’s Hardware-Labor mitgebracht…

Nvidia Geforce GTX 680

Welch wichtigen Schritt die neue Kepler-Generation in der Firmengeschichte von Nvidia darstellt, ist spätestens daran zu erkennen, dass erstmals nicht nur einschlägige Hardwarejournalisten zur Enthüllung nach San Francisco geladen waren, sondern auch ausgewählte Spielemagazine wie gamona. Kein Wunder, sind doch immer hardwarehungrigere Spiele der treibende Motor im sich unablässig drehenden Rad der Grafikkartenentwicklung.

Nvidia Geforce GTX 680 - Nvidia stellt vor: die schnellste Grafikkarte der Welt

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Auf dem GeForce Editor's Day in San Francisco stellte Nvidia das neue Flaggschiff GTX 680 vor.
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Dem entsprechend ebenfalls vor Ort waren etliche namhafte Spieledesigner, die auf der Bühne von den neuen Möglichkeiten der GTX 680 und ihren Funktionen schwärmen durften. Epic-Chef Mark Rein persönlich etwa zeigte seinen mittlerweile einen Jahr alten „Samaritan“-Trailer, der die Leistungsfähigkeit der aktuellen Unreal Engine unter Beweis stellt. Damals noch auf drei parallel arbeitenden GTX-580-Karten, dem bislang schnellsten Gaul im Nvidia-Stall, wird zukünftig nur noch eine GTX 680 benötigt, bei höherer Grafikqualität und deutlich geringerem Stromverbrauch.

Unreal Engine 3 - Samaritan Demo

Verantwortlich dafür ist in erster Linie die durch das 28-nm-Verfahren stark erhöhte Anzahl der GPU-Cores. Im Vergleich zur GTX 580 verfügt das Herzstück der GTX 680 über die dreifache Menge Kerne, die Taktfrequenz hat sich ebenfalls auf knapp über 1.000 MHz deutlich erhöht. Über den Daumen gepeilt bedeutet das nach Aussage von Nvidia die doppelte Performance pro verbrauchtem Watt. Laut Nvidia soll dies eine Leistungssteigerung von etwa 50% bei aktuellen Topspielen wie Crysis 2 oder Dirt 3 bringen, knapp an die 100% gar bei Battlefield 3.

Nvidia Geforce GTX 680 - Nvidia stellt vor: die schnellste Grafikkarte der Welt

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Und so sieht sie aus.
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GPU-Boost

Zentrales Feature der 6er-Reihe für mehr Leistung ist der so genannte GPU-Boost. Eine ähnliche Technik setzt AMD bereits in seiner letzten Kartengeneration ein. Dabei wird die Taktfrequenz des Grafikprozessors dynamisch an die gerade benötigte Leistung angepasst.

Verwendet der Nutzer gerade Office-Anwendungen oder spielt er grafisch anspruchslose Flashspielchen, läuft die Karte sozusagen im „Energiesparmodus“ auf dem sog. Basistakt. Wird mehr Power benötigt, taktet sich die Karte automatisch hoch, sodass selbst hardwarehungrige Spiele wie Skyrim oder Batman: Arkham City flüssig und in bestmöglicher Grafikqualität laufen.

Um wie viel ist dabei nicht festgelegt: Die zusätzliche MHz-Wucht bemisst sich an einer Vielzahl von Faktoren wie der benötigten Leistung, der Umgebungstemperatur, der individuellen Beschaffenheit der Karte usw. Aus diesem Grund verkneift sich Nvidia auch genau Angaben, wie hoch dieser Boost-Takt ausfällt – unsere Messungen pendeln sich bei einem Wert um 1.110 MHz ein.

Overclocker brauchen deshalb aber keine Angst haben, die Karte mache sie und ihr Hobby überflüssig. Im Gegenteil: Boost-Clock und Übertakten gehen Hand in Hand. Wer der Taktfrequenz seiner Grafikkarte den Nachbrenner per Overclocking anlegt, erhöht gleichzeitig Base- und Boost-Clock in einem bestimmten Verhältnis.

Schneller, besser, schöner

VSync

Auch beim VSync hat Nvidia wichtige Verbesserungen vorgenommen. VSync verhindert allgemein, dass die Karte nur halb fertig berechnete Teilbilder ausgibt, was zum unschönen „Tearing“ führt. Das Problem daran: Um Tearing zu vermeiden, vermindert VSync automatisch die Bildwiederholfrequenz – in der Regel in relativ großen Schritten, was zu einem merklichen „Stottern“ führen kann.

Nvidias neue Technik des adaptiven VSync verhindert dieses Stottern, indem es die Bildwiederholfrequenz in vielen kleinen Zwischenschritten an den jeweils bestmöglichen Wert anpasst. Die bei schnellen „Kamerafahrten“ häufig vorkommenden kurzen Hänger, wie man sie gelegentlich in Spielen beobachten kann, fallen auf die Weise weit weniger ins Gewicht.

Kantenglättung TXAA

Neben höheren Auflösungen bei Bild und Texturen und höherer Leistung, sind vor allem schnellere und effektivere Techniken zur Kantenglättung maßgeblich für eine bessere Grafikqualität. Nach eigener Aussage erreichte Nvidia mit ihrem zuletzt eingeführten FXAA eine 60%ige Steigerung. Der Nachfolger trägt den Namen TXAA und verspricht einen weiteren großen Qualitätssprung bei weniger Rechenleistung.

Dies ist vor allem von Bedeutung, bedenkt man, dass trotz allem qualitative Grafik-Quantensprünge erst im Gefolge der nächsten Konsolengeneration zu erwarten sind. Höhere Texturauflösungen und ein paar mehr Partikeleffekte sind zwar schön und gut, letztendlich sind aber moderne Grafikkarten bereits jetzt in der Lage sehr viel mehr zu leisten als aktuelle Spiele von ihnen fordern. Von wenigen Ausnahmen wie Battlefield 3 oder Witcher 2 abgesehen, hindern der Zwang zur Multiplattformentwicklung und die technischen Limitierungen von Xbox 360 und Playstation 3 die PC-Hardware derzeit noch daran, sich richtig auszutoben. Überschüssige Power kann demnach in aufwändige Anti-Aliasing-Verfahren verwendet werden, um die unschöne Treppchenbildung zu vermeiden und die Bildqualität derart merklich zu verbessern.

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Voller Ecken und Kanten: Hier eine Szene ohne Anti-Aliasing...
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PhysX

Statt auf mehr Polygone und größere Spielwelten setzen die Entwickler daher auf hübsche Kleinigkeiten, die das Geschehen realistischer wirken lassen. Wie Physik-Effekte eben. Randy Pitchford von Gearbox war deswegen extra angereist, um das anhand seines neuen Spiels Borderlands 2 zu demonstrieren.

Eine Zeltplane weht dort nicht nur physikalisch korrekt im Wind, sie wird auch bei Beschuss durchlöchert und in einzelne Stücke zerfetzt. Wer sein Blei in den Boden pumpt, dem fliegen matschige Spritzer um die Ohren. Und eine Granate, die ins Wasser geworfen wird, explodiert in einer tosenden Fontäne.

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...und hier das selbe Bild mit dem neuen TXAA in sehr viel hübscher.
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3D Vision Surround

Wenngleich sich das Zocken mit 3D-Brille vor dem Monitor noch nicht in der breiten Masse durchgesetzt hat, hält Nvidia an ihrem Glauben an den 3D-Boom weiter fest. Die GTX 680 unterstützt nun auch drei 3D-Monitore, so dass ihr in Spielen wie Skyrim das volle Rundum-Panorama bewundern könnt - und berechnet dieses mit einer einzelnen Karte. Eine zweite im SLI-Betrieb ist nicht nötig.

Zusätzlich zu den drei nebeneinander stehenden Spiele-Bildschirmen unterstützt die Karte noch einen vierten angeschlossenen Monitor, sodass ihr auch während des Spielens etwa den Meldungen auf Facebook folgen oder eure E-Mails im Auge behalten könnt. Oder in unsere Komplettlösung schielt…

Fazit

Mit der GTX 680 setzt sich Nvidia klar an die Spitze aktueller Single-GPU-Grafikkarten. In den Benchmark-Tests unserer Partnerseite hardwareluxx.de schloss die Kepler-Karte in Futuremark 3DMark 11 und aktuellen Spielen wie Skyrim, Crysis 2 oder Metro 2033 gar zu Dual-GPU-Karten wie AMDs Radeon HD 6990 und der eigenen GTX 590 auf. Highend-Spieler, die ein Maximum an Leistung wollen und bereit sind, dafür derzeit knapp 500 Euro auf den Tisch zu legen, liegen hier genau richtig.

Derzeit hängt die aktuelle Konsolengeneration den PCs jedoch noch wie ein Klotz am Bein. Zwar zeichnen Spiele auf den Heimrechnern in der Regel ihre Texturen in höherer Auflösung und mit hübscheren Effekten, und Titel wie Battlefield 3 oder Witcher 2 deuten bereits an, zu was moderne PCs in der Lage wären, hinge ihnen nicht die Multiplattform-Fußfessel an – dennoch bleiben sie bereits jetzt meist hinter den Möglichkeiten ihrer Hardware zurück. Deutlich sichtbare Qualitätssprünge bei Spielen sind daher entsprechend erst im Zuge der „Next-Next-Gen“ von Xbox und Playstation zu erwarten, wenn die Entwickler auch bereit sind, die zusätzlich vorhandene Leistung sinnvoll zu nutzen.

Insofern konzentriert sich Nvidia neben dem Plus an Leistung vor allem auch auf Techniken, um die Bilder auf dem aktuellen Stand der Spieleentwicklung zusätzlich aufzuhübschen: durch verbesserte Kantenglättung, adaptives VSync, das hässliche Lags beim Bildaufbau verhindert, und deutlich höhere Performance bei Tessellation, das z.B. die Landschaftsdarstellung verbessert. Ebenso sinnvoll ist die Kombination aus „Energiesparmodus“ auf niedriger Taktfrequenz und „Boost Clock“, die bei grafisch anspruchsvollen Spielen automatisch den Nachbrenner einschaltet.

Weiterführende Links

Das Fertigungsverfahren im 28-nm-Prozess macht die Kepler-Architektur zusätzlich für den Einsatz in leistungsfähigeren und effizienteren Notebooks attraktiv. Zudem sind kommende Mittelklasse-Varianten der Kepler-Serie zu erwarten, die die genannten Vorteile der neuen Architektur auch für weniger pralle Geldbeutel attraktiv machen.