Klotz gegen Kiste

Spielen ohne Limit: Der PC als Spielemaschine

Wissen | Know-how

Schnelle Gaming-PCs bieten jetzt schon mehr 3D-Leistung als die nächste Generation von Xbox und Playstation. Sie liefern schönere Bilder, erlauben das Spielen auf mehreren Displays und sind obendrein wesentlich günstiger im Unterhalt.

Die neuen Wohnzimmerkonsolen stehen vor der Tür: Xbox One und Playstation 4 kommen im November auf den Markt. Heiß erwartet und mit zahlreichen Vorschusslorbeeren bedacht sollen sie das Weihnachtsgeschäft für die Spieleindustrie ankurbeln und natürlich – Vorsicht, Marketing-Geschwurbel – ein bisher nie dagewesenes Spielerlebnis bieten. Doch diesmal ist einiges anders als noch 2005, als Xbox 360 und Playstation 3 den Spielemarkt aufwirbelten und damaligen PCs technisch überlegen waren. Heute liegt der PC vorn – und zwar meilenweit. Die Konsolen der „nächsten Generation“ liefern nur eine 3D-Leistung auf dem Niveau aktueller Mittelklasse-Grafikkarten für 150 Euro. Die schnellsten Karten bieten eine um den Faktor 2,5 höhere Rechenleistung als die PS4, die diesbezüglich ohnehin schon rund 40 Prozent vor der Xbox One liegt. Das zeigt: Der Spiele-PC ist noch lange nicht aus dem Rennen.

Erste Wahl

Im Gegenteil: Für viele Genres ist er weiterhin die Spiele-Plattform der Wahl. Besonders bei Echtzeit- oder Rundenstrategie, schnellen First-Person-Shootern, aufwendigen Multiplayer-Schlachten und akribisch genauen Flugsimulationen wie XPlane oder FSX führt kein Weg am PC vorbei. Die Steuerung solcher Spiele ist seit jeher an Maus und Tastatur angepasst. Ego-Shooter lassen sich zwar auch übers Gamepad steuern, allerdings ist präzises Zielen und schnelles Ausweichen kaum möglich. Viele Ballerspiele nutzen auf der Konsole deswegen automatische Zielhilfen (Aim Bots), die bei PC-Spielern verpönt sind. Auf der Xbox 360 muss man außerdem monatlich fünf Euro abdrücken, um überhaupt online spielen zu dürfen. Bei der PS3 kostet es nichts, bei der PS4 künftig schon.

PC-Spiele sind darüber hinaus durch zahllose Modifikationen aus der Community kostenlos erweiterbar – sei es „nur“ um handgemachte Levels, Texturen, Charaktere oder gar Komplett-Modifikationen, die dem Hauptspiel ein völlig anderes Gameplay verleihen, wie Dota bei Starcraft II. Das einzige, was diese Feinkost-Erweiterungen kosten, ist Speicherplatz – und der ist so günstig wie nie. 1 TByte gibts schon für 60 Euro, während man für eine 250 GByte große Xbox-Festplatte 80 Euro blechen muss.

Kurioserweise ist dennoch gerade der Preis häufig eines der vermeintlichen Hauptargumente für die Konsole: Einmal 400 oder 500 Euro ausgeben und über fünf oder mehr Jahre lang nicht mehr aufrüsten, tönen Konsolen-Fans. Klar, ein Gaming-PC ist bei der Anschaffung teurer, PC-Spiele dafür aber wesentlich billiger. Und das, obwohl die meisten Spiele sowohl auf PC als auch Konsole verfügbar sind – Exklusivtitel sind rar.

Häufig kosten selbst Top-Spiele für den PC zum Marktstart weniger als 40 Euro – sei es bei großen Online-Händlern wie Amazon oder im örtlichen Saturn oder Media Markt. Für das gleiche, grafisch immer hinterherhinkende Konsolenspiel werden bis zu 70 Euro fällig. Rechnen Sie die Differenz mal auf ein paar Jahre hoch – plötzlich sind Konsolenspiele eine teure Angelegenheit. Kauft man zu diesen Konditionen beispielsweise etwa zwei Spiele pro Monat, spart der PC-Zocker jährlich 720 Euro. Der könnte sich davon alle zwei Jahre einen Gaming-PC mit ordentlich Rumms kaufen – oder eine neue Grafikkarte ins System stecken und vom Rest einen Karibikurlaub buchen. Zugegebenermaßen sehen dort die Palmen noch besser aus als in PC-Shootern – Scherz beiseite: Ab Seite 100 finden Sie einen Test leistungsfähiger Gaming-PCs ab 1300 Euro, die Top-Grafik aufs Display zaubern und mit denen Spielen wirklich Spaß macht.

Video: Bildqualität von Spielen: Playstation 3 versus PC

Mit Gaming-PCs sehen aktuelle Spiele sichtbar schärfer aus als auf der Konsole (siehe Video via c’t-Link). Schließlich rendern letztere meist nur in halber Full-HD-Auflösung (720p), weil ihre Leistung für mehr nicht ausreicht. Konsolenspielehersteller argumentieren dabei mit dem höheren Betrachtungsabstand zum Display – doch selbst von der Couch aus sind flimmernder Pixelbrei und Kantenstufen erkennbar. Darüber hinaus müssen derzeitige Konsolenspiele aus technischen Gründen auf allerlei Effekte verzichten, die DirectX-11-Grafikkarten schon seit Jahren darstellen: etwa Tessellation zur feinen geometrischen Modellierung von Spielobjekten, aufwendige globale Beleuchtungseffekte, GPU-beschleunigte Physik oder raffinierte Formen der Kantenglättung. Xbox One und PS4 werden diesbezüglich zwar auf-, aber nicht überholen. Schon jetzt kursieren Gerüchte, dass die PS4 nicht einmal Battlefield 4 als Launchtitel in Full HD und 60 fps rendert. Wen wunderts – schon der Vorgänger frisst Grafik-Hardware zum Frühstück und erfordert für die volle Full-HD-Detailstufe 3D-Beschleuniger vom Schlage einer GeForce GTX 680/770 oder Radeon HD 7970 – und die sind beide viel flinker als der Playstation-4-Grafikchip. Die PC-Version von Battlefield 4 verlangt für die höchste Detailstufe 3 GByte Video- und 8 GByte Hauptspeicher.

Display-Vielfalt

PC-Spieler sind außerdem nicht nur auf einen Bildschirm festgenagelt – selbst mit einer einzigen Grafikkarte lassen sich Spiele auf bis zu drei (Nvidia) oder gar sechs (AMD) Displays aufziehen. Beim Autorennen in Dirt Showdown oder GRID 2 fühlt es sich dann so an, als ob man tatsächlich hinter dem Steuer des Rennwagens sitzt – besonders wenn man zusätzlich ein USB-Lenkrad inklusive Pedale verwendet. Die Grafiktreiber fassen Bildschirme auf Wunsch zusammen und gaukeln Windows einen einzigen mit besonders hoher Auflösung vor (AMD Eyefinity oder Nvidia Surround). In den Optionsmenüs von Spielen lässt die sich dann meist problemlos einstellen, etwa 5760 × 1080 Pixel bei drei angeschlossenen Full-HD-Bildschirmen.

Eine andere PC-Spezialität ist das Spielen mit 120-Hz-Bildschirmen. Diese können im Vergleich zu den üblichen 60-Hz-lern doppelt so viele Bilder pro Sekunde ausgeben. Nach dem ersten Anschließen des Monitors mit einem Dual-Link-DVI-Kabel müssen Sie die Bildwiederholfrequenz im Grafikkartentreiber einmalig von 60 auf 120 Hz setzen. Auf dem Windows-Desktop ist das sofort spürbar – etwa beim Verschieben von Fenstern. Auch während schneller Bewegungen bleiben ihre Inhalte gut lesbar. Kein Wunder, schließlich wird das Bild alle 8 ms aktualisiert und nicht mehr alle 16 ms.

Das hat auch beträchtliche Auswirkungen auf 3D-Spiele: Sie lassen sich präziser steuern, da Animationen und Bewegungen wesentlich geschmeidiger ablaufen. Außerdem verschwimmt das Bild beim schnellen Hin- und Herschauen weniger, der Gesamteindruck ist schärfer. Das ist besonders bei schnellen Multiplayer-Schlachten wie Team Fortress 2, Battlefield 3 oder Counter-Strike von Vorteil. Einige werden jetzt denken: 60 Hz reichen doch zum flüssigen Spielen aus! Das stimmt, aber wer einmal den Unterschied zu 120 Hz erlebt hat, will nicht mehr zurück. Einen Test von für Gamer interessanten 120-Hz-Displays – einige davon sind auch 3D-Stereo-fähig – finden Sie ab Seite 106.

Ein netter Nebeneffekt: Mit 120-Hz-Displays können Spieler auf die vertikale Synchronisation (VSync) verzichten. Sie beschränkt die von der Grafikkarte ausgegebene Bildrate auf die maximale Wiederholfrequenz des Displays, um ein Zerreißen des Bildinhalts zu vermeiden (Tearing). Das Problem: Liegt die berechnete Bildrate bei aktivem VSync auch nur minimal unter dieser Grenze, bricht sie – sofern Triple Buffering oder der Nvidia-exklusive Adaptivmodus nicht aktiv sind – in groben Stufen ein. Diese entsprechen bei herkömmlichen 60-Hz-Displays Werten, deren Vielfache 60 ergeben, also 30, 20, 15 und so weiter – das Spielgefühl wird spürbar zäher.

Üblicherweise erreichen Sie in modernen Spielen aber keine Bildraten, die über 120 Hz hinausgehen. Ab zirka 90 fps sind keine Unterschiede mehr zu erkennen – alles läuft butterweich. Folglich schalten Besitzer von 120-Hz-Displays VSync im Treiber am besten ab und stellen Spiele für ein optimales Erlebnis so ein, dass jene die besagte Durchschnittsbildrate erreichen. Dann sind Animationen flüssig und ein Zerreißen des Bildes ist unwahrscheinlich. Konsolenspieler müssen auch in den nächsten Jahren noch mit maximal 60 Hz auskommen, viele Spiele laufen gar nur mit 30 fps – selbst das jüngst verabschiedete HDMI 2.0 ist nicht für 120 Hz spezifiziert, sondern nur für 4K – und gerade letzteres werden Konsolenspieler auf absehbare Zeit nicht erleben. Schließlich ist die Hardware von PS4 und Xbox One auch dafür viel zu schwach. PC-Spieler hingegen können schon jetzt 4K-Auflösungen genießen. Zugegebenermaßen braucht man dafür extrem leistungsfähige Grafikkarten ab 600 Euro – am besten zwei – und die Displays sind mit mehreren tausend Euro noch sündhaft teuer. Auf den diesjährigen Messen ist 4K aber bereits das beherrschende Thema. Nvidia erklärte gegenüber c’t auf der Gamescom, dass man in zirka zwei Jahren mit dem Durchbruch im Heimbereich rechne. PC-Spieler stecken dann einfach eine schnellere Grafikkarte hinzu, Konsolenspieler gucken in die Röhre.

Glattgebügelt

Abgesehen von extrem hohen Auflösungen: PC-Spieler haben den Vorteil, dass sie über allerlei Optionen die beste Bildqualität aus ihrem Rechner holen – oder umgekehrt aktuelle Spiele selbst auf schwächeren Systemen zum Laufen bringen können. Sei es in den Grafik-Einstellungsmenüs von Spielen oder direkt in deren Konfigurationsdateien – alle Windows-Spiele lassen sich auf den eigenen Rechner zuschneiden. Dafür muss man allerdings wissen, an welchen Stellschrauben man drehen muss. Den größten Effekt auf Bildrate und -qualität haben Kantenglättung, Post-Processing-Effekte, die Umgebungsbeleuchtung und Verschattung, physikalische Effekte und natürlich auch die Detailstufen von Texturen, Objekten sowie die maximale Sichtweite.

Grundsätzlich sollten Sie Spiele immer in der Display-Auflösung betreiben. Niedrigere Auflösungen kosten zwar nicht so viel Leistung, allerdings müssen diese dann auf die Display-Auflösung wieder aufgezogen werden. Dadurch wirkt das Bild verwaschen, teilweise erhöht sich auch noch die Latenz geringfügig. Das fällt sogar noch mehr auf als bei Konsolen, da der Betrachtungsabstand am PC geringer ist.

Bei der Kantenglättung (Antialiasing) gibt es einen nahezu unüberschaubaren Wust an verschiedenen Techniken, von denen sich viele obendrein noch miteinander kombinieren lassen. Die beste Qualität verspricht Supersampling (SSAA), denn es glättet neben den Kanten auch die restlichen Bildinhalte, beispielsweise teiltransparente Texturen wie Maschendrahtzäune oder Laub. Jedoch braucht diese Form extrem hohe Transferraten und ist daher nur für absolute High-End-Grafikkarten geeignet. Im Vergleich schluckt das seit Jahren zum Quasi-Standard gewordene Multisampling (MSAA) weniger Leistung, glättet aber wirklich nur Kanten – und das nicht immer zuverlässig. Wenn Sie Multisampling einsetzen, dann empfiehlt sich die vierfache (4x) Einstellung – die achtfache (8x) kostet mehr und bringt keine sichtbare Verbesserung.

Interessanter – besonders für schwächere Systeme – sind die effizienten Post-Processing-Verfahren, die erst nach der eigentlichen Bildsynthese auf den fertigen Frame angewendet werden. Nvidias Fast-Approximate Antialiasing (FXAA) und AMDs Morphological Antialiasing (MLAA) wirken wie intelligente Weichzeichner und glätten Bildbereiche mit hohen Kontrastunterschieden. Dazu greifen sie auf die Shader-Rechenkerne eines Grafikchips zurück und kosten kaum Performance. Bei Max Payne 3 fiel die Bildrate durch FXAA im Vergleich zu deaktivierter Kantenglättung lediglich von 111 auf 109 fps (GeForce GTX 680). Mit vierfachem Multisampling sackte das Spiel auf 54 fps ab. Ähnlich sah das Verhältnis mit einer Radeon HD 7970 aus (94 zu 90 zu 56 fps). Allerdings ist die Implementierung von MSAA in Max Payne 3 grottig. FXAA und MLAA kosten kaum Leistung und eröffnen so auch für ältere Rechner eine Möglichkeit, Kantenglättung in aktuellen Spielen zu nutzen – oder auf modernen Systemen näher an die 90-fps-Marke zu kommen. Manche Zocker empfinden bestimmte Spiele mit FXAA und MLAA zwar als zu unscharf, anderen gefällt aber der Film-Look [1].

Normalerweise überlässt der Grafiktreiber Spielen die Wahl des Antialiasing-Modus. Und das ist auch gut so, denn die meisten bieten in ihren Menüs abgestimmte Techniken an. Für die Ausnahmen, inklusive älterer Titel oder Indie-Games, lassen sich im Treiber bestimmte Formen der Kantenglättung global erzwingen. FXAA aktivieren Sie im Unterpunkt „3D-Einstellungen“ der Nvidia-Systemsteuerung, MLAA über den Punkt Morphologische Filterung unter „3D-Anwendungseinstellungen“ im Catalyst Control Center. Ein Rechtsklick auf den Desktop befördert Sie zu den Treiber-Menüs. Wichtig: Gerade für neue Spiele sollte für bestmögliche Performance und Kompatibilität immer der aktuelle Grafiktreiber von AMD oder Nvidia installiert sein – die von Windows mitgelieferte Version ist ungeeignet.

Stellen Sie im Grafiktreiber außerdem sicher, dass die GPU Texturen so gut wie möglich filtert. Im Catalyst Control Center schieben Sie dazu den Catalyst-A.I.-Regler ganz nach rechts, bei Nvidia setzen Sie die Texturfilterung auf „hohe Qualität“. Den anisotropen Filter, der die Details entfernter Texturen herausstellt, stellen Sie in Spielen auf den Maximalwert 16x – er kostet kaum Leistung und bringt eine sichtbar höhere Bildschärfe [2].

Leuchtwunder

Umgebungsverdeckung (Ambient Occlusion/AO) simuliert durch ausgeklügelte Verschattung eine globale Beleuchtung und wertet die Spielgrafik deutlich auf. Von AO gibt es derzeit drei populäre Verfahren: Screen-Space Ambient Occlusion (SSAO), Horizon-Based Ambient Occlusion (HBAO) und High-Definition Ambient Occlusion (HDAO). Nicht alle Spiele bieten Ambient Occlusion, manche dafür sogar alle Modi. Grundsätzlich gilt: SSAO kostet am wenigsten Leistung und läuft auch auf Mittelklassegrafikkarten noch ordentlich. HBAO ist eine SSAO-Weiterentwicklung von Nvidia, die auch auf Radeon-GPUs funktioniert und es mit der Verschattung hin und wieder übertreibt. HBAO+ macht das besser, kommt aber bisher nur in Splinter Cell Blacklist vor, ab 2014 auch in The Witcher 3. HDAO wurde von AMD entwickelt, sieht hübsch aus und ist ziemlich anspruchsvoll, wie man in Far Cry 3 merkt. Besitzer von Nvidia-Grafikkarten können die Umgebungsverdeckung für Spiele auch in den 3D-Einstellungen der Nvidia-Systemsteuerung erzwingen. Mehr Informationen zu den Ambient-Occlusion-Techniken finden Sie unter [3, 4].

In den Spielmenüs lässt sich auch noch eine ganze Reihe weiterer Effekte einstellen, die Auswirkung auf die Bildrate haben. Steckt ein älterer Hauptprozessor im System, reduzieren Sie am besten zunächst die Schattenqualität und Anzahl der Partikeleffekte – die beanspruchen meist auch die Rechenleistung der CPU. Auch wer die geometrische Qualität von Spielobjekten verringert, entlastet meist signifikant den Hauptprozessor, sofern sie nicht über den GPU-Effekt Tessellation implementiert ist.

Ob ein Spiel von der Grafikkarte oder dem Hauptprozessor gebremst wird, lässt sich relativ schnell herausbekommen. Setzen Sie einfach die Auflösung testweise von Full HD eine Stufe niedriger, etwa auf 1680 × 1050 Pixel. Bleibt die Bildrate gleich, deutet das auf ein CPU-Limit hin. Die Anzahl der Bilder pro Sekunde bekommen Sie mit dem kostenlosen Tool Fraps heraus (siehe c‘t-Link). Es läuft im Hintergrund und zeigt die Bildrate automatisch in 3D-Anwendungen an. Ein Druck auf F11 startet und stoppt den Benchmark-Modus, der die Durchschnittsbildrate ermittelt. Auch Screenshots (F10) und kurze Videos (F9) fertigt Fraps an.

In einigen wenigen Spielen wie Batman Arkham City oder Metro Last Light übernimmt wahlweise der Nvidia-Grafikchip Partikel- und Physikeffekte. Die als GPU-PhysX bezeichnete Technik sollten Sie allerdings erst ab 200-Euro-Grafikkarten aktivieren, da sonst die Bildrate stark einbrechen kann. Auf Radeon-Chips läuft PhysX nicht. Besonders im Spiel Borderlands 2 macht GPU-PhysX einiges her.

Schmucke Post-Processing-Effekte wie Bewegungs- oder Tiefenunschärfe belasten hauptsächlich die Grafikkarte und sind gerade bei älteren Rechnern die ersten Kandidaten, die es für eine höhere Bildrate zu deaktivieren gilt. Welchen Texturdetailgrad die Grafikkarte noch flüssig darstellen kann, hängt hauptsächlich von der Anzahl der Textureinheiten, der Transferrate und der Speichergröße einer Grafikkarte ab. Sie hat einen wesentlichen Einfluss auf die Bildqualität. Häufig reicht 1 GByte VRAM noch für die höchste Texturdetailstufe aus, einige Ausnahmen wie Battlefield 3 fordern aber bereits 1,5 GByte. Die zweithöchste Texturdetailstufe sollten Mittelklasse-Grafikkarten ab 150 Euro aber meist packen. Sowohl den Grafik- als auch den Hauptprozessor entlastet die Verringerung der Sichtweite. Hier lässt sich viel Performance herauskitzeln, ohne dass die Bildqualität sichtbar leidet. Mit ein wenig Experimentierfreude erreichen Sie auf jedem System die optimale Bildqualität.

Unterm Strich ist der PC weiterhin die beste, weil vielseitigere und langfristig günstigere Spielmaschine. Die schönste Grafik bekommen Sie nur am PC, der obendrein relativ erschwinglich aufrüstbar ist. Dadurch sind PC-Spieler immer am Nerv der technischen Entwicklung und sehen neue Effekte stets zuerst, sei es durch eine frische DirectX-Version oder speziell programmierte Schmankerl wie die TressFX-Haarsimulation bei Tomb Raider. Neben Top-Titeln und Spezial-Genres wie Online-Rollenspiel und Echtzeitstrategie steht PC-Spielern außerdem ein nahezu unbegrenztes Angebot an tollen Indie-Games zur Verfügung, während es auf den Konsolen nur eine Auswahl gibt. Die Maus-Tastatur-Steuerung ist gerade für schnelle Action-Spiele ideal. Und wer beim Rennspiel oder Jump-n-Run dennoch nicht aufs Gamepad verzichten will, steckt einfach das Xbox-360-Gamepad an den Rechner. (mfi)

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Literatur
  1. [1] Martin Fischer, Florian Klan, Kantenbügler, Schnelle Kantenglättung für 3D-Spiele, c’t 4/13, S. 154
  2. [2] Martin Fischer, Scharfmacher, Wie Texturfilter die Bildqualität verbessern, c‘t 17/10, S. 162
  3. [3] Martin Fischer, Effektfeuerwerk, Grafikeinstellungen in Spielen, c’t 17/13, S. 132
  4. [4] Martin Fischer, Schattenspiel, Nvidias verbessertes HBAO+ debütiert in Splinter Cell Blacklist, c’t 20/13, S. 34
  5. [5] Martin Fischer, Hartmut Gieselmann, Dampfmaschine, c’t-Steam-Box – Spielkonsolen-PC selbst gebaut, c‘t 7/13, S. 120
Spielkonsole selbst gebaut

Ein Kompromiss aus Konsole und Gaming-PC ist die kompakte und aufrüstbare Selbstbau-Spielkonsole c‘t-Steam-Box [5], die in der Grundausstattung rund 400 Euro kostet und PC-Spiele aus dem Steam-Netzwerk auf den Fernseher bringt. In ihr steckt der AMD-Kombiprozessor A10-5700 mit vier CPU-Kernen und einer vergleichsweise flinken DirectX-11-GPU – natürlich für integrierte Verhältnisse. Schon in dieser Konfiguration schickt er die aktuelle Xbox und Playstation in den Staub und ist dabei viel flexibler. So läuft etwa das Edel-Rollenspiel Skyrim in Full HD samt Kantenglättung flüssig, ebenso wie das Rennspiel Dirt Showdown.

Außerdem spendieren wir der c‘t-Steam-Box gleich 8 GByte Arbeitsspeicher – also genau so viel, wie die kommenden Konsolen Xbox One und Playstation 4 bieten. Wer will, kann den Rechner auch mit einer zusätzlichen Grafikkarte erweitern. Eine ausführliche Bauanleitung für zwei Varianten, Benchmarks und Tipps für den Betrieb unter Linux finden Sie in c’t 7/13 ab Seite 123 [5].

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