Einleitung
Grafikkarten sind normalerweise nur für eines zuständig: Die 3D-Darstellung in Spielen oder professionellen Anwendungen zu beschleunigen beziehungsweise überhaupt erst möglich zu machen. Und dies funktioniert wunderbar. Die beiden ewigen Konkurrenten, ATi und Nvidia, bringen immer wieder neue Grafikkartenmodelle auf den Markt, um mit technischen Spezifikationen, einer besseren Bildqualität, neuerdings mit Physikbeschleunigung und noch vielem mehr zu werben. Dies ist der Hauptgrund, warum vor allem Spiele grafisch in den letzten Jahren ein Niveau erreicht haben, was kurz zuvor noch für undenkbar gehalten wurde.
Doch auch abseits der grafischen Echtzeitanwendungen gibt es viel für die Grafikspezialisten zu tun. ATi und vor allem Nvidia werben massiv mit den GPGPU-Fähigkeiten (General Purpose Computation on Graphics Processing Unit) ihrer Rechenknechte. Von über einem Teraflop Rechenkapazität ist bei ATi die Rede, Nvidia geht noch einen Schritt weiter. So hat man mit dem Projekt „Tesla“ eine eigene Produktreihe angekündigt, die für nichts anderes als für GPGPU-Programme zuständig ist – natürlich basierend auf der G80-GPU und, falls gewünscht, mit mehr als „nur“ zwei ganzen Recheneinheiten. Wie man es sich bereits denken kann, zielen beinahe die gesamten GPGPU-Programme auf professionelle Software ab und bleiben damit für den Heimanwender (zumindest vorerst) uninteressant.
Anders dagegen ein weiterer Part, der ebenfalls von Grafikkarten übernommen und mit der sich dieser Artikel beschäftigen wird. Die Rede ist von der Beschleunigung von Videos, bevorzugt von Filmen. Während die altbekannten SD-Videos (Standard Definition) mittlerweile für keine halbwegs aktuelle CPU auch nur den Hauch einer Hürde darstellen, sieht dies bei den hochauflösenden Filmen, High Definition, die auf den neuen Medien Blu-ray sowie der HD DVD veröffentlicht werden, völlig anders aus. Ohne eine gute Grafikkarte ist nicht nur die CPU durchgängig ausgelastet (und sogar fast immer überlastet), sondern es fehlt auch das wichtige Post Processing, das die einzelnen Bilder nicht nur schnell, sondern zusätzlich schön macht. Eine nicht ganz einfache Aufgabe für eine Grafikkarte, weswegen wir die wichtigsten Modelle von ATi und Nvidia unter die Lupe nehmen werden.
Wir konzentrieren uns dabei auf alle gängigen Formate, sowohl die Blu-ray-Disc als auch die HD DVD, und untersuchen die drei verwendeten Codecs: MPEG-2, H.264 sowie VC-1. Doch nicht nur die Entlastung des Prozessors spielt in diesem Artikel eine Rolle, sondern auch die erreichte Bildqualität. Soviel vorweg: dort tun sich zur Zeit regelrechte Welten auf. Welcher Hersteller bietet also die beste Videounterhaltung? Wir werden dies auf den folgenden Seiten klären.
GPU-Beschleunigung
ATi Avivo HD
„Avivo HD“ ist die Bezeichnung von ATi für die Videosektion auf der Grafikkarte, wobei sich das Kürzel „HD“ vor allem auf die neu eingeführte Radeon-HD-2000-Serie bezieht. Nichtsdestotrotz ist auch die ältere „Radeon X1000“ in der Lage, mit HD-Videomaterial etwas anzufangen. Bevor wir auf die möglichen Beschleunigungsstufen der HD-Videos eingehen, müssen wir zunächst einmal kurz auf die drei verwendeten Codecs zurückkommen und die „Beschleunigungsphasen“ kurz erläutern. Diese sind abhängig davon, welcher Codec genutzt wird. MPEG-2 lassen wir dabei absichtlich außen vor, da der altgediente Codec von jeder Grafikkarte ausreichend bearbeitet werden kann und zudem viele Prozessoren schnell genug dafür sind, ohne an ihre Leistungsgrenze zu stoßen.
Fangen wir zuerst mit dem aufwendigsten Codec an: H.264. Es gibt vier verschiedene Beschleunigungsstufen, die auf die Namen „CAVLC/CABAC Entropy Decode“, „Frequency Transform“, „Pixel Prediction“ und „Inloop Deblocking“ hören. Bei der ersten Phase muss die GPU Binärdaten dekomprimieren, da diese nur in komprimierter Form, um den wertvollen Speicherplatz auf der Blu-ray oder HD DVD zu schonen, auf dem Datenträger vorliegen. Dazu gibt es drei Methoden, wobei bei dem H.264-Videoformat zwei verschiedene angewendet werden. Bei CAVLC (Context Adaptive Variable Lenght Coding) werden verschiedene Codearten genutzt, wobei die Ver- und Entschlüsselung mit demselben Code durchgeführt werden. Die Methoden werden abhängig von der Art der Daten sowie deren Häufigkeit ausgesucht und mit einer unterschiedlich langen Bitfolge verschlüsselt. CAVLC ist genau wie CABAC (Context-adaptive Binary Arithmetic Coding) eine verlustfreie Komprimierung. CABAC ist jedoch komplexer aufgebaut.
So werden bei CABAC keine ganzzahligen Bitfolgen mehr genutzt, sondern Floating-Point-Bits, sprich Gleitkommazahlen. Darüber hinaus achtet CABAC mehr auf die Art der Daten und passt die Bitreihenfolge genauer an den Code an. Die Kompressionsrate ist bei CABAC besser als bei CAVLC. Bei Frequency Transform wird ein Frame in mehrere Blöcke geteilt, die wiederum transformiert werden. Dabei wird das so genannte Discrete Cosine Transform (DCT) genutzt, wobei jeder der vorher erstellten Blöcke einen neuen Block mit einem Koeffizienten produziert, der die unterschiedlichen horizontalen und vertikalen Frequenzen speichert. Der Encoder teilt jeden Koeffizienten mit einer Konstanten und rundet das Ergebnis, um die Menge der Daten zu minimieren. Dies verbessert die Kompressionsrate, wobei aber minimale Einbußen bei der Bildqualität entstehen. Beim Decodieren wird schließlich iDCT (Inverse DCT, invertiert) angewendet, um die Originaldaten wiederherzustellen. Obwohl zumindest theoretisch mit iDCT die Originaldaten komplett wiederhergestellt werden können, ist dies aufgrund der vorher durchgeführten Rundung eher unwahrscheinlich.
Beim Encodieren eines Ursprungsvideos in ein komprimiertes Format bleiben nicht alle Frames erhalten. Dabei kann es sogar sein, dass aufgrund des Versuches die Komprimierungsrate zu maximieren, Informationen von Frames in andere Frames überspringen. Nun kommt die Pixel Prediction zum Einsatz. Der Encoder komprimiert einen gesamten Frame (Reference Frame) und untersucht daraufhin die entstandene Bewegung zwischen diesem Frame und dem nächsten (Intermediate Frame). Anschließend werden die Parameter der entstandenen Änderung encodiert, die dann „Motion Vectors“ genannt werden. Nach einer gewissen Anzahl an Intermediate Frames wird ein weiterer Reference Frame komprimiert. Die Pixelblöcke werden durch die Kombination des Reference Frames sowie des Motion Vectors vorausgesagt.
Die letzte „Beschleunigungsstufe“ nennt sich Inloop Deblocking. Bei jeder Beschleunigungsstufe wird nicht mit einem ganzen Frame, sondern nur mit einzelnen Pixelblöcken gerechnet. Beim Deblocking wird ein Filter benutzt, um sichtbare Artefakte zwischen den zusammengesetzten Pixelblöcken zu verhindern. Das Deblocking wird sowohl vom H.264- als auch vom VC-1-Codec genutzt. Bei MPEG-2 gibt es dagegen kein Deblocking. VC-1 ist von den Beschleunigungsstufen, abgesehen vom ersten Schritt, identisch mit dem H.264-Verfahren. Allerdings wird beim Entropy Decoding weder CAVLC noch CABAC verwendet, sondern VLC (Variable Lenght Coding). Dies gehört ebenfalls zu den verlustfreien Komprimierungsarten. Häufig auftauchende Datenelemente werden bei VLC mit einer kleineren Bitfolge verschlüsselt, während seltene Datenelemente mit längeren Codes bearbeitet werden.
Kommen wir nun auf ATis Avivo HD zurück. Die Radeon-X1000-Serie ist in der Lage, die letzten drei Beschleunigungsschritte in den Shader-ALUs durchzuführen. Das Entropy Decode wird aber weiterhin dem Prozessor überlassen. Die R5x0-GPU unterstützt nicht die Beschleunigung des VC-1-Codecs. Ähnlich sieht es bei der Radeon HD 2900 XT aus. Gesonderte Chipteile für die Videobeschleunigung gibt es nicht. Die 5D-ALUs übernehmen die Arbeit, da diese laut ATi rechenstark genug für diese Aufgaben sind. Das Entropy Decode wird ebensowenig von der GPU berechnet wie auf einer Radeon X1000. Es kann jedoch VC-1-Material beschleunigt werden, wobei dies mit aktuellen Treiber noch nicht möglich ist. Laut Aussagen von ATi soll ein zukünftiger Treiber Besserung verschaffen.
Die Radeon HD 2600 (RV630) sowie Radeon HD 2400 (RV610) haben diesbezüglich einen Vorteil. In der GPU sind extra Chipteile für die Videobeschleunigung integriert, deren Funktionen ATi auf den Namen „Unified Video Decoder“ (UVD) getauft hat. Diese übernehmen alle vier Beschleunigungsstufen unabhängig davon, ob H.264- oder VC-1-Material abgespielt wird. Der Prozessor wird also größtenteils entlastet. Die Post-Processing-Effekte zur Verbesserung der Bildqualität sind jedoch in allen GPUs enthalten und funktionieren unabhängig vom eingesetzten Codec. Diese unterscheiden sich zwischen der Radeon-X1000- und der Radeon HD-2000-Generation, wobei letztere logischerweise einige Vorteile hat. Nichtsdestotrotz gibt es auch innerhalb einer GPU-Generation einzelne Unterschiede, weswegen die Bildqualität nicht identisch ist. Später dazu mehr.
Abseits der Videobeschleunigung bieten alle Radeon-HD-2000-Karten dem Käufer noch ein besonderes Schmankerl. So ist es mit den neuen ATi-Grafikkarten möglich, mittels eines speziell entwickelten DVI-zu-HDMI-Adapters einen HDMI-Fernseher oder ein anderes HDMI-Empfangsgerät wie beispielsweise einen Mehrkanalreceiver anzuschließen und die Audiodaten auszugeben. Der Adapter entspricht dem HDMI-1.2a-Standard, weswegen die neuen HD-Audioformate leider außen vor bleiben. Dolby-Digital und DTS sind allerdings problemlos zu verwenden. So erkannte ein von uns angeschlossener Mehrkanalreceiver auf Anhieb den Bitstream der Grafikkarte und decodierte anschließend den Ton. Die Qualität von dessen ist, solange kein anderes Format verwendet wird, nicht von dem eines Standalone-Gerätes zu unterscheiden.
Um den Ton über die DVI-Schnittstelle abzufangen, ist unter Windows Vista kein gesonderter Treiber notwendig. Man muss einzig in der Systemsteuerung die primäre Audioausgabe auf den HDMI-Anschluss umstellen, und schon erklingt der Ton über die hochwertige Digitalverbindung.
Nvidia PureVideo HD
Die komplette GeForce-7-Serie sowie die GeForce-8800-Karten teilen sich ein und denselben Videoprozessor, den Nvidia simpel „Video Processor“ getauft hat. Dieser ist ein wichtiger Teil des PureVideo-HD-Gesamtpaketes. Der VP1 unterstützt alle drei HD-Codecs, wobei es mehr oder weniger dieselben Limitierungen wie bei der Radeon-X1000-Serie von ATi gibt. So kann der VP1 nicht alle vier Beschleunigungsphasen übernehmen, sondern gibt sich mit den letzten drei zufrieden. Die anspruchsvollste Phase, das Entropy Decode, bleibt dem Hauptprozessor überlassen. In einer Sache kann Nvidia aber punkten: So wird von allen Grafikkarten mit dem VP1 der VC-1-Codec beschleunigt, wozu die Radeon X1000 nicht in der Lage ist.
Das Post Processing, um die Bildqualität zu erhöhen, wird von den ALUs durchgeführt. Dabei muss man aber erwähnen, dass die GeForce-7-Serie kein gutes Post Processing unterstützt und im gesamten Testfeld die mit Abstand schlechteste Bildqualität hat. Ganz anderes sieht es mit der GeForce 8800 aus, die exakt auf ein- und demselben hohen Niveau wie die GeForce 8600 agiert.
Auf der GeForce 8500 und der GeForce 8600, genauer gesagt der G86- und der G84-GPU, hat man PureVideo HD verbessert. Der Hauptunterschied liegt in einem modifizierten Videoprozessor, der nun Video Processor 2 heißt. Der VP2 bietet dem Kunden mehrere neue Hardwarefunktionen, die der VP1 nicht beherrscht. So ist der G84 und der G86 dazu in der Lage, bei H.264-Material alle vier Beschleunigungsstufen zu übernehmen. Dies wird von einer „BSP-Engine“ genannte Funktion übernommen, ein Bitstream-Prozessor, den Nvidia in den Grafikkern integriert hat. Bei VC-1 bleibt die erste Beschleunigungsstufe unverständlicherweise außen vor. Nach eigenen Angaben ist diese bei VC-1 nicht allzu rechenaufwendig, wobei dies logischerweise auf den verwendeten Prozessor ankommt.
Ebenfalls neu ist die „AES128 Engine“, die das Decodieren des AES128-Verschlüsselungsprotokolls beschleunigt. Dies wird genutzt, um den Kopierschutz „AACS“ (Advanced Access Content System) umzusetzen, der die Filminhalte auf einer HD-DVD und Blu-ray schützt. Bezüglich des Post Processing geht Nvidia weiterhin den Weg über die Shader-ALUs, wobei man an der Schraube der Bildqualität etwas mehr als bei der GeForce 8800 gedreht hat. Genauere Details dazu findet man im Abschnitt Bildqualität.
HDCP und die dazugehörigen Tücken
Ein moderner Kopierschutz ist mittlerweile kaum noch wegzudenken, sei es nun bei einem aktuellen Spiel oder Film. Gegen solch eine Maßnahme spricht eigentlich nichts und wir befürworten diese auch, wenn es denn nicht des Öfteren zu nervtötenden Problemen kommen würde, obwohl die Wiedergabekette auf den Kopierschutz angepasst ist. Sowohl auf allen Blu-rays als auch auf sämtlichen HD-DVD-Filmen wird ein HDCP-genannter Kopierschutz (High-Bandwidth Digital Content Protection) verwendet, der seine Dienste in den meisten Fällen zuverlässig und ordentlich verrichtet.
Bei HDCP müssen alle Geräte, die mit dem Bild etwas zu tun haben, kompatibel mit HDCP sein. Dies ist nicht nur das Wiedergabegerät (sei es jetzt ein Standalone-Player oder ein PC-Laufwerk), außerdem muss der Fernseher oder Monitor mit dem Kopierschutz etwas anfangen können. Während dies bei mehr oder wenigen allen Flachbildfernsehern der Fall ist (falls ein HD-Ready-Siegel vergeben worden ist, ist HDCP per HDMI oder DVI zwangsweise vorhanden), gibt es nicht sonderlich viele PC-Monitore, die HDCP integriert haben. Mittlerweile gibt es zwar eine breitere Auswahl als noch vor einem Jahr, vor allem preisgünstigen Bildschirmen fehlt aber die passende Unterstützung.
Darüber hinaus muss die Grafikkarte HDCP-kompatibel sein. Theoretisch ist dies bereits seit mehreren Generationen der Fall (schon die GPU der Radeon-9700-Generation bietet ein integriertes HDCP), jedoch nutzt das nichts, wenn die Videoausgänge, in den meisten Fällen DVI, alternativ HDMI, ohne den Kopierschutz versehen sind. Und genau da liegt der Hund begraben. Selbst bei einigen neuen Grafikkarte ist dies nicht zwingend notwendig, da ATi und Nvidia den Boardpartnern die freie Wahl lassen. Einige Grafikkartenserien müssen dagegen zwangsläufig mit einem HDCP-geschützten DVI-Ausgang daherkommen.
Eine zweite Falle ist ebenfalls bei der Grafikkarte zu finden. Solange man sich einen Monitor mit einer Maximalauflösung von 1600x1200 Pixel gekauft hat (darunter zählt auch die HD-Auflösung 720p mit 1280x720 Pixel), wird man von diesem Problem verschont. Anders sieht es dagegen aus, wenn der Monitor eine höhere Auflösung wie beispielsweise 1920x1200 oder gar 2560x1600 bietet. Grund dafür ist, dass fast alle Grafikkarten HDCP nur über eine Single-Link-Auflösung (höchstens 1600x1200) benutzen können. Falls nun ein Display mit einer Auflösung von 1920x1200 angeschlossen ist, kann man versuchen, mit „Reduced Blanking“ etwas herumzutricksen und den HD-Film trotzdem noch zum Laufen zu bewegen. Optimal ist das aber nicht.
| Grafikkarte | HDCP GPU | HDCP DVI | HDCP Dual-Link-DVI |
Audioausgabe |
|---|---|---|---|---|
| Radeon X1300 | ✓ | X | X | X |
| Radeon X1600 | ✓ | X | X | X |
| Radeon X1650 | ✓ | ✓ | X | X |
| Radeon X1800 | ✓ | X | X | X |
| Radeon X1900 | ✓ | X | X | X |
| Radeon X1950 | ✓ | ✓ | X | X |
| Radeon HD 2400 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Radeon HD 2600 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Radeon HD 2900 | ✓ | ✓ | ✓* | ✓ |
| * Laut ATi bietet die Radeon HD 2900 XT HDCP bei einer Dual-Link-Auflösung an. Dies können wir allerdings nicht bestätigen. Bei uns zeigten sich HDCP-Fehler mit der Grafikkarte bei Verwendung eines entsprechenden Monitors. Deswegen müssen wir zur Vorsicht raten, falls ein solches Gespann zum Einsatz kommen soll. |
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Bei der Auflösung 2560x1600, die ausschließlich auf einem 30-Zoll-Monitor vorhanden ist, gibt es dagegen keine Tricks mehr. Theoretisch sollte ein Film dennoch funktionieren, wenn man die Desktopauflösung auf eine niedrigere Auflösung stellt. Bei unseren Versuchen ist diese Lösung allerdings fehlgeschlagen. Ein Bild konnten wir der Grafikkarte nicht entlocken, einzig ein Hinweis, dass etwas mit der HDCP-Verbindung nicht stimmt. Gelöst wird das Problem mit einer Grafikkarte, die HDCP bei einer Dual-Link-Auflösung nutzen kann.
Nvidia bietet die GeForce-8500- und die GeForce-8600-Serie mit dem Feature an, ATi stellt die Radeon-HD-2600- sowie die Radeon-HD-2400-Karten dagegen. Nach eigenen Angaben soll zudem die Radeon HD 2900 XT HDCP über eine Dual-Link-Auflösung wiedergeben können, was bei uns aber nicht funktionierte. Wir versuchen dies so schnell wie möglich mit ATi zu klären.
| Grafikkarte | HDCP GPU | HDCP DVI | HDCP Dual-Link-DVI |
Audioausgabe |
|---|---|---|---|---|
| GeForce 7300 | ✓ | X | X | X |
| GeForce 7600 | ✓ | X* | X | X |
| GeForce 7800 | ✓ | X | X | X |
| GeForce 7900 | ✓ | X* | X | X |
| GeForce 7950 | ✓ | ✓ | X | X |
| GeForce 8400 | ✓ | X* | X | X |
| GeForce 8500 | ✓ | X* | X* | X |
| GeForce 8600 | ✓ | ✓ (nur GTS) | ✓ (nur GTS) | X |
| GeForce 8800 | ✓ | ✓ | X | X |
| * Manche Hersteller bieten bei einigen Modellen dem Kunden einen HDCP-geschützten (Dual-Link-)DVI-Ausgang an. Dies ist aber keine Voraussetzung von Nvidia. |
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Update: Entgegen unserer ursprünglichen Aussage, dass sämtliche GeForce-8600-Karten von Haus aus mit DVI-HDCP-Unterstützung ausgeliefert werden, müssen wir dies nun korrigieren. Nur die GeForce 8600 GTS verfügt standardmäßig über HDCP. Bei der GeForce 8600 GT hängt die Unterstützung dagegen vom Hersteller ab.
Bildqualität
Der wichtigste Pluspunkt der neuen Medien Blu-ray und HD DVD ist zweifellos die teils enorm gestiegene Bildqualität gegenüber der DVD. Was früher unscharf, undetailliert und verrauscht war (damit ist kein Filmkorn gemeint), ist nun scharf, detailliert und störungsfrei. Somit erscheint es nur logisch, dass selbst die beste Videobeschleunigung sinnlos ist, wenn die Grafikkarte nur ein minderwertiges Bild an den Monitor liefert. Aus diesem Grund haben wir uns dazu entschlossen, die Bildqualität anhand eines speziell dafür vorgesehenen Tests zu untersuchen, darüber hinaus aber zusätzlich den Bildeindruck mehrerer Filme festzuhalten. Screenshots können wir leider keine anbieten, weil der HDCP-Kopierschutz das Erstellen eigener Bilder effektiv verhindert. Als Wiedergabegerät haben wir uns für den 30-Zoll-TFT von Dell (1080p) als PC-Komponente entschieden und für einen 32-Zoll-LCD-Fernseher von Toshiba (720p), der den „Wohnzimmerpart“ übernehmen soll. Einen HD-Beamer haben wir absichtlich aus dem Vergleich herausgehalten, weil die entsprechende Klientel wohl beinahe ausschließlich auf Standalone-Abspielgeräte setzt.
HD HQV Erläuterungen
Der HD HQV Benchmark (Hollywood Quality Video) von Silicon Optix [1] liegt auf einer handelsüblichen HD DVD (wahlweise auch auf einer Blu-ray) vor und soll die Bildqualität des High-Definition-Abspielgerätes anhand verschiedener Bildsequenzen testen. Ob dabei ein standalone HD-DVD/Blu-ray-Planer oder ein PC mit entsprechendem optischen Laufwerk zum Einsatz kommt, ist nicht von Bedeutung. Also ein perfekter Qualitätstest für die Avivo-HD- und PureVideo-HD-Technologie von ATi beziehungsweise Nvidia. Es gibt insgesamt sechs Testszenarien, die man mit maximal 25 Punkten selbst bewerten muss. Schlussendlich ergibt die Addition der erreichten Punkte das Gesamtergebnis. Somit ist der HQV-Benchmark logischerweise sehr subjektiv, da ein menschliches Auge nicht dem Anderen gleicht. Nichtsdestotrotz gibt der HD HQV Benchmark einen guten Eindruck in die Wiedergabequalitäten einer Grafikkarte. Als Anzeigegerät haben wir uns für den Toshiba-LCD entschieden, damit alle Grafikkarten auf ein und demselben Gerät getestet werden können. Die eingestellte Auflösung ist in diesem Fall 1280x720 mit Progressiv-Einspielung.
Der erste Test handelt von der wichtigen „Noise Reduction“. Noise Reduction soll genau das aufzeigen, was der Name vermuten lässt: Bildfehler, die größtenteils durch eine schlechte Kompression oder minderwertige Bearbeitung entstehen. Häufig tritt dieses Problem bei Bildern mit einem hohen Farbspektrum auf, weswegen man es „Farbrauschen“ nennt. Vor allem in dunklen Szenarien ist das Rauschen ein großes Problem. Um das Problem zu umgehen ist der simpelste Trick, wenn auch gleich der schlechteste, da die Bildqualität teils stark leidet, ein Blur-Filter auf das Bild zu legen. Es gibt jedoch weiterentwickelte Filtermethoden wie das so genannte „Recursive Temporal Filtering“, was ein Verschmieren des Bildes verhindert. Bei einer Nvidia-Grafikkarte kann man die Noise Reduction im Treiber nicht nur an- und abschalten, sondern auch in vier Schritten regeln, wie intensiv der Post-Processing-Effekt wirken soll. Nvidia empfiehlt diesen auf 55 Prozent einzustellen, um ein optimales Ergebnis zu erzielen.
Der zweite Test beschäftigt sich mit interlaced Filmmaterial (Halbbilder), bei dem alle Bruchteile von Sekunden ein Bild aufgenommen wird. Falls das Bild keine sich bewegenden Objekte enthält, ist es möglich, die volle Auflösung wiederherzustellen. Falls aber sich bewegende Objekte vorhanden sind, ist die volle Auflösung bei der Aufnahme notwendigerweise verloren gegangen. Die Aufgabe des Videoprozessors ist es nun, erkennen zu können, ob es in einem Bild sich bewegende oder stehende Objekte gibt. Falls dieser die Aufgabe richtig erfüllt, kann die maximale Auflösung im Endergebnis wiederhergestellt werden. Andernfalls kommt es zu Problemen bei der Darstellung, sprich ein störendes Flackern im Bild oder verloren gegangene Details.
Der dritte Test nennt sich „Video Reconstruction Test“ und zeigt erneut interlaced Bildmaterial mit verloren gegangenen Informationen. Um diese Informationen wiederherzustellen, berechnen die meisten Videoprozessoren die durchschnittlichen Informationen der Pixel über und unter dem Zielbereich. Der Videoprozessor versucht diese fehlenden Bildinformationen nun zu interpolieren und so wiederherzustellen. Falls dies nicht korrekt gelingt, sieht man auf dem Bildschirm einen Treppeneffekt.
Beinahe alle heutzutage aufgenommenen HD-Sendungen werden in der Auflösung 1080p (1920x1080 mit Vollbildern) mit einer Geschwindigkeit von 24 Bildern pro Sekunde produziert. Vor allem bei Fernsehübertragungen wird aber meistens 1080i (Halbbilder) mit 60 Bildern pro Sekunde ausgestrahlt, was nicht identisch mit der Aufnahmetechnik ist. Für die Umwandlung wird ein „Telecine Process“ verwendet. Der Videoprozessor muss diese 3:2-Differenz erkennen können, damit alle aufgenommenen Pixel sichtbar sind. Falls dies nicht korrekt geschieht, kann es zu einem störenden Flackern kommen, da Bildbereiche mit einem alternierenden 60-FPS-Rhythmus wiedergegeben werden. Der Abschnitt heißt „Film Resolution Loss Test“.
Der letzte Test wurde von Silicon Optix auf den Namen „Film Resolution Loss Test – Stadium“ getauft und grenzt, wie man es sich bereits denken kann, direkt an den vorherigen Test an. Der Videoschnipsel zeigt einen langsamen Kameraschwenk durch ein Stadium mit leeren Sitzplätzen. Falls bei dem Schwenk Moiré- oder Flackereffekte zu sehen sind, wird das Bild nur mit der halben Auflösung wiedergegeben.
HD HQV Benchmark
HD HQV Benchmark – Einzelergebnisse
Angaben in Punkten
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Wie man an den Graphen erkennen kann, fallen die Ergebnisse von GPU zu GPU unterschiedlich aus. Einen totalen Ausfall hat die GeForce-7-Serie, die quasi keinerlei Post-Processing-Effekte bietet, was die Bildqualität deutlich mindert. Wirklich Spaß ein HD-Video zu gucken macht es mit der Grafikkarte nicht. Man wird überall von unscharfen Details, Treppeneffekten und noch so einigem anderen abgelenkt. Die restlichen Grafikkarten machen es deutlich besser. Einzig die Radeon HD 2400 zeigt ein durchwachsenes Ergebnis und unterscheidet sich, trotz des gleichen Unified Video Decoders, stark von der Radeon HD 2600. Vor allem die fehlende Noise Reduction ist sehr störend.
HD HQV Benchmark – Gesamtergebnis
Angaben in Punkten
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Insgesamt hinterlässt auch die Radeon-X1000-Serie einen guten Eindruck. Diese kommt zwar nicht ganz an das Ergebnis der Radeon HD 2600 und Radeon HD 2900 heran, weit entfernt ist man mit der Grafikkarte aber nicht. Die Noise Reduction ist nicht so hochwertig, zudem gibt es Probleme im „Jaggies-Test“, die aber auch die größeren ATi-Modelle zeigen. Beinahe das Maximalergebnis erreichen die Radeon HD 2600 und die Radeon HD 2900. Einzig im Jaggies-Test erlauben sich die ATi-GPUs einen Ausreißer und fallen mit einem Treppeneffekt negativ auf.
Überraschend positiv zeigt sich die GeForce 8800 sowie die GeForce 8600, obwohl man vor allem ersterer bis jetzt eine deutlich schlechtere Bildqualität attestierte. Grund dafür ist der Beta-Treiber ForceWare 162.19, der zusätzliche Post-Processing-Effekte mit sich bringt. Für die Öffentlichkeit ist dieser Treiber aber nicht verfügbar. Jedoch hat Nvidia vor kurzem den Beta-Treiber ForceWare 163.11 für Windows Vista der Öffentlichkeit zugänglich gemacht, der ebenfalls die Qualitätsverbesserungen enthält. Mit diesem schaffen es die Kalifornier sogar, sich an die Spitze des Testfeldes zu setzen – sehr gut, Nvidia! Die Radeon HD 2600 sowie die Radeon HD 2900 erreichen nicht ganz dieses Niveau, verstecken müssen sich die ATi-Grafikkarten aber keinesfalls. So liegt man einzig beim „Jaggies“-Test hinter Nvidia, ansonsten gibt es nichts zu beanstanden.
Subjektive Eindrücke
Der HD HQV Benchmark hat gezeigt, wie sich die Grafikkarten in einzelnen, schwierigen Testszenarien schlagen. Doch wie das Gesamtergebnis in einem HD-Film aussieht, kann man daraus nicht schlussfolgern. Doch die Ergebnisse sind in der Tendenz exakt gleich, wobei die kleinen Unterschiede bei der Benchmark-HD-DVD von Silicon Optix in einem Film gar nicht oder kaum auffallen. Was aber direkt auffällt, ist das unterirdische Abschneiden der GeForce-7-Serie von Nvidia. Es gibt wirklich kein einziges Bild, was einen guten Eindruck hinterlässt. Bevor wir nun etwas ins Detail gehen, müssen wir anmerken, dass die Eindrücke der Bildqualität vollkommen subjektiv sind und von Person zu Person unterschiedlich wahrgenommen werden können.
Stattdessen wird man von Frame zu Frame mit einem anderen Problem konfrontiert, eins auffälliger als das andere. Sehr störend ist die fehlende Noise Reduction, wodurch beinahe alle Filme durchgängig Grieseln und teils regelrechte Artefakte zu sehen sind. Der so genannte „Filmkorn“ soll bekannterweise zur Atmosphäre beitragen. Das Ergebnis, das die G7x-GPU auf den Bildschirm zaubert, hat damit aber nichts mehr zu tun. Selbst in hellen Szenen mit einer hohen Bitrate, wo eine Noise Reduction normalerweise unnötig ist, grieselt das Bild munter vor sich her.
Ein weiteres großes Problem sind die ständig sichtbaren Treppeneffekte, die wir auch beim HD HQV Benchmark beobachten konnten. Darüber hinaus gibt es noch weitere Unstimmigkeiten mit der GeForce-7-Serie, wobei diese in Anbetracht der zwei genannten Schwerpunkte schon relativ unwichtig erscheinen. Spaß an einem HD-Film wird man mit dieser Grafikkarte auf jeden Fall nicht haben. Ebenfalls gebremst ist das Vergnügen mit einer Radeon HD 2400 von ATi. Ohne Zweifel, das Bild ist besser als das einer GeForce 7, zufrieden sind wir damit aber noch lange nicht.
Eine Noise Reduction scheint ebenso nicht vorhanden, von Treppeneffekten bleibt man genauso wenig verschont. Immerhin treten diese nicht so häufig wie auf einer G7x-GPU auf. Davon abgesehen ist die Bildqualität aber ordentlich, wobei wir davon abraten müssen, eine Radeon HD 2400 in einem Wohnzimmer-PC zu benutzen. Schade eigentlich, da diese davon abgesehen gute Leistungen im HD-Betrieb zeigt.
Die restlichen Karten machen es ein gutes Stück besser, wobei einem der Unterschied zwischen einer Radeon X1950, Radeon HD 2600, Radeon HD 2900, GeForce 8600 und der GeForce 8800 in der Praxis wohl kaum auffällt. Alle hier genannten 3D-Beschleuniger liefern ein einwandfreies High-Definition-Bild und sind somit hervorragend für einen Wohnzimmer-PC, der mit einem Blu-ray- oder HD-DVD-Laufwerk ausgestattet ist, geeignet. Obwohl die Radeon X1950 eigentlich die schwächste Leistung zeigen müsste, ist uns das in keinem Film aufgefallen. Das Bild sieht durchgängig sehr gut aus, erkennbare Makel gibt es keine.
Eine interessante Möglichkeit gibt Nvidia dem Kunden bei der GeForce 8600 sowie der GeForce 8800. Während die ATi-Pendants immer stur mit einem adaptiven Noise-Reduction-Verfahren arbeiten, auf das man keinen Einfluss nehmen kann, kann man auf den Nvidia-Modellen die Noise Reduction nicht nur einstellen, sondern auch stufenlos regeln. Wir empfehlen eine Einstellung von 55 Prozent, die unserer Meinung nach das beste Ergebnis liefert. Die störenden Artefakte werden ausnahmslos beseitigt und es gibt keinen Detailverlust.
Je nach Film kann es sinnvoll sein, die Noise Reduction weiter zu verringern. Unter 25 Prozent würden wir aber nicht gehen, da es ansonsten selbst in unempfindlichen Filmen zu einem leichten Grieseln kommen kann. Zudem bietet Nvidia eine Funktion Namens „Edge Enhancement“ an. Mit dieser kann man die Konturen der einzelnen Bildsegmente stärker hervorheben, was in begrenztem Rahmen einen sehr guten Eindruck macht. Bis zum Maximum sollte man diese Funktion aber nicht ausreizen, weil es ansonsten schnell zu störenden Doppelkonturen kommen kann.
Testsystem
Testsystem:
- Prozessor
- Intel Core 2 Extreme X6800 2,93 GHz
- Restliche CPUs: Simuliert durch Veränderung des Multiplikators beim X6800
- Motherboard
- Asus Striker Extreme (Nvidia nForce 680i)
- Arbeitsspeicher
- 2x 1024 MB Corsair CM2X1024-6400 (4-4-4-15)
- Grafikkarten
- ATi Radeon HD 2900 XT (742/828), 512 MB
- ATi Radeon HD 2600 XT (4) (800/1100), 256 MB
- ATi Radeon HD 2400 XT (695/790), 256 MB
- ATi Radeon X1950 XTX (650/1000), 512 MB
- Nvidia GeForce 8800 GTS (500/1200/800), 640 MB
- Nvidia GeForce 8600 GT (540/1190/700), 256 MB
- Nvidia GeForce 7950 GX2 (500/600), 512 MB
- Peripherie
- Toshiba SD-H802A HD-DVD-Laufwerk
- Pioneer BDR-101A Blu-ray-Laufwerk
- Samsung SATA2-HDD mit 500 GB und 16 MB Cache
- Monitore
- Dell UltraSharp 3007WFP-HC, 30-Zoll-TFT-Monitor mit HDCP über DVI
- Toshiba 32WL58P, 32-Zoll-LCD-Fernseher mit HDCP über HDMI
- Treiberversionen
- Nvidia ForceWare 162.19 (beinhaltet neue PureVideo HD Post-Processing-Features)
- ATi Catalyst 7.6
- Software
- Microsoft Windows Vista x86 Build 6000
- Cyberink PowerDVD 7.3 build 2911e.0
- Microsoft DirectX 9.0c
- Microsoft Direct3D 10
Blu-ray (H.264)
Als H.264 codierte Filme haben wir uns für Fluch der Karibik, Per Anhalter durch die Galaxy sowie X-Men 3 entschieden. Alle Filme können nicht nur durch eine gute Bildqualität punkten, sondern kommen zudem mit sehr hohen Bitraten daher (X-Men 3 bis zu 50 MBit/s), was nicht nur für den Prozessor, sondern ebenso für die Grafikkarte eine nicht ganz einfach zu nehmende Hürde darstellt. Neben den Maximal-, Durchschnitts- und Minimalwerten der Prozessorauslastung haben wir darüber hinaus ein graphisches Diagramm erstellt, welches die Prozessorauslastung im Fünf-Minuten-Takt zeigt – aus den Graphen lassen sich die Werte der Diagramme somit nicht direkt ablesen, da die Graphen, wie erwähnt, nur Werte im Abstand von fünf Minuten zeigen. So kann man sich jedoch einen besseren Überblick verschaffen, wie der Durchschnitt zu Stande kommt.
Fluch der Karibik
Graka-Vergleich – FDK (H.264)
Angaben in Prozent
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Per Anhalter durch die Galaxy
Graka-Vergleich – Anhalter (H.264)
Angaben in Prozent
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X-Men 3
Graka-Vergleich – X-Men 3 (H.264)
Angaben in Prozent
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Blu-ray (MPEG-2)
Als MPEG-2 codierte Filme haben wir uns für Alien versus Predator, das Geheime Fenster sowie Underworld Evolution entschieden. Alle Filme können nicht nur durch eine gute Bildqualität punkten, sondern kommen zudem mit relativ hohen Bitraten daher. Neben den Maximal-, Durchschnitts- und Minimalwerten haben wir darüber hinaus auch hier ein Diagramm erstellt, was die Prozessorauslastung im Fünf-Minuten-Takt zeigt. So kann man sich einen besseren Überblick verschaffen, wie der Durchschnitt zu Stande kommt.
Alien vs. Predator
Graka-Vergleich – AVP (MPEG-2)
Angaben in Prozent
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Das geheime Fenster
Graka-Vergleich – Fenster (MPEG-2)
Angaben in Prozent
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Underworld
Graka-Vergleich – Underworld (MPEG-2)
Angaben in Prozent
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HD DVD (VC-1)
Als VC-1 codierte Filme haben wir uns für Children of Men, Corpse Bride – Hochzeit mit einer Leiche sowie die Dokumentation Planet Earth entschieden. Alle Filme können nicht nur durch eine gute Bildqualität punkten, sondern kommen zudem mit hohen Bitraten daher (Planet Earth bis zu 40 MBit/s), was nicht nur für den Prozessor, sondern ebenso für die Grafikkarte eine nicht ganz einfach zu nehmende Hürde darstellt. Neben den Maximal-, Durchschnitts- und Minimalwerten haben wir darüber hinaus auch hier ein Diagramm erstellt, welches die Prozessorauslastung im Fünf-Minuten-Takt zeigt. So kann man sich einen besseren Überblick verschaffen, wie der Durchschnitt zu Stande kommt.
Children of Men
Graka-Vergleich – Children (VC-1)
Angaben in Prozent
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Corpse Bride
Graka-Vergleich – Corpse Bride (VC-1)
Angaben in Prozent
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Planet Earth
Graka-Vergleich – Planet Earth (VC-1)
Angaben in Prozent
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CPU-only Auslastung
Dass die Grafikkarte beim Decodieren eines HD-Films dem Prozessor unter die Arme greift, ist quasi der Optimalfall. Immer ist dies aber nicht möglich, so kann es zum Beispiel zu einem Software- oder Treiberkonflikt kommen und die CPU muss die gesamte Arbeit alleine erledigen. Um dies zu testen und zudem zu zeigen, wie sehr die GPU denn nun wirklich hilfreich ist, haben wir jeweils einen MPEG-2-, H.264- und VC-1-Film ohne GPU-Beschleunigung abgespielt. Als CPU kommt der Intel Core 2 Extreme X6800 zum Einsatz, mit dem man durch den freigeschalteten Multiplikator kleinere CPU-Modelle simulieren kann. Zudem haben wir unter Windows Vista testweise einen CPU-Kern deaktiviert, um den Dual-Core-Vorteil besser herausstellen zu können – hierbei muss man aber anmerken, dass es den simulierten Single-Core-Prozessor in dieser Form nicht im Handel zu kaufen gibt.
CPU-Vergleich – Fenster (MPEG-2)
Angaben in Prozent
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MPEG-2-Material ist mittlerweile nicht mehr die anspruchsvollste Sache für einen modernen Prozessor, selbst wenn die Bitraten deutlich in die Höhe gehen. Sogar der simulierte Single-Core-Prozessor erreicht maximal eine Auslastung von 64 Prozent. Probleme wie Ruckeln oder Framedrops treten überhaupt nicht erst auf. Für MPEG-2-Filme ist eine GPU-Beschleunigung also nicht unbedingt erforderlich, selbst bei einer Einkern-CPU. Diese sollte jedoch ausreichend hoch getaktet sein.
CPU-Vergleich – Corpse Bride (VC-1)
Angaben in Prozent
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Ganz anders sieht es bei einem VC-1-Film aus, bei dem eine Single-Core-CPU kapitulieren muss. Die maximale Auslastung beträgt 92 Prozent und des Öfteren gerät das Bild ins Stocken. Zudem treten störende Framedrops auf. Eine unterstützende Grafikkarte ist in diesem Fall zwingend notwendig. Eine Dual-Core-CPU kommt dagegen deutlich besser mit VC-1-Material zurecht. Zwar sollte diese nicht zu den langsamsten gehören, der schnellste Prozessor muss es aber ebensowenig sein.
CPU-Vergleich – X-Men 3 (H.264)
Angaben in Prozent
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Schon die GPU-Benchmarks zeigten, dass H.264-codiertes Material der Härtefall für eine Grafikkarte ist. Bei einer CPU ändert sich dies auch nicht, weswegen viele Modelle nicht für eine ausreichende Beschleunigung sorgen können. Die Single-Core-CPU ist zu jedem Zeitpunkt mit dem Film überlastet, der eher wie eine Diashow wirkt. Selbst die meisten Dual-Core-Prozessoren, auch wenn diese deutlich besser als die Einkern-CPU agieren, sind nicht schnell genug. Erst ab einem Core 2 Duo E6700 mit 2,67 GHz konnten wir ein dauerhaft flüssiges Bild erzeugen.
Beurteilung
Grafikkarten haben abseits der eigentlichen Grafik ohne Zweifel viele weitere, wichtige Arbeiten im Alltag zu erledigen, von denen man meistens nichts mitbekommt. Eine dieser Aufgaben ist die GPU-Beschleunigung von Videos, die vor allem mit den High-Definition-Filmen wieder an Bedeutung stark zugenommen hat. Denn – abgesehen vom ressourcenschonenden, aber ineffektiven MPEG-2-Format – sind aktuelle Prozessoren in den meisten Fällen zu langsam, um Filme im VC-1- und H.264-Format auf einer HD DVD oder Blu-ray zu beschleunigen. Denn längst nicht jeder hat eine Quad-Core-CPU im Rechner stecken.
Diese Aufgabe wird vor allem von den neuen Mid-Range-Karten gut abgedeckt. Den schlechtesten Eindruck hinterlässt dabei ausgerechnet ATis-Topmodell, die Radeon HD 2900 XT. Diese bietet die langsamste Videobeschleunigung, zudem funktioniert die Unterstützung von VC-1-Material noch nicht. Diese wird erst in einem kommenden Treiber nachgeliefert. Somit kann es je nach Film und Prozessor zu einer ungenügenden Wiedergabe kommen, die jeden Filmgenuss im Keim erstickt. Doch auch abseits von VC-1 kann die Radeon HD 2900 XT keine Höhepunkte setzen. Die Beschleunigung liegt beinahe ausschließlich unter dem Niveau einer GeForce 8800 von Nvidia.
Diese zeigt zwar ebensowenig eine Glanzleistung, dennoch kann die G80-GPU immerhin ein wenig besser der CPU die Arbeit abnehmen als der R600. Darüber hinaus wird VC-1 ohne Makel beschleunigt. Zu Problemen ist es nicht gekommen. Einen hervorragenden Eindruck hinterlassen sowohl die Radeon HD 2600 sowie die GeForce 8600. Vor allem aber die Radeon HD 2600 weiß zu gefallen. Keine andere Grafikkarte hat dieses Gebiet besser im Griff als der Chip aus Kanada. Die GeForce 8600 arbeitet ebenfalls auf einem hohen Niveau, kommt aber nicht ganz an die Leistungen der Radeon HD 2600 heran. Die Radeon HD 2400 liegt etwas zurück.
Abgesehen von der fehlenden VC-1-Beschleunigung der Radeon X1950 leisten sich die „alten“ 3D-Beschleuniger, gemeint sind hier die Radeon-X1950-Serie sowie die GeForce-7-Karten, bei der Beschleunigung keinen Ausrutscher. Anders dagegen bei der Bildqualität, wohl die wichtigste Kategorie. Die GeForce-7-Karte erreicht ein unterirdisches Ergebnis und weiß die Bildqualität kaum gegenüber der Softwarelösung zu steigern. Überall sieht man Flackern, Treppeneffekte und verrauschte Bilder. Filmspaß kommt so auf keinen Fall auf. Etwas besser erledigt die Radeon HD 2400 diese Aufgabe, aber das Ergebnis ist ebenso alles andere als perfekt.
Besser machten dies die Radeon X1950, Radeon HD 2600, Radeon HD 2900, GeForce 8600 sowie die GeForce 8800. Alle Grafikkarte dieser Klasse liefern ein sehr gutes Bild, das in der Praxis kaum voneinander zu unterschieden ist. Die GeForce 8600 und die GeForce 8800 bieten dem Käufer die beste Bildqualität und leisten sich keinen einzigen Patzer – sehr gut! Aufpassen muss man aber bei der HDCP-Kompatibilität der Grafikkarten, die längst nicht immer gewährleistet ist. Vollkommen sicher ist man derzeit nur mit einer GeForce 8600 oder einer Radeon HD 2400 beziehungsweise Radeon HD 2600 (laut ATi auch mit einer Radeon HD 2900, dies können wir aber nicht bestätigen). Diese bieten selbst bei einer Dual-Link-Auflösung wie 1900x1200 oder höher HDCP über DVI und spielen dementsprechend jeden Film ab.
Fazit
Als Kaufempfehlung für einen HTPC mit einem Blu-ray- oder HD-DVD-Laufwerk können wir entweder die ATi Radeon HD 2600 oder die Nvidia GeForce 8600 (bei der GeForce 8600 GT auf vorhandene DVI-HDCP-Kompatibilität achten!) empfehlen. Ob eine Pro- oder XT- beziehungsweise eine GT- oder GTS-Variante ausgewählt wird, ist gleichgültig. Einzig die GPU ist entscheidend. Die Bildqualität ist bei beiden Serien einwandfrei (die Nvidia-Karte bietet ein minimal besseres Bild, was aber wohl nur in wenigen Szenen auffallen wird, ATi dafür eine Audioausgabe über HDMI), die HDCP-Unterstützung durchgängig garantiert und die GPU-Beschleunigung ist sehr gut. Hier empfehlen wir eher auf die Kühllösung der Karte und den Preis zu achten.
Disqualifiziert für den HD-Betrieb hat sich einzig die GeForce-7-Serie sowie teilweise die Radeon HD 2400 (zu der GeForce 8500 GT können wir leider keine Aussage treffen, da uns ein HDCP-fähiges Modell fehlt). Die Bildqualität ist gerade bei der GeForce 7 mangelhaft, so dass kein Filmspaß aufkommt. Die Radeon HD 2400 macht dies etwas besser, optimal ist das Ergebnis aber noch lange nicht.