Auf Augenhöhe mit (Ti)tanen - AMD Vega 56 unter DaVinci Resolve 14

Wir hatten ja bereits vor der IBC ein paar Eindrücke und Benchmarkergebnisse der AMD Vega 56 geteasert, die bei uns gemischte Gefühle hinterlassen hatte. Nun hatten wir nach dem Messestress endlich etwas mehr Zeit uns mit der Karte beschäftigen und sind für einen echten Test deutlich tiefer in die Materie des neuen AMD GPU-Flaggschiffs eingetaucht. Mit erstaunlichen Resultaten.

Die von uns getestete Vega 56 stellt aktuell die kleinste AMD-Grafikkarte dar, die man bestenfalls für rund 400 Euro im Handel erstehen kann. Die meisten Händler bieten Karte jedoch nur für 500 Euro an, obwohl die Verfügbarkeit deutschlandweit sehr gut zu sein scheint. In regelmäßigen Abständen gab es die Karte jedoch auch immer wieder in kurzen Aktionen für 400 Euro zu erstehen. Mit etwas Jagdinstinkt scheint es es also auch möglich die Karte imme mal wieder für diesen Preis zu bekommen. Und das kann sich wirklich lohnen, denn gerade die günstigste Vega 56 hat es buchstäblich in sich.

Massives, kompaktes Gehäuse

Schon beim Auspacken wird klar, dass die Vega-Karten viel Leistung unter der Haube verbergen. Zwei 8polige PCI-Stromanschlüsse zeigen deutlich, dass hier Strom in großen Massen verbraten werden kann. Bis zu 300W darf sich eine Vega-Karte hiermit nach Spezifikation genehmigen und wenn man die Karte ohne optimierte Einstellungen betreibt, läuft man auch schnell in ein entsprechendes Power-Limit.

Das Gehäuse und die Verarbeitung gefällt uns wirklich gut. Damit meinen wir nicht unbedingt den angeberisch rot leuchten RADEON-Schriftzug und auch nicht die LED-Kette, welche die Auslastung der GPU als visuellen Pegel darstellt. Wir sind vielmehr von der komplett umfassenden Gehäuse-Form beeindruckt, mit der sich die Karte bequem und sicher fassen lässt, ohne dass man versehentlich Leiterbahnen oder filigrane Lüftergitter berühren kann. Eine derart massive Bauweise ist man sonst eher von Workstation-Karten gewohnt.

Kaum gedrosselte Lüftergeräusche

Nachteil ist dagegen klar die Ein-Lüfter-Konstruktion, die unter Last extrem laut werden kann. Auch Spulenrasseln ist bei unserem Referenzexemplar deutlich zu vernehmen. Jedoch haben wir schon lange keine Hochleistungs-GPU mehr erlebt, die nicht rasselte und quietschte. Dass die Karte relativ kompakt ausfällt und nur 2 PCI-Steckplätze überdeckt ist nicht grundsätzlich nützlich. Denn zwei Karten direkt nebeneinander sind aufgrund des seitlich blasenden Lüfters nicht zu empfehlen weil eine dabei schnell zu heiß wird und die Leistung deutlich drosselt. Interessant ist auch, dass sich Vega 56, Vega 64 und augenscheinlich auch die Vega Frontier Edition vom Platinenaufbau nicht unterscheiden. Nachdem die Ram-Bausteine ja dank HBM-Speicher direkt auf dem Chip sitzen, gibt es auch kaum Grund für alternative Platinen-Designs. Selbst ein Unterschied in der RAM-Ausstattung beeinflusst den Aufbau der GPU-Platine nicht, da das HBM-RAM ja auf dem GPU-Prozessor sitzt.

Wer eine Referenz Vega kauft, sollte sich erst einmal auf einen gewissen Geräuschpegel einstellen. Ohne Last ist die Karte zwar praktisch geräuschlos und unter Verzicht auf Spitzenleistung lässt sich die Karte natürlich auch in der Lüfter-Drehzahl beschränken. Dies ist vor allem interessant, wenn man die volle Leistung immer nur für kurze Peaks beim Schnitt abrufen muss. Für lärmempfindliche Personen heiß es dennoch lieber auf Custom-Modelle von Drittherstellern warten oder auf alternative Kühllösungen setzen, die es aller wahrscheinlichkeit nur für die AMD-Referenzdesigns geben wird. Bei Erscheinen dieses Artikels (Ende September 2017) gab es allerdings noch keinerlei Luftkühlungs-Drittlösungen für das Vega-Referenzdesign.

Konfiguration mittels Wattman

Um Lüfterdrehzahl (und noch viele andere) Parameter der Karte zu verändern, stellt AMD per Treiber ein Konfigurationstool namens Wattman zur Verfügung. Dieses agiert jedoch auf den ersten Blick noch teilweise unzuverlässig und gibt modifizierte Werte nicht immer an Karte weiter. Bei näherem Hinsehen scheint uns jedoch die Karte selbst einige Werte zu sperren, die Wattman offen zur Modifikation frei gibt. Definitiv ist dies beispielsweise die mV-Einstellung für den HBM-Speicher. Egal, was man hier wählt, der Änderung kommt nicht bei der Karte an. Und dies hat auch einen Grund, wie wir gleich darlegen werden.

Wattman ist jedoch ein wichtiges Tool, da man hiermit die RX Vega Modelle gerade mit Feintuning nicht nur deutlich leiser und stromsparender bekommen kann, sondern tatsächlich die Leistung einer Vega 56-Karte gegenüber dem Werkszustand signifikant steigern kann.

Startet hiermit die ersten Versuche mit einer Vega 56 so wird man erst einmal enttäuscht. Erhöhungen der Frequenzen werden schnell mit Abstürzen quittiert. Der Headroom unserer zwei Vega 56 schien nicht sonderlich ausgeprägt und die Renderegebnisse unter Resolve waren hiermit kaum zu beeinflussen. Skeptisch wurden wir erst als wir sahen, dass sich Spannungsänderungen beim HBM-GPU-RAM überhaupt nicht auf den externen Strommesser auswirken.

Alternatives Bios - das Tor zu neue Welten

Zeitgleich fanden sich im Netz immer mehr Anwender, die problemlos ein Vega 64 Bios auf ihre Vega 56 aufspielten und berichteten, dass sich hiermit die Leistung der Karte faktisch auf das Niveau einer Vega 64 hieven ließ, obwohl die Shaderanzahl auf 3584 beschränkt bleibt (statt 4096 Shader bei der echten Vega 64).

Grund für den Performancegewinn sind einfach nur andere Temperaturgrenzen und (am wichtigsten) eine erhöhte Spannung beim HBM-Speicher. Wir selber haben dies daraufhin selbst ausprobiert und staunten nicht schlecht: Ließ sich die Speicherfrequenz bei unserer original Vega 56 gerade einmal um 10 Prozent steigern (von 800 MHz auf 880 MHz) bevor sie verlässlich abstürzte so waren nach dem BIOS Flash plötzlich unglaubliche 1050 MHz Speichertakt absolut stabil möglich. Sogar 1100 MHz war bei einer unserer beiden Karten stabil möglich.

Das Bios der Vega 56 limitiert die maximal zulässige HBM-Spannung auf 1250 mV und diese lässt sich für den Speicher in Wattman auch nicht ohne BIOS Flash ändern. Wir wagten für zwei Vega 56-Karten zwei Flash-Versuche, die absolut problemlos über die Bühne gingen.

Selbst im Fall eines Problems lässt sich extern an den Karten via Mini-DIP-Schalter übrigens noch auf ein zweites Sicherheits-Bios umstellen, das Risiko bleibt also überschaubar. Dennoch wollen wir an dieser Stelle vor Nachahmung ausdrücklich warnen und darauf hinweisen, dass hiermit auch ein Garantieverlust einhergehen kann.

Speicherfrequenz ist wichtiger als GPU-Frequenz

Nach einigem Herumtüfteln im Wattman können wir nun mit großer Sicherheit behaupten, was wir seit Jahren ahnen: Die Geschwindigkeit des angebundenen GPU-Speichers ist das Haupt-Nadelöhr der GPU-Beschleunigung unter Resolve. Wer den Speicher der Grafikkarte beschleunigt/übertaktet gewinnt am deutlichsten zusätzliche Leistung. Dies gilt im übrigen auch für fast alle anderen rechenintensiven GPU-Anwendungen (wie beispielsweise auch viele Crypo-Mining-Algorithmen oder andere Schnitt- und Compositing-Programme). Ein Hochschrauben der Prozessorfrequenz bringt dagegen nur äußerst marginale Performance-Gewinne.

Interessanterweise sind die meisten AMD-Karten sehr tolerant gegenüber Undervolting. Schafft man es für seine Grafikkarte eine stabile, niedrigere Betriebsspannung einzustellen, so sinkt der Stromverbrauch und damit auch Wärme und Hitze der Karte erheblich. AMD setzt dabei die Chip-Spannung aller Karten auf ein relativ hohes Niveau (um die 1200 mV bei maximalem Boost). Die meisten der verkauften Karten laufen jedoch auch mit deutlich geringerer Spannung hundertprozentig stabil. Setzt man die Spannung für die Rechenwerke herunter, so braucht die Karte weniger Strom wird weniger heiß und kann dabei in der Regel sogar höher getaktet werden. Da im Videoschnittbereich ein höherer Takt der GPU-Shader jedoch kaum etwas bringt, nutzen wir die gewonnen Reserven lieber für eine höhere Frequenz beim HBM-Speicher. Unser Optimierungsziel ist ein möglichst hoher Speichertakt, bei moderater Rechnenfrequenz der Shader.

Den Speicher kann man (in bestimmten Grenzen) dagegen umso besser übertakten, je mehr Spannung anliegt. Allerdings gibt AMD eben die Speicherspannung offenbar nicht zur Manipulation per Wattman frei. Um den Speicher einer Vega 56 höher (wie eine Vega 64) zu übertakten muss man eben dafür das Bios flashen. Die Vega 56 erlaubt maximal 1250 mV Speicher-Spannung, die Vega 64 erlaubt bis zu 1350 mV.

Hier mal ein Blick auf unsere Wattman Settings, mit denen wir zwei Vega 56 Karten absolut stabil mit Resolve auch unter voller Last betreiben können:

Was bringts? Vega56 unter Resolve 14

Nachdem Resolve nun auch in der finalen Version 14 vorliegt konnten wir feststellen, dass sich die Messergebnisse nur noch leicht gegenüber den letzten Betas verändert haben. Wir hatten für den folgenden Test zwei AMD Vega 56 und eine GTX 1080 Ti zur Verfügung, die bislang die stärkste GPU unter 1.000 Euro für Resolve darstellte. Vor einer Analyse hier mal die nackten Zahlen:

Alle Benchmarks mit Version 14 von DaVinci Resolve Studio

Alle Werte stellen die Wiedergabe in fps dar,bis auf "Max Num Curved Nodes" (=Anzahl der maximalen Nodes bei ruckelfreier 24p-Wiedergabe).

Wie man gut sehen kann spielt die Vega 56, frisch aus der Packung genommen und unoptimiert (Stock) mindestens eine Liga unter einer unoptimierten Nvidia GTX 1080 Ti (Stock). Ohne das Vega 64 Bios lässt sich die Karte dabei auch kaum gewinnbringend tunen. Nach dem Aufspielen des Vega 64 Bios nähert sich die Karte jedoch schon deutlicher an die GTX 1080 Ti an. Mit den von uns betriebenen Optimierungen gelingt es der Vega 56 schließlich sogar, den bisherigen NVidia Spitzenreiter hinter sich zu lassen. Tuned man auch den Speicherzugriff der 1080Ti (+ 500 MHz) und gibt dem Nvidia Core auch nochmal 100 MHz mehr so liegen beide Karten wieder ungefähr gleichauf, wobei einmal die eine und einmal die andere einen Test für sich gewinnen kann. Der Stromverbrauch der beiden Karten ist in diesem Fall jedoch auch fast identisch (ca. 235W bei Spitzenlast). Unsere Gigabyte GTX 1080 Ti lärmt in diesem Fall jedoch ebenfalls auf einem gehörigen Geräuschlevel.

Mit der Zweiten sieht man besser...

Sieht man sich die aktuelle GPU-Preisgestaltung an, so bekommt man zum Preis einer Geforce 1080 Ti fast zwei Vega 56. Wir haben daher auch noch nachgemessen, was denn eine zweite geflashte Vega 56 zur Geschwindigkeitssteigerung beitragen kann. Wenig überraschend sprengen wir damit die Schranken unseres Benchmarks. Praktisch die gesamte Timeline wird “grün” mit vollen 24 fps wiedergegeben. Auffällig ist dabei, dass das Stacking von Farbkorrektur-Nodes durch eine weitere Karte nicht mehr beliebig weiter skaliert. Und die temporale Noise Reduction profitiert in den besten Einstellungen ebenfalls kaum von einer weiteren GPU im System. Viele Effekte, die jedoch keine benachbarten Frames zur Berechnung erfordern, skalieren dagegen sehr gut und gewinnen teilweise fast 80-90 Prozent durch die zweite Karte. Viele externe OpenFX PlugIns sind dagegen nach wie vor auf eine GPU ausgelegt und lassen die zweite Karte links liegen.

Hat man (wie wir aktuell) gleich zwei Karten verbaut, so steigert sich leider nicht nur die Rechenleistung in vielen Disziplinen deutlich. Auch der Lärm der Lüfter und das Spulenrasseln verdoppeln sich gefühlt, was selbst uns eher lärmagnostischen Workstation-Nutzern auf Dauer zu viel ist. In den Standardeinstellungen heulen die Vega-Karten zudem auch bei kurzer Belastung sehr schnell hoch. Diese in Wattman zu bändigen ist mit nervigem trial and error verbunden. Hinzu kommt noch eine Eigenheit, dass man seine Settings in Wattman nicht für einen späteren Zugriff speichern kann. Verliert man einmal nach einem Reboot seine aktuellen Einstellungen (was vorkommen kann, wenn die Karte in ein Power-Limit lief), so muss man alle Werte im Wattman anschließend wieder manuell einstellen. Wir hoffen, hier wird es in Zukunft eine Speichermöglichkeit für persönliche Settings geben.

Nebenbei sei auch noch bemerkt: Bei zwei Karten im System spielt das Netzteil tatsächlich eine signifikante Rolle. Nachdem wir die GPUs mit jeweils einem Powerstrang aus unserem 1000W LEPA MaxBron versorgt haben, kam es unter hoher Belastung immer wieder zu kompletten Abstürzen des Systems. Diese verschwanden vollständig, als wir jeder Karte noch Energie aus einem dritten Strang zuführten. Auch wenn die Gesamtlast des Systems im optimierten Zustand laut Powermeter niemals 545W überschritt, dürften hier kurzfristige Spitzenpegel das Problem gewesen sein, die das Powermeter wohl nicht darstellen konnte. Das führt uns auch noch zum Thema:

Relevanter Strom-Verbrauch?

Blickt man auf ein externes Strommessgerät so fällt auf, dass der Stromverbrauch je nach Effekt-Node in der Timeline sehr stark schwankt. Bei stehender Timeline ist der zusätzliche GPU-Verbrauch unter Resolve praktisch null. Unser Testsystem fällt unter Resolve im ruhenden Timeline Zustand ohne Background Rendering auf ca. 75 W.

Bei voller Auslastung und ohne Optimierung frisst unser System mit geflashtem Vega 64-Bios im Turbo-Modus dann 410W mit einer Karte, was deutlich mehr ist als mit einer GTX 1080 Ti. Nach unseren Optimierungen die wir oben im Wattman dargelegt haben (1050 mV max.) schießt unser System mit einer Vega Karte niemals über 310W. Unsere optimierte GTX 1080 Ti erreichte übrigens ebenfalls in Spitzen im gleichen System gerne 300W.

Fazit

Die Vega 56 lässt sich mittels Wattman und einem Bios-Flash auf eine Rechenleistung heben die bei Berechnungen in DaVinci Resolve 14 einer Nvidia 1080Ti mindestens ebenbürtig ist, bzw. diese sogar noch etwas übertreffen kann. Nicht umsonst wird der gleiche Vega-Chip in anderen Konfigurationen auch in Serverbeschleunigern und Workstation-Karten vermarktet und kann dort deutlich teureren Karten von Nvidia bemerkenswert paroli bieten.

Interessanterweise ist der Stromverbrauch und Lärmunterschied gegenüber einer günstigen Nvidia 1080 Ti dabei ebenfalls vergleichbar. Somit kann man mit mit einer Vega 56 hier und heute für 400 Euro Videobeschleunigung herauskitzeln, die bei Nvidia aktuell fast das doppelte kostet.

Eventuell braucht man beim Kauf der Vega 56 etwas Glück in der Silicon Lottery, wobei sich im Netz praktisch nur Erfolgsmeldungen nach einem Bios Flash finden lassen. Wer auf der sicheren Seite sein will setzt für 100 Euro mehr gleich auf eine echte Vega 64, die von Haus aus die genannten Taktraten und Power-Limits bietet. Und mit ihren zusätzlichen Shadern rechnet sie wahrscheinlich sogar noch einen Tick schneller.

Wer hätte das gedacht? Tatsächlich sind die AMD Vega Karten unter Resolve mächtige Preis/Leistungs-Monster, die jedoch mit ein paar Tricks gebändigt sein wollen.