Grafikkarten Praxis Testberichte

NVIDIA NvEnc vs. CPU-Encoding: Kann der Video-Encoder der Turing-Chips für Twitch-Streaming & Co. mit einer CPU mithalten? Analyse mit Netflix VMAF

Untersucht man die Systemauslastung beim Livestreaming, wird der Vorteil des Encoding auf der GPU sichtbar. Beim Livestreaming übernimmt der PC meist nicht nur die Aufgabe der eigentlichen Streamingaufgabe. Oft werden dabei eine oder mehrere Anwendungen auf dem gleichen System ausgeführt, was das System zusätzlich belastet. Ein für die Hardware sehr anspruchsvolles, gängiges Einsatzszenario ist gleichzeitiges Gaming und Streaming. Dabei wird typischerweise ein 3D-Spiel im Vordergrund ausgeführt und in Echtzeit auf Twitch oder eine andere Plattform gestreamt.

Viele Streamer integrieren zusätzlich eine Webcam-Quelle als Bild-in-Bild und diverse Overlays, was zusätzliche CPU-Rechenzeit benötigt. In diesem Abschnitt wird mit OBS ein solches Szenario getestet, um den Einfluss einer rechenintensiven Anwendung auf die Systemleistung zu ermitteln. Um eine hohe Reproduzierbarkeit sowie eine Art Worst-Case-Szenario zu gewährleisten wird das integrierte Benchmark-Tool von Assassin’s Creed Odyssey gewählt. Das Spiel basiert auf der AnvilNext 2.0 Engine von Ubisoft und zeichnet sich durch sehr hohe CPU und GPU Anforderungen aus.

Das Spiel wird für alle Tests im Borderless-Modus mit einer Auflösung von 1920×1080 Pixeln gerendert. Es wird das Grafikpreset Ultra High gewählt und keine weiteren Anpassungen vorgenommen. Zunächst wird ein Referenzwert für Leistung ohne Streaming ermittelt. Das Spiel wird mittels OBS als Vollbildanwendung erfasst und gestreamt. In der nachfolgenden Grafik ist der Einfluss von Streaming mit den Presets x264 veryfast, faster, fast, medium sowie H.264 NVENC auf die Spielperformance von Assassin’s Creed Odyssey abgebildet.

Wie man sieht, hat NVENC bei 60 FPS Ausgabe den geringsten Leistungseinfluss. Bei Verwendung von x264 Encoding war das Testsystem nicht in der Lage, das Spiel ab dem Preset faster flüssig wiederzugeben. FPS-Minimum-Werte von unter 30 beeinflussen das Spielerlebnis negativ, da Bewegungen als Stottern wahrgenommen werden. Für einen flüssigen Stream ist es aber auch wichtig, dass keine Frames übersprungen werden. Bei Software-Encoding mit 60 FPS war auf dem Testsystem ab dem Preset faster kein flüssiges Streaming mehr möglich. Setzt man die Streaming-Framerate von 60 auf 30 herab, ist Streaming ohne übersprungene Frames mit dem faster-Preset möglich, jedoch ab fast nicht mehr.

Eine visuelle Analyse bestätigt deutliches Bildruckeln aufgrund der vielen übersprungenen Frames. Streaming mit dem medium-Preset war auf dem Testsystem auch mit 30 fps nicht möglich. NVENC hat hingegen bei 60 fps keine Frames übersprungen. Bedenkt man, dass NVENC bei Spielen eine bessere Streamqualität als x264 medium bietet, ist die Hardware-Lösung klar vorzuziehen.

Preset und FPS

Ausgelassene Frames

Übersprungene Frames

Veryfast 30 fps

0

0

Veryfast 60 fps

0

0

Faster 30 fps

0

0

Faster 60 fps

0

45,6 %

Fast 30 fps

0

22,8 %

NVENC

0

0

Eine kostenintensive Alternative, um das Hauptsystem zu entlasten ist der Einsatz eines dedizierten Streamingrechners mit einer Videoaufnahmekarte. Die Streamingsoftware und somit das rechenintensive Encoding läuft dann auf dem Streamingrechner. Das Video- und Audiosignal vom Gaming System wird normalerweise per HDMI an die Capture-Card des Streamingsystems übertragen. Der Streamingrechner benötigt vor allem eine leistungsstarke CPU. Da diese Variante zwei leistungsstarke Systeme erfordert, ist sie für die meisten nicht hauptberuflichen Streamer uninteressant. Der Einsatz einer RTX-Grafikkarte von Nvidia ermöglicht gleichzeitig hochwertiges Streaming und beispielsweise Gaming auf dem selbem System und ist angesichts der deutlich geringeren Gesamtinvestition eine sehr gute Alternative zum 2-Rechner-System.

Über den Gast-Autor: Alexander Pozdnyshev ist ein Video-Enthusiast, seit er mit 12 für sich Video als Hobby und später beruflich entdeckt hat. Dieser Artikel ist eine stark eingekürzte Version seiner Bachelorarbeit mit dem Titel „Vergleich von Nvidia NVENC und Software H.264 Encoding für Livestreaming-Anwendungen“. Eine Kontaktaufnahme kann gern auch über unsere Redaktion erfolgen.

 

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