eGPUs für Mac ausprobiert: High-End-Grafik am Mac Mini

Warum eine eGPU?

Die aktuellen Mac Mini oder die Macbook Pro mit 13-Zoll-Bildschirm sind in erster Linie mit einem nicht so leistungsfähigen Grafikchip von Intel ausgestattet. Dieser bietet nur ein Minimum an Leistung, benötigt dafür aber auch nicht viel Energie. Jedem Computerspieler ist natürlich klar, was eine Grafikkarte leisten kann, aber als Mac User hat man hier aber nicht unbedingt den Einblick.

Der Grafikprozessor, auch GPU abgekürzt, sorgt nicht nur für eine flüssige Darstellung auf dem Bildschirm, sondern Programme können ihn auch ansprechen, um Aufgaben zu berechnen. Klassischerweise sind das Videoschnittprogramme. Aber auch bei Bildbearbeitungsprogrammen gibt es aufwendige Berechnungen, die es zu beschleunigen gilt.

Eigentlich sollte sich das Thema Grafikkarte beim Kauf des Mac stellen. In den Optionen für Build-to-Order-Modelle sind die erhältlichen Varianten aufgeführt, nachträgliches Ändern ist nicht möglich, da der Grafikchip aufgelötet ist.

Als Nutzer eines modernen Mac mit Thunderbolt-3-Anschluss fällt die Wahl der Grafikkarten-Option leicht, denn man kann sie einfach auf später verschieben. Die Lösung sind externe Grafikkarten – auch eGPUs genannt. Externe Grafikkarten werden über Thunderbolt 3 mit dem Bussystem des Mac verbunden und verhalten sich genauso, als wären sie im Mac eingebaut.

Neben dem Vorteil, dass man sich die Überlegung nach der geeigneten Grafikkarte auf später verschieben kann, gibt es noch einen anderen nicht zu vernachlässigenden Vorteil. Der Einsatz von High-End-Grafik ist temporär und auf die Aufgabe bezogen. Das bedeutet, mein Macbook Pro soll mobil wenig Strom verbrauchen, aufwendige Berechnungen erledigt es unterwegs nicht. Sitzt man wieder am Schreibtisch, stöpselt man sich wie bei einer Dockingstation an die eGPU. Diese dient dann nicht nur als Grafikbeschleuniger, sondern auch als Netzteil und kann so eine richtige Dockingstation ersetzen. Im Falle der eGPUs von Blackmagic Design oder Sapphire stellen sie USB 3.0 und unter Umständen sogar Netzwerkanschlüsse bereit.

Die Suche nach der richtigen Grafikkarte für einen Mac ist gar nicht so leicht. Da gibt es zum einen die fertig konfigurierten externen Grafikkarten von Blackmagic Design aus dem Apple Store und die Sonnet eGFX Breakaway Puck 570 . Auf der anderen Seite gibt es externe Gehäuse wie die Sonnet eGFX Breakaway Box und die Gear Box von Sapphire, in das man selbst eine Grafikkarte einbauen kann.

Da diese Frage nicht so einfach und schon gar nicht pauschal beantwortet werden kann, möchten wir hier eine Hilfe geben.

©Thomas Bergbold

Die Qual der Wahl

Die Grafikkartenhersteller sind bei der Suche keine große Hilfe. Die Webseiten geben keine Hilfe für Medienschaffende, auf schriftliche Anfragen bekommt man keine Antwort und die Support-Hotlines können nur technische Fragen von Gamern beantworten. Als Mac-User, der seine Bild- und Videobearbeitung beschleunigen möchte, steht man da alleine da.

Wir möchten hier Licht ins Dunkel bringen und haben uns daher eine Reihe an Grafikkarten näher angesehen. Dabei betrachten wir uns nicht nur die Hardware im Einzelnen, sondern auch, wie sich in der Praxis schlägt. Das bedeutet, wir schauen uns nicht nur Benchmarks an, sondern messen auch typische Aufgaben mit der Stoppuhr.

Ein Anhaltspunkt bei der Suche nach einer Grafikkarte kann die umfangreiche Internetseite von Sonnet sein. Sonnet teilt in einer grundlegenden Empfehlung die Grafikkarten in folgende Gruppen ein:

• Radeon Pro WX 7100, Radeon RX 570 und 580, Radeon Pro 575:
• Videokodierung
• 4K-Videobearbeitung
• Kleinere Rendering-Projekte
• Erstellen von einfachen und mittleren VR-Inhalten

• Radeon Pro WX 9100, Radeon RX Vega 64/56:
• Erstellen von anspruchsvollen VR-Inhalten
• Große Animationsprojekte
• 6K-Videobearbeitung (Rauschminderung von Videomaterial)
• Anspruchsvolle Rendering-Projekte (mit Cinema 4D/ Blender/ Autodesk 3DS Max/ Autodesk Maya und Radeon Pro Render Software können bis zu vier eGPUs über Thunderbolt verwendet werden)

Wir wollen es uns nicht so leicht machen und so interessiert uns zum Beispiel, ob eine Radeon RX 570 wirklich für Videoschnitt ausreichend ist, oder ob eine Vega 64 nicht eine deutliche Beschleunigung bringt.

Für Videoschnitt mit eGPUs wird gerne empfohlen Final Cut Pro X und DaVinci Resolve 15 mit macOS Mojave. Genau diese Anwendungen werden wir uns daher auch näher ansehen.

©Thomas Bergbold

eGPUs im Detail

Doch zuerst schauen wir uns einige eGPUs näher an.

Blackmagic Design Blackmagic 580

Die Blackmagic Design Blackmagic eGPU 580 ist mehr als nur eine Grafikkarte in einem externen Gehäuse. In der Ausstattungsliste stehen neben zwei Thunderbolt-3-Ports auch noch ein USB-Hub mit vier USB-3.0-Anschlüssen und ein HDMI-Anschluss.

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Mit einem Thunderbolt-3-Anschluss wird die Blackmagic eGPU mit dem Mac verbunden, der zweite Thunderbolt-3-Anschluss ist nicht für eine weitere eGPU oder Laufwerke gedacht, sondern für einen Monitor. Zum Beispiel dem LG UltraFine 5K Monitor aus dem Apple Store . Mit dem zusätzlichen HDMI-Anschluss können somit maximal zwei Monitore direkt angeschlossen werden. Als Grafikprozessor setzt die Blackmagic eGPU auf eine Radeon Pro 580 mit großzügigen Grafikspeicher von 8 GB.

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Sehr auffällig im Betrieb ist die Geräuschentwicklung der Blackmagic eGPU. Und zwar im positiven Sinne, man hört sie nämlich nicht. Somit passt die Blackmagic eGPU perfekt zu den leisen Macs. Ob der hohe Turm optisch gefällt, ist Geschmackssache.

Die 85-W-Ladeleistung über den Thunderbolt-3-Anschluss reicht aus, um ein 15-Zoll-Macbook-Pro mit Strom zu versorgen. Etwas kurz geraten ist das mitgelieferte Thunderbolt-3-Kabel, die 50 cm geben einem nicht viel Freiheiten beim Aufstellen.

Die vier USB-3.0-Anschlüsse machen sich in der Praxis schnell bezahlt, da Macs standardmäßig mit sehr wenigen USB-3.0-Anschlüssen ausgestattet sind. Bei mobilen Macs ergeben sie sogar noch mehr Sinn, bleiben doch auf diese Weise Datenträger für Arbeitsdateien und Time Machine immer fest verbunden.

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Sonnet eGFX Breakaway Puck 570

Am eGFX Breakaway Puck 570 fällt sofort das sehr kleine Gehäuse auf, nur rund 15 × 13 × 5 cm misst das Gehäuse. Keine andere eGPU ist so klein wie der Puck. Dafür gibt es zwei Gründe, der eine ist der Einstiegsgrafikprozessor Radeon RX 570 und der andere das externe Netzteil. War in der ersten Ausgabe das Netzteil noch gigantisch groß, kommt die neue Ausgabe des Pucks mit einem kleineren Netzteil aus.

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Wie bei den meisten eGPUs verfügt der Puck über nur einen einzigen Thunderbolt-3-Anschluss. Das ist konsequent, da eine eGPU die maximale Bandbreite von Thunderbolt 3 benötigt.

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Im Betrieb fällt sofort der Lüfter auf der Oberseite des Gehäuses auf. Wird die Grafikkarte gefordert, sorgt er deutlich hörbar für Kühlung des Grafikprozessors. Zu seiner Ehrenrettung muss man aber sagen, dass er sofort wieder runterfährt, wenn die Anforderungen an den Grafikprozessor nachlassen.

Im Betrieb auf dem Schreibtisch war der Puck leicht zu hören, unter dem Schreibtisch verbannt, störte er nicht mehr. Als Zubehör gibt es auch eine Halterung, mit der eine Montage hinter einem Monitor genauso möglich ist wie unter einem Tisch.

An Monitoranschlüssen bietet der Puck großzügig dreimal DisplayPort und einmal HDMI. Damit lassen sich maximal vier 4K-Monitore anschließen, bei flüssigen 60 Hz Bildrate. Der Grafikspeicher ist mit 4 GB ausreichend.

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Das mitgelieferte Thunderbolt-3-Kabel ist mit 50 cm zu kurz, vor allem, wenn man den Puck hinter dem Monitor aufhängen möchte. Die Netzteil-Leistung für Macbooks liegt bei 45 W, was beim normalen Arbeiten mit einem 13-Zoll-Macbook-Pro ausgereicht hat. Knapp wird es nur, wenn das Macbook Pro beim Rendern stark gefordert wird und noch Laufwerke am Macbook Pro hängen.

Sapphire Gear Box mit Sapphire Radeon RX 590

Die Gear Box von Sapphire glänzt mit Ausstattungsmerkmalen, wie man sie von einer Dockingstation her kennt: zwei USB-3.0-Anschlüssen und einem Gigabit-Ethernet-Port.

Das kompakte Gehäuse von Sapphire gefällt mit seinen Rundungen und der lange LED-Balken ist ein verspieltes Element an der Front. Die Verspieltheit, wie sie von PC-Freaks geschätzt wird, wird auch an dem seitlichen Gitter sichtbar, hier kann man deutlich einer bunt beleuchteten Grafikkarte bei der Arbeit zuschauen. Zumindest den Lüftern, wenn diese wie bei unserer NITRO+ auch beleuchtet sind.

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Da kommen wir auch direkt zum größten Kritikpunkt an der Gear Box, es passen nur Grafikkarten mit einer maximalen Länge von 266 mm hinein. Damit scheiden alle Vega-Grafikkarten von Sapphire aus. Wir haben daher zur schnellsten passenden Grafikkarte gegriffen (zum Zeitpunkt des Tests) eine Nitro+ mit dem Grafikprozessor Radeon RX 590 G und 8 GB RAM. Bei der Wahl der passenden Grafikkarte ist die Liste auf der Homepage von Sapphire sehr hilfreich. Für die Stromversorgung der Grafikkarte stehen maximal 300 W zur Verfügung, das Macbook Pro wird dabei mit 60 W versorgt.

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Unter voller Last ist diese Kombination deutlich hörbar. Insgesamt verrichten nämlich fünf Lüfter ihren Dienst, zwei auf der Grafikkarte, zwei auf der Oberseite der Gear Box und ein kleiner am Netzteil. Damit man die oberen Lüfter nicht sieht, haben die Entwickler das Gehäuse optisch sehr gelungen über die Lüfter erweitert.

Nehmen die Anforderungen an die Grafikkarte nach, schaltet diese sofort ihre Lüfter ab. Die Lüftersteuerung überzeugt in der Praxis und rangiert von der Lautstärke zwischen leiser als ein RAID von G-Technology und etwas lauter als das RAID. Benötigt man mal einen Ersatzlüfter, so lassen sich diese leicht austauschen. Die Lüfter der Gear Box laufen leider immer, da sie nicht temperaturgesteuert sind.

Apropos “laufen immer weiter”:  Hier kommen wir auch zum letzten Kritikpunkt, die Gear Box schaltet sich nicht automatisch ab, wenn der Mac in den Ruhezustand geht oder ausgeschaltet wird.

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Die Anschlüsse sind wieder ein Highlight, ebenso wie der leichte Einbau einer Grafikkarte. Wir haben die USB-3.0-Anschlüsse mit einem 2,5-Zoll-SSD-RAID0 in einem Raidsonic-Gehäuse gemessen. Die Geschwindigkeit entspricht mit 415 MB/s beim Schreiben und 411 MB/s beim Lesen in etwa den Werten direkt am Mac.

Aber auch die Anschlüsse der Grafikkarte Nitro+ Radeon RX 590 können sich sehen lassen. Neben zweimal HDMI und zweimal Display Port ist das sogar ein DVI-Anschluss.

Sonnet eGFX Breakaway Box 650 mit AMD Radeon Pro WX8200

Von Sonnet gibt es drei Versionen der eGFX Breakaway Box, die sich nur durch das integrierte Netzteil unterscheiden. Die Stärke des Netzteils ist abhängig von der verwendeten Grafikkarte und gibt es mit 350 W, 550 W und 650 W. Damit man die richtige Variante auswählt, stellt Sonnet eine sehr große Liste mit Grafikkarten bereit. Hier kann man nicht nur sehen, welche Grafikkarten welches Netzteil benötigt, sondern auch welche kompatibel sind. Für unseren Test haben wir uns für die stärkste Variante mit 650 W entschieden, sie stellt für ein Macbook Pro stolze 100 W zur Verfügung.

Die eGFX Breakaway Box kommt mit einem Lüfter aus, der sich sehr leicht austauschen lässt, sogar gegen eine Wasserkühlung.

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An Anschlüssen gibt sich die eGFX Breakaway Box spartanisch, nur ein Thunderbolt-3-Anschluss wird geboten. Dafür gibt es einen richtigen Netzschalter, was schon eine Seltenheit geworden ist. Der nächste positive Punkt merkt man gleich beim Einbauen einer Grafikkarte, denn das geht sehr einfach.

Für unseren ersten Test mit dem großen Gehäuse greifen wir zu einer professionellen Grafikkarte von AMD der Radeon Pro WX8200. In Sachen Leistung spielt die Grafikkarte auf dem Niveau einer Vega 56, ist aber für Profisoftware und Rendering optimiert.

©Thomas Bergbold

Die Grafikkarte bietet vier Mini-DisplayPort-Anschlüsse, Adapter für HDMI und DisplayPort werden mitgeliefert. Wie es sich für Profiequipment gehört, sind die Adapter gegen versehentliches Entfernen gesichert.

Zwei große Lüfter, einer für die eGFX Breakaway Box und einer für die Radeon Pro: Da kommt man als Mac User ins Schlucken. Macs sind eigentlich von Haus aus leise, holt man sich mit einer potenten Grafikkarte denn nicht einen Staubsauger ins Haus?

Im normalen Betrieb auf dem Schreibtisch kann man die zwei Lüfter nicht wegdiskutieren, sie sind zwar sehr leise, aber präsent. In etwa so, wie ein RAID-Gehäuse mit Festplatten, wenn die Festplatten geparkt sind. Unter dem Schreibtisch versteckt, war es schon besser.

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Gibt man der Grafikkarte was zu tun, wird es deutlich lauter. Zum Glück kein Inferno, aber die Lüfter drehen merklich höher. Lässt der Stress für die Grafikkarte nach, regeln die Lüfter mit kurzer Verzögerung nach. Was schade ist, der Lüfter in der eGFX Breakaway Box läuft immer, außer im Ruhezustand des Macs.

Sonnet eGFX Breakaway Box 650 mit Sapphire Vega56 und Vega64

Das Sonnet Gehäuse haben wir gleich noch für zwei weitere Grafikkarten von Sapphire genommen. Zum einen die Pulse Radeon RX Vega56 8G und die Nitro+ Radeon RX Vega64 8G.

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Im Gegensatz zur Radeon Pro WX8200 weicht das Boarddesign der Sapphire-Karte deutlich ab. Während die Original-AMD-Karte mit nur einem Lüfter auskommt, zeigen sich bei den Sapphire-Karten nicht nur größere, sondern auch mehrere Lüfter. Bei der Vega56 sind es zwei, bei der Vega64 sogar drei. Das Ergebnis ist auch direkt hörbar. Und zwar angenehm hörbar, die Sapphire-Karten sind nämlich deutlich leiser als die AMD Radeon Pro. In unserem Test war diese Kombination leiser als das RAID und die leiseste eGPU-Lösung.

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©Thomas Bergbold

Die Anschlussvielfalt der beiden Vegas ist mit zweimal DisplayPort und zweimal HDMI praxisgerecht. Eine Besonderheit gibt es beim Einbau mit der Vega64. Sie ist 310 mm lang und passt daher gerade noch in das Gehäuse der eGFX Breakaway Box. Damit man sie aber hinein bekommt, muss man das Netzteil und den Lüfter der eGFX Breakaway Box ausbauen. Das ist aber sehr einfach und stellt kein Problem dar.

Benchmarkergebnisse der eGPUs

Es gibt einige Testprogramme, die einen Benchmark für Grafikkarten ermitteln. Der Vorteil solcher standardisierter Tests ist ihre Vergleichbarkeit.

Wir haben uns für den OpenCL Test von Geekbench 4 und den Metal Test von GFXBench Metal entschieden. Beide Testprogramme sind kostenlos zu bekommen. Als Ergebnisse liefern die beiden Tests Scores in Punkten.

Um das Ganze übersichtlicher zu gestalten, haben wir beim GFXBench uns nur die High-Level näher angesehen. Damit wir einen einfachen vergleichbaren Wert haben, haben wir von allen High-Level Ergebnissen einen Durchschnitt gebildet.

Bei den Testprogrammen merkt man deutlich, dass die eGPUs bis zum Anschlag laufen. Die Lüfter drehen im Maximum, was den Lärmpegel deutlich erhöht. Da der GFXBench Metal sehr viele Tests von Szenen aus Spielen berechnet, kann man dabei dem Rendering am Bildschirm zuschauen.

Die Ergebnisse des OpenCL-Tests überraschen nur zum Teil. Wie zu erwarten ist der Intel Chipsatz sehr langsam, aber das merkt man auch schon ohne Testprogramm bei der Videobearbeitung. Der Vega64 Grafikchip setzt sich wie zu erwarten leicht ab und da der Grafikchip der WX8200 mit dem der Vega56 vergleichbar ist, sind hier die Werte auf Augenhöhe. Sehr überrascht hat uns der RX 590 Grafikchip, der beim OpenCL-Test mit der Vega56 mithalten konnte.

Beim Metal-Test entspricht die Reihenfolge nahezu der Einordnung Leistungsklassen der Grafikchips. Der Intel Chip weit abgeschlagen, RX 570 und Pro 580 nahe beieinander und der RX 590 kann sich leicht absetzen. WX8200 und Vega56 hätten wir uns näher beieinander vorgestellt, das könnte aber an der für Gamer optimierten Karte von Sapphire liegen.

Die Benchmarkergebnisse im Detail:

©Macwelt

Speziell im Videobereich haben sich unter anderem zwei Tests seit vielen Jahren etabliert, der BruceX-Test, um die Leistung von Final Cut Pro und der Standard Candle, um die Leistung von Davinci Resolve zu testen. Bei diesen beiden Tests wird ein Projekt in den Videoschnittprogrammen angelegt und es lässt sich sowohl das Echtzeit-Rendering als auch der Export messen.

Im Falle von BruceX werden mit Generatoren von Final Cut Pro künstliche Szenen angelegt. Diese in Echtzeit zu berechnen, ist eine extrem schwierige Aufgabe. Daher ist der BruceX in erster Linie ein Test der Renderzeit beim Export. Beim Standard Candle für Davinci Resolve wird als Grundlage ein altes Testvideo von Blackmagic Design, dem Entwickler von Davinci Resolve, 66 mal mit dem gleichen Filter belegt. Hier kann man dann messen, wie viele Filter Davinci Resolve noch in Echtzeit berechnen kann. Die Zeit des Exports lässt sich natürlich auch ermitteln.

Der BruceX ist eine harte Nuss bei der Echtzeit-Wiedergabe. Ein Mac Mini mit der Intel GPU schafft es ebenso wenig, wie die Vega64 in der eGFX Breakaway Box.

Beim Rendering gibt es große Unterschiede zwischen den einzelnen Codecs H.264, H.265 und ProRes 422 HQ. In der Relation war der Intel-Chip mit Abstand am langsamsten und eine deutliche Verbesserung hat der RX 570 gebracht. Überraschenderweise liegen die Grafikchips Pro 580, RX 590, Vega56 und der WX8200 sehr nah beieinander. Noch mehr überrascht hat uns das schlechte Abschneiden der Vega64. Final Cut Pro 10.4.6 scheint nicht das Maximum aus einer Grafikkarte herausholen zu können.

Beim Standard Candle in Davinci Resolve 15 sieht es wieder anders aus. Je besser die Grafikkarte, desto höher ist die mögliche Bildrate beim Echtzeitrendering.

Fazit externe Grafikkarten am Mac

Der Einsatz einer externen Grafikkarte gibt nicht nur mehr Leistung, sondern auch mehr Flexibilität beim Einsatz von Monitoren. Die Möglichkeit, vier 4K-Monitore anzuschließen ist dabei nur ein Vorteil. Ein weiterer sind die verschieden Anschlussmöglichkeiten, so bieten die Grafikkarten mindestens zwei Standards, meist ist dies DisplayPort und HDMI. Die Blackmagic eGPU und die Gear Box von Sapphire bringen sogar noch USB-3.0-Anschlüsse mit.

Bei der Suche nach dem passenden Platz für die eGPUs fallen zuerst die kurzen Kabel auf, 50 cm ist doch sehr knapp bemessen. Mit der Sonnet eGFX Breakaway Box kann man eigentlich nichts falsch machen. Von den Anschlüssen her spartanisch, glänzt sie aber mit austauschbaren Komponenten wie Netzteil und Lüfter. Damit ist sie jeder Aufgabe und jeder Grafikkarte gewachsen. Der große Lüfter agiert dabei sehr leise. Auf dem Schreibtisch stehend ist nur ein sehr leises Säuseln hörbar, so manches Festplattengehäuse ist da lauter. Unterm Schreibtisch stehend konnte man es kaum noch ausmachen. Das ist natürlich abhängig von der Grafikkarte, daher empfehlen wir dazu die relativ leisen Grafikkarten von Sapphire.

Dass es in Sachen Ausstattung bei den eGPU-Gehäusen auch besser geht, beweist Sapphire. Nur hakt es hier an der Lautstärke, der kurzen Baulänge und dem fehlenden Powermanagement. Da sind noch Hausaufgaben zu machen, wer weiß, was hier noch folgt. Mac-User haben die Entwickler jedenfalls in den Fokus genommen und der Preis ist sehr attraktiv.

Wer nach einer sehr leisen Lösung sucht, ist bei Blackmagic Design genau richtig, leiser geht es nicht mehr. Der Turm sieht auf dem Schreibtisch sehr chic aus, bauartbedingt kann man ihn aber kaum unter den Schreibtisch verbannen.