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Grafikkarten & Monitore in Linux optimal nutzen

30.04.2021 | 13:06 Uhr | Thorsten Eggeling

Auch Grafikadapter benötigen Treiber und davon gibt es unter Linux gleich mehrere. Abhängig vom Einsatzbereich kann sich die Installation eines neueren und optimierten Treibers lohnen.

Die Anzahl der Anbieter von Grafikchips ist überschaubar. Die Basisausstattung steckt meist bereits im Hauptprozessor, der von Intel oder AMD stammt. Die Leistung genügt für Desktopanwendungen, Videowiedergabe in HD-Qualität und einfache Spiele. Wer mehr benötigt, vor allem für grafisch anspruchsvolle Spiele, greift zu Geräten mit einem zusätzlichen Grafikchip von Nvidia oder AMD. Der sitzt bei Notebooks auf der Hauptplatine, PCs lassen sich mit einer separaten Grafikkarte ausstatten. Aktuelle Linux-Systeme unterstützen alle genannten Grafikchips. Lediglich bei sehr neuen Modellen kann es zu Problemen bei der Linux-Installation kommen, was sich aber leicht beheben lässt. Die standardmäßig installierten Open-Source-Grafiktreiber reichen für die meisten Anwender aus, für optimale Leistung empfiehlt sich die Installation eines Treibers vom Hersteller.

1. Grafikchips und Treiber

Prozessorgrafik von Intel und AMD funktioniert dank Unterstützung durch die Hersteller in der Regel gut. Bei Grafikkarten geben viele Linux-Nutzer Nvidia-Chips den Vorzug, weil die Installation eines optimierten Treibers unter Ubuntu oder Linux Mint mit wenigen Mausklicks erledigt ist. Bei AMD-Grafikchips bietet allerdings schon der standardmäßige Open-Source-Treiber eine ausreichend gute Unterstützung. Wer möchte, kann trotzdem auch hier einen neueren Treiber installieren.

Eine Besonderheit bei Linux: Das System benötigt zwei Treiber. Der erste gehört zum Kernel und sorgt für die Darstellung der Textkonsole. Meist kommt der standardmäßige Vesa-Framebuffer-Treiber zum Einsatz. Der unterstützt keine speziellen Fähigkeiten des Grafikchips, genügt aber für eine höhere Auflösung in der Textkonsole. Die bekommen Sie in der Regel gar nicht zu sehen, weil das System gleich die grafische Oberfläche startet, deren Basis der Xserver ist. Hier wird ein Xorg-Treiber verwendet, der 2D-Beschleungigung für die bessere Darstellung der Fensterelemente und 3D-Beschleunigung für grafische Anwendungen bieten kann. Zudem kann der Treiber zusammen mit einigen Programmbibliotheken den Prozessor der Grafikkarte (GPU, Graphics Processing Unit) für die Decodierung (Abspielen) und Encodierung (Umwandeln) von Videos nutzen. Das entlastet den Hauptprozessor (CPU, Central Processing Unit) des Rechners und sorgt für die ruckelfreie Wiedergabe auch von hochauflösenden Videoinhalten.

2. Grafikprobleme bei der Installation beheben

Ubuntu 20.04 und Linux Mint 20 verwenden bei der Installation einen Standardtreiber für Nvidia-Grafikchips („nouveau“). Der funktioniert in der Regel, bei einigen sehr neuen Chips startet das Livesystem jedoch nicht bis zum Desktop oder friert ein. Das Problem lässt sich umgehen, indem man beim Start vom Installationsmedium nach der Sprachauswahl „Ubuntu ohne Installation ausprobieren (abgesicherter Grafikmodus)“ wählt. Unter Linux Mint heißt die Option „Start in compatibility mode“). Im Uefi-Modus wählen Sie den Eintrag „safe graphics“, bei Linux Mint „compatibility mode“. Ubuntu-Nutzer setzen bei der Installation ein Häkchen vor „Installieren Sie Software von Drittanbietern für Grafik- und Wi-Fi-Hardware und zusätzliche Medienformate“. Die Installation sollte dann reibungslos ablaufen. Ubuntu richtet den proprietären Nvidia-Treiber automatisch ein und der Desktop erscheint wie erwartet.

Unter Linux Mint müssen Sie zuerst das Grub-Bootmenü aufrufen, indem Sie beim Neustart des PCs die Umschalt-Taste gedrückt halten. Drücken Sie die Taste E, um den Standardmenüeintrag zu bearbeiten. Gehen Sie in die Zeile, die mit „linux“ beginnt, tragen Sie hinter „ro“ die Option „nomodeset“ ein und starten Sie dann Linux Mint mit Taste F10. Nach dem Systemstart gehen Sie im Menü auf „Systemverwaltung –› Treiberverwaltung“, wählen dort den Treiber mit der höchsten Versionsnummer und dem Zusatz „empfohlen“, klicken auf „Änderungen anwenden“ und schließlich auf „Neustarten“.

3. Den optimalen Grafiktreiber nutzen

Beim Start im abgesicherten Grafikmodus lädt Ubuntu keine Treiber, die den Start der grafischen Oberfläche verhindern. Der passende Treiber wird dann automatisch eingerichtet.
Vergrößern Beim Start im abgesicherten Grafikmodus lädt Ubuntu keine Treiber, die den Start der grafischen Oberfläche verhindern. Der passende Treiber wird dann automatisch eingerichtet.

Für viele Nutzer ist der Nouveau-Standardtreiber für Nvidia-Chips ausreichend. Wenn Sie Spiele oder Videobearbeitungssoftware nutzen oder die Videowiedergabe ruckelt, sollten Sie aber auf den proprietären Nvidia-Treiber umsteigen. Der Weg führt unter Ubuntu über „Aktivitäten“, die Suche nach „Treiber“ und Klick auf „Zusätzliche Treiber“, bei Linux Mint über „Systemverwaltung –› Treiberverwaltung“. Wählen Sie den Treiber mit der höchsten Versionsnummer und dem Zusatz „Proprietär, getestet“ (Linux Mint „empfohlen“). Klicken Sie auf „Änderungen anwenden“ und starten Sie Linux nach Abschluss der Installation neu.

Grafikchips von AMD: Linux-Distributionen verwenden automatisch den passenden Standardtreiber. Das Paket „xserverxorg- video-ati“ unterstützt sehr alte Grafikchips wie AMD/ATI Mach64, Rage128, Radeon, FireGL oder FireMV. „xserver-xorgvideo- radeon“ kommt bei Modellen wie R100 bis RV790 zum Einsatz. Der neueste Treiber steckt im Paket „xserver-xorg-video- amdgpu“ und eignet sich für die Chipsatz-Familien Bonaire, Hawaii, Kaveri, Kabini Mullins, Iceland, Tonga, Carrizo, Fiji und Stoney. Nicht bei jedem Chipsatz werden bisher alle Funktionen unterstützt. Detaillierte Infos dazu liefert die Webseite https://www.x.org/wiki/RadeonFeature .

Grafikchips von Intel: Bei Chips ab Baujahr etwa 2007 wird nur der Kernel-Treiber geladen. Es ist zwar bei Ubuntu und Linux Mint auch das Paket „xserver-xorg-video-intel“ installiert, die Treiber kommen aber bei neuerer Hardware nicht mehr zum Einsatz. 

4. Herstellertreiber für Grafikchips verwenden

Verbesserte Treiber installieren: Ubuntu bietet mehrere Herstellertreiber zur Installation an. In der Regel wählen Sie die höchste Versionsnummer mit dem Zusatz „getestet“.
Vergrößern Verbesserte Treiber installieren: Ubuntu bietet mehrere Herstellertreiber zur Installation an. In der Regel wählen Sie die höchste Versionsnummer mit dem Zusatz „getestet“.

Ubuntu und Linux Mint bieten relativ aktuelle Treiber zur Installation an. Es ist daher nur in Ausnahmefällen erforderlich oder sinnvoll, einen neueren Treiber zu installieren, etwa für die Unterstützung eines sehr neuen Grafikchips. Aufgrund der zahlreichen Abhängigkeiten zum Xserver und anderen Programmbibliotheken kann die Installation eines Herstellertreibers leicht fehlschlagen und ist daher nur erfahrenen Linux-Nutzern zu empfehlen.

Für Nvidia-Chips rufen Sie www.nvidia.de auf und gehen auf „Treiber –› Gforce-Treiber“. Wählen Sie das gewünschte Modell und hinter „Betriebssystem“ den Eintrag „Linux 64-Bit“. Klicken Sie auf „Suchen“ und dann auf „Unterstützte“. Vergewissern Sie sich, dass Ihre Grafikkarte in der Liste zu finden ist, und merken Sie sich die Versionsnummer. Gehen Sie dann zu dieser Seite . Hinter „Published in:“ wählen Sie die Ubuntu-Version, beispielsweise „Focal“ für Ubuntu 20.04/Linux Mint 20 oder Bionic“ für Ubuntu 18.04/Linux Mint 19. Klicken Sie auf „Filter“ und prüfen Sie, ob die neueste Version der bei www.nvidia.de ermittelten entspricht.

Fügen Sie im Terminal das PPA hinzu: 

sudo add-apt-repository ppa:graphics-drivers/ppa
sudo apt update
sudo apt upgrade

Ein Nvidia-Treiber mit der passenden Hauptversionsnummer wird damit aktualisiert. War ein älterer Treiber installiert, gehen Sie vor wie oben in Punkt 3 beschrieben, und installieren die neuste Version.

Welcher Treiber passt? Im Downloadbereich informiert Nvidia darüber, welche Grafikchips beziehungsweise Grafikkarten eine bestimmte Treiberversion unterstützt.
Vergrößern Welcher Treiber passt? Im Downloadbereich informiert Nvidia darüber, welche Grafikchips beziehungsweise Grafikkarten eine bestimmte Treiberversion unterstützt.

Über https://www.nvidia.de/Download/Find.aspx?lang=de finden Sie auch noch neuere Treiber, wenn Sie unter „Aktuelle“ den Eintrag „Beta“ wählen. Nvidia bietet einen Installer zum Download an. Klicken Sie auf „Weitere Infos“, um Informationen zum Treiber zu erhalten. Folgen Sie dem Link „See the README for more detailed instructions.“ für eine ausführliche Installationsanleitung.

Treiber von AMD nutzen: AMD bietet ebenfalls aktualisierte Treiber für Linux an. Auch hier lohnt sich die Installation nur, wenn die Hardware nicht standardmäßig unterstützt wird. Gehen Sie auf https://www.amd.com/de/support und wählen Sie die Grafikkarte in der Liste aus.

Nach einem Klick auf „Absenden“ gehen Sie auf „Ubuntu x86 64-Bit“ und laden „Radeon Software for Linux“ für Ubuntu 20.04 oder 18.04 herunter.

Eine Anleitung zur Installation finden Sie unter https://amdgpu-install.readthedocs.io/en/latest .

5. Energiesparen durch Treiberwechsel 

GPU wählen: Über „Nvidia X Server Settings“ lässt sich wählen, welcher Grafikchip als Standard gelten soll. Der Intel-Chip bietet weniger Leistung, verlängert aber die Akkulaufzeit.
Vergrößern GPU wählen: Über „Nvidia X Server Settings“ lässt sich wählen, welcher Grafikchip als Standard gelten soll. Der Intel-Chip bietet weniger Leistung, verlängert aber die Akkulaufzeit.

In vielen Notebooks stecken zwei Grafikchips. Die CPU-Grafik bietet weniger Leistung, dafür hält der Akku länger. Der zusätzliche Grafikchip verbessert die Darstellung von Spielen oder grafikintensiven Anwendungen, nimmt aber auch mehr Leistung auf. Wenn die Open-Source-Treiber für die Grafikchips installiert sind, kommt standardmäßig die CPU-Grafik zum Einsatz, solange ein Programm nichts anderes fordert. Um einem Programm mehr Grafikleistung zuzuweisen, starten Sie es so:

DRI_PRIME=1 [Programmname]

Es verwendet dann den leistungsstärkeren Grafikchip von AMD oder Nvidia. 

Ist der proprietäre Nvidia-Treiber installiert, kann man zwischen Nvidia- und CPU-Grafik umschalten. Linux Mint zeigt dafür ein Applet, über dessen Menü Sie den gewünschten Modus wählen. Ubuntu-Nutzer suchen über „Aktivitäten“ nach Nvidia, starten „Nvidia X Server Settings“ und gehen auf „PRIME Profiles“. Standardmäßig ist „Nvidia (Performance Mode)“ eingestellt. Wählen Sie „Intel (Power Saving Mode)“, wenn die Leistung nicht erforderlich ist. Die Option „Nvidia On-Demand“ – im Linux-Mint-Applet mit „Wechseln zu Nvidia auf Abruf“ bezeichnet – aktiviert ebenfalls die Intel-GPU. Anwendungen oder Spiele können dann bei Bedarf den Nvidia-Chip nutzen. Damit die Änderung wirksam wird, müssen Sie sich mindestens ab- und wieder anmelden.

6. Feintuning für AMD-Grafikkarten

Tool für AMD-Grafikchips: Radeon-Profile zeigt Leistungsdaten sowie die Temperatur an und erlaubt auf vielen Karten die Anpassung der Energieprofile und der Lüfterdrehzahl.
Vergrößern Tool für AMD-Grafikchips: Radeon-Profile zeigt Leistungsdaten sowie die Temperatur an und erlaubt auf vielen Karten die Anpassung der Energieprofile und der Lüfterdrehzahl.

Das grafische Tool „Radeon-Profile“ dient zum Feintuning der AMD-Grafikchips über die Open-Source-Treiber unter Linux. Es unterstützt über den Treiber „radeon“ ältere AMD-Chips mit einer Handvoll Tuningoptionen.

Deutlich mehr Einstellungen gibt es, wenn der Treiber „amdgpu“ zum Einsatz kommt. Damit kann man beispielsweise manuell die Lüfterdrehzahl einstellen. Installieren Sie Radeon-Profile über ein PPA: 

sudo add-apt-repository ppa:radeon-profile/stable 
sudo apt update 
sudo apt install radeon-profile 

Zum Starten des Tools mit 

sudo -H radeon-profile 

sind root-Rechte erforderlich.

7. Videos mit GPU-Unterstützung konvertieren

Videos umwandeln: Der Videokonverter Handbrake kann die Hardwarebeschleunigung des Grafikchips verwenden, was die Verarbeitung deutlich beschleunigt.
Vergrößern Videos umwandeln: Der Videokonverter Handbrake kann die Hardwarebeschleunigung des Grafikchips verwenden, was die Verarbeitung deutlich beschleunigt.

Schwächere Prozessoren sind mit der Darstellung hochauflösender Videos überfordert. Mediaplayer, Videoeditoren und Webbrowser nutzen daher – sofern vorhanden – die Hardwarebeschleunigung des Grafikprozessors. Die Programme erkennen, was der Grafikchip bietet, und passen die Einstellungen automatisch an. Die GPU lässt sich auch zum Encodieren von Videos nutzen, also für die Umwandlung in andere Formate. Im Vergleich zu einem Codec, der nur die CPU verwendet, ist die Geschwindigkeit etwa um den Faktor vier bis fünf höher. Allerdings leidet meist die Qualität etwas, weshalb viele Programme die GPU-Fähigkeiten nicht automatisch nutzen.

Wem es jedoch auf Geschwindigkeit ankommt, der kann beispielsweise den Videokonverter Handbrake verwenden. Sehen Sie zuerst hier nach, ob die GPU in Kombination mit dem verwendeten Treiber unterstützt wird. Folgen Sie den Links im Abschnitt „Hardware encoders“.

Um die aktuellste Version zu erhalten, installieren Sie das Flatpak-Paket.

sudo apt install flatpak
flatpak --user install https://flathub.org/repo/appstream/fr.handbrake.ghb.flatpakref 

Nutzer von Linux Mint 20 können den ersten Befehl weglassen, weil dort Flatpak standardmäßig vorhanden ist. Wer die Intel- GPU (ab Intel Skylake, sechste Generation mit Intel HD Grafik oder besser) verwenden möchte, klickt zusätzlich unter https://handbrake.fr/downloads.php auf „QuickSync Plugin Download (64bit)“. Die Installation erfolgt mit

flatpak --user install Plugin.HandBrake.IntelMediaSDK-1.3.3-x86_64.flatpak

Anschließend starten Sie das Programm mittels 

flatpak run fr.handbrake.ghb

Nach einem Klick auf „Open Source“ wählen Sie die Videodatei aus, die Sie konvertieren wollen. Klicken Sie auf „Video“ und stellen Sie hinter „Video Encoder“ beispielsweise „H.264 (NVEnc)“ (Nvidia), „H.264 (Intel QSV)“ (Intel-GPU) oder „H.264 (AMD VCE)“ (AMD-GPU) ein. Handbrake zeigt die Optionen nur an, wenn diese von Hardware und Treiber unterstützt werden. Prüfen Sie die anderen Einstellungen und klicken Sie abschließend auf „Start“. Bei einem Nvidia-Chip können Sie über „Nvidia X Server Settings“ (siehe Punkt 5) unter „GPU-0“ beobachten, wie die Auslastung hinter „Video Engine Utilization“ während der Verarbeitung steigt. 

Siehe auch: Probleme bei Linux-Hardware und Treibern lösen

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