WTF-Kolumne: Nvidias PhysX - Fluch oder Segen?

Nvidia und PhysX - tauchen diese beiden Begriffe im Zusammenhang auf, setzt mittlerweile bei vielen Zockern und PCGH-Lesern sofort eine Art Beißreflex ein: Kommentare wie "Radeon-Besitzer werden benachteiligt" oder "Das könnte eine aktuelle CPU genauso" sind an der Tagesordnung.

Geschichtsunterricht
Wir blicken zurück: Novodex - heute PhysX - ist eine Physik-Bibliothek respektive Middleware samt dazu gehörigem SDK aus dem Hause Ageia. Diese Firma betrat anno 2002 das internationale Parkett und wollte mit der damals PhysX getauften PPU, einer Physics Processing Unit, den Hardware-Markt aufmischen. Die PPU sollte Spiele in Sachen Physik revolutionieren, Techdemos wie Cellfactor sind bis heute in bestimmten Punkten äußerst beeindruckend und das SDK nach wie vor sehr mächtig. Die (teure) Nischenlösung PPU aber konnte sich im Gegensatz zur höchst erfolgreichen (auf der CPU laufenden) Physik-Bibliothek nicht durchsetzen und das Ende vom Lied war eine Akquise seitens des Grafikkarten-Herstellers Nvidia im Februar 2008. Die "Grünen" portierten Novedex innerhalb weniger Monate auf CUDA (Compute Unified Device Architecture), die hauseigene Schnittstelle für GGPU (General Purpose Computation on Graphics Processing Unit), und tauften das SDK auf den Namen PhysX.

Damit nahm das Schicksal seinen Lauf: Von einem Tag auf den anderen wuchs die Anzahl der Rechner mit PhysX-Hardware-Beschleunigern (in Form einer Geforce 8 oder neuer) sprunghaft an und Nvidia begann, zusätzliche Effekte in PC-Spiele einzubauen - ein Alleinstellungsmerkmal war geboren. Die Zusatz-Effekte (vor allem in Form von Unmengen an Partikeln) laufen selbstverständlich auch auf der CPU, dort allerdings quälend langsam. Im Falle der drei PhysX-Maps von Unreal Tournament 3 fiel das kaum jemandem auf, spätestens Mirror's Edge aber rückte sogenanntes "GPU-PhysX" Ende 2008 in den Fokus der Zocker - und sofort machte sich Unmut breit. Besitzer von Radeon-Grafikkarten blieb nur die Option, auf die Effekte (interagierende Glassplitter, Wind und Rauch sowie Stoffe) zu verzichten oder mit oft einstelligen Fps vorlieb zu nehmen. Die Bastellösung einer zusätzlichen Geforce als dedizierten PhysX-Beschleuniger neben einer Radeon als Basiskarte unterbindet Nvidia seit geraumer Zeit - Modder aber umgehen dies per Treiber-Hacks mit schöner Regelmäßigkeit.

x87 und kaum SSE
Kritik hinsichtlich der Programmierung von PhysX, welches seit eh und je nur einen CPU-Kern auslastet, dementiert Nvidia - seit Kurzem zeigen Metro 2033 und Mafia 2, dass PhysX sehr wohl mit mehreren Kernen skaliert- allerdings nach wie vor auf einem zumeist unspielbaren Fps-Niveau. Der von RealWorldTech untersuchte PC-Code von PhysX (Cryostasis Techdemo und Dark Basic PhysX Soft Body Demo) ist x87 und kann mit SSE nur selten etwas anfangen, was angesichts heutiger CPUs mehr als komisch, ja fast schon lächerlich anmutet. Viele sehen hierin eine bewusste Benachteiligung der CPU seitens Nvidia und ein "Pushen" der Geforces durch künstliche Limitierungen (die Konsolen-Versionen von PhysX sind deutlich fortschrittlicher, hier wird unter anderem auf AltiVec zurückgegriffen - eine Befehlssatzerweiterung, wie es die SSEs auch sind).

Aus Sicht des Grafikkarten-Herstellers ist dieses Vorgehen verständlich, auch wurde von Nvidia auf THINQ klar gestellt, dass Multithreading von PhysX Sache der Entwickler sei. Das kommende SDK 3.0 aber würde dies automatisch "flaggen", die Version 2.x stamme aus einer Zeit, als Mehrkerner noch eine Seltenheit waren (böse Zungen behaupten, damit habe Nvidia Recht - der Code stamme von 2002 und da gab es gerade einmal Xeon-DP/MP-Systeme; der Pentium D wie der Athlon 64 X2 erschienen erst 2005). Zudem ist zu beachten, dass die Physik-Berechnung nicht die komplette CPU auslasten sollte - zwei Kerne dürfen es aber angesichts von Hexa- und Quadcores schon sein. Auf der anderen Seite fordern die PhysX-Effekte auch der GPU alles ab, beispielsweise in Mafia 2 oder Dark Void. Die Grafikkarte hat in der Regel auch so genug tun und somit sind die Effekte teils nur mit High-End-Pixelschleudern praktikabel. Was aber wiederum Nvidia entgegen kommt, eine Geforce GTX 480 erzielt schließlich mehr Gewinn als eine Geforce GT 220.

Es geht doch - zumindest mittlerweile
Metro 2033 und Mafia II sind für die Allgemeinheit der PC-Spieler ein Schritt in die richtige "multithreadete" Richtung, eine PC-exklusive und verbesserte Optik ist angesichts unzähliger Konsolen-Ports und Cross-Platform-Entwicklungen erfreulich (in diese Kerbe schlägt auch DirectX 11, welches jedoch absehen von einigen Cypress- und Fermi-Launch-Titeln bisher kaum in Erscheinung getreten ist). Aber noch ist der Schritt nur in der Theorie eine heterogene Sache, praktisch aber proprietär - und damit eine Nischenlösung wie die ausgestorbene PPU von Ageia (die im Übrigen noch unterstützt wird, sogar von Mafia 2). Da AMD mit der offenen Bullet-Bibliothek auch auf den GGPU-Zug aufgesprungen ist und mit OpenCL eine CUDA gar nicht mal so unähnliche - aber offene - Schnittstelle existiert, sollte Nvidia sich die weitere Vorgehensweise gut überlegen.

Aus Fluch wird Segen?
PhysX wird schon jetzt von vielen Spielern aus verständlichen Gründen als benachteiligende Technologie gesehen oder gar als etwas, was der Plattform PC schädigt - schließlich möchte keiner auf coole Effekte verzichten, nur weil er die "falsche" Grafikkarte im Rechner hat. Sofern PhysX auf einem aktuellen Quadcore die Performance einer Mittelklasse-Geforce erreicht, bleibt Nvidia nach wie vor die Option auf mehr Fps oder mehr Partikeln beim Einsatz eines Kalibers wie der GTX 480 - eine solche Entwicklung wäre im Sinne aller qualitätsbewussten PC-Spieler (vor allem derer, die keine [sehr schnelle] Geforce ihr eigen nennen). Die CPU auszubremsen ist dagegen Stillstand oder gar ein Rückschritt - und der ist tödlich für Innovationen wie Ageias PhysX-PPU eine sein wollte.

Nvidias CEO Jen-Hsun Huang (der mit dem Fermi-Dummy auf der GTC) betonte Ende 2009, Nvidia sei eine Software-Firma und künftig werde Software immer wichtiger, vor allem aber sei die Schaffung von "amazing things" wichtig. Auf denn Nvidia, möge das SKD 3.0 ein solches "amazing thing" werden und PhysX nicht als Fluch, sondern als Segen für die PC-Spieler in die Geschichtsbücher eingehen. Und vielleicht sehen wir nach Half-Life 2 und Portal, welche vor Jahren mit Havok zeigten, was machbar ist, endlich wieder einen reinen PC-Titel, der die (Gameplay-)Physik auf ein neues "amazing" Level hievt. Es wäre an der Zeit.