Catalyst 13.8 Beta im Test: Dank "Frame Pacing" endlich Crossfire ohne Mikroruckeln?

Quelle: PC Games Hardware Frame Pacing im Catalyst 13.8 Beta CCC Wenn die Leistung eines Grafikprozessors nicht genügt, dann nimmt man einfach deren zwei und teilt die Arbeit unter ihnen auf - diese Idee hatte nicht nur der 3D-Pionier 3dfx vor der Jahrtausendwende, Nvidia und Ati (jetzt AMD) belebten das sogenannte Multi-GPU-Rendering einige Jahre später wieder. Nachdem Nvidia 2004 vorpreschte, stellte Ati am 27. September 2005 mit "Crossfire" eine eigene Multi-GPU-Technik vor. Die ersten Karten, welche einen solchen Verbund erlauben, sind spezielle Versionen der Radeon X800 und X850.

Jahrelang aufgrund der geringen Marktdurchdringung unbeachtet war das Hauptproblem aller modernen MGPU-Setups: eine unregelmäßige Bildausgabe, die später unter dem Begriff "Mikroruckeln" berühmt-berüchtigt wurde. Die Symptome führen den Gedanken hinter der Arbeitsteilung ad absurdum: Trotz höherer Bildraten, welche dank mehrerer Grafikchips ausgegeben werden, fühlen sich Spiele nicht flüssiger an. Kurz vor dem achten Geburtstag (!) soll Crossfire endlich ohne Nebenwirkungen funktionieren. PC Games Hardware prüft, was das "Frame Pacing" im Catalyst 13.8 Beta leistet - und was nicht.

Wer die Theorie überspringen und sich stattdessen direkt ins Geschehen stürzen möchte, sieht sich unser Video zum Thema an, das wir extra für diesen Test mit 60 Fps anfertigten. So eindeutig die Lage ist, bei aufkommenden Fragen verweisen wir letztendlich doch an den Text:

Catalyst 13.8 Beta mit Frame Pacing: Alternate Frame Rendering und die Folgen

Beim Alternate Frame Rendering (kurz AFR) wird jeder der beteiligten Grafikchips mit der Berechnung eines kompletten Bildes beauftragt. Nach der Fertigstellung werden die einzelnen Frames über die Multi-GPU-Brücken und/oder den PCI-Express-Anschluss an die Hauptkarte, an welcher der Monitor angeschlossen ist, zurückgesendet. Mithilfe dieser Technik ist mit bis zu 100 Prozent Fps-Zuwachs pro beteiligter GPU die theoretisch höchste Leistungssteigerung möglich, was wohl auch ein Grund für die Beliebtheit des Verfahrens ist. Ein weiterer Vorteil von AFR ist die einfache Verteilung der Arbeit auch auf mehr als zwei Grafikkarten. Damit verbundene Nachteile wie die pro zusätzlicher GPU um ein Frame erhöhte Eingabeverzögerung (Inputlag) und Mikroruckeln werden dabei in Kauf genommen. Alle Informationen zu AFR und alternativen Rendermethoden finden Sie übrigens in der kommenden PCGH 09/2013, welche ab dem 7. August im Handel liegt.

Catalyst 13.8 Beta mit Frame Pacing: Mikroruckeln erklärt

Wie äußert sich dieses Mikroruckeln eigentlich? Ein Beispiel: Bescheinigt ein Benchmark 30 Frames per second (Fps), dann entspricht das einer Bildlaufzeit von 33 Millisekunden. Bei stark unregelmäßiger Bildausgabe, wie sie bei Crossfire auftreten kann, passt dieser Wert aber nicht zum Spielgefühl. Nehmen wir an, Bild 1 erscheint nach 33 ms, das parallel berechnete Bild 2 lediglich 2 Millisekunden später und weitere Ergebnisse lassen 64 Millisekunden auf sich warten. Die Kadenz 33-2-64 ms für drei aufeinander folgende Bilder entspricht 99 Millisekunden und führt zur Anzeige von besagten 30 Fps. Unser Auge sieht die ersten, schnell aufeinander folgenden Frames jedoch als einzelnes Bild und nimmt die anschließende Pause deutlich wahr - das Spielgefühl entspricht 20 Fps Natürlich handelt es sich bei diesem Beispiel um einen Worst Case, die Erfahrung lehrt jedoch, dass eine solche Verteilung durchaus vorkommen kann.

Quelle: PC Games Hardware (Print-Ausgabe 10/2009) Mikroruckeln veranschaulicht (Illustration aus dem Heft)

Frametime: Single-GPU vs Crossfire

Frametime mit 1 GPU Frametime mit 2 GPUs

Catalyst 13.8 Beta mit Frame Pacing: Der neue Treiber

Nvidia versucht bei SLI seit geraumer Zeit, dem Phänomen mit einer Ausgabesteuerung im Treiber ("Frame Metering") entgegenzuwirken, während AMD untätig war - bis jetzt. Mit dem Catalyst 13.8 Beta erscheint der erste öffentlich zugängliche Radeon-Treiber mit sogenanntem "Frame Pacing", einer Funktion, die Crossfire-Gespannen eine bessere Bildverteilung beibringen soll. Die Presse hatte bereits vor einigen Monaten Zugang zu einer Alpha-Version des Frame-Pacing-Treibers (PCGH berichtete). Der Catalyst 13.8 Beta ist mit Windows 7, 8, 8.1 und Windows Vista kompatibel und behandelt in seiner ersten Ausbaustufe DirectX-10- und DirectX-11-Spiele in üblichen Auflösungen bis inklusive 2.560 x 1.600 Bildpunkten. Eine spätere Iteration soll die heilsame Wirkung auf die Frametimes für DX9- sowie OpenGL-Spiele und höhere Auflösungen nachliefern. Falls Sie bis hier hin gelesen haben und sich Vorteile auch für Single-Radeons erhoffen: Die gibt es ebenfalls, der Catalyst 13.8 Beta steigert laut AMD Leistung in Metro Last Light um drei bis acht Prozent.

Catalyst 13.8 Beta mit Frame Pacing: Butter bei die Fische

An dieser Stelle geht es jedoch um das Frame Pacing, jener sagenumwobenen Bildsteuerung, die Crossfire ohne Mikroruckeln ermöglichen soll. PC Games Hardware hat eine Radeon HD 7990 (Malta) mit dem Catalyst 13.8 Beta unter Windows 7 x64 SP1 ausprobiert. Da AMD auch auf Nachfrage noch keine genauen Informationen zum Pacing-Funktionsprinzip herausgeben konnte, bleibt vorerst nur Spekulation. Fakt ist: Die standardmäßig aktivierte Option hilft tatsächlich dabei, die gefühlte Bildrate in modernen Spielen anzuheben. Die Verbesserung fällt mal mehr und mal weniger stark aus. Wir haben 13 Titel mit ohne und Frame Pacing ausprobiert und die subjektiven Ergebnisse in dieser Tabelle festgehalten:

Zur besseren Deutung dieser subjektiven Spielbarkeitswertungen: Keines der Spiele ist mit Frame Pacing frei von Mikroruckeln, die gefühlte Bildrate fällt jedoch klar höher aus, als wenn diese Option im Treiber inaktiv ist. Der Eingriff raubt Teile der absoluten Bildrate - mit anderen Worten: Obwohl das Tool Fraps mit Frame Pacing geringere Bildraten bescheinigt, fühlt sich das Spielgeschehen flüssiger an, was eindeutig für eine regelmäßigere Ausgabe spricht.

Bezüglich Far Cry 3 respektive Blood Dragon liegt uns ein Statement von AMD vor: Der Hersteller weiß von den Problemen und bezeichnet den Titel auf Basis der Dunia-2-Engine als "Sonderfall", zusammen mit dem Versprechen, in Kürze einen weiteren Treiber zu veröffentlichen, der die Frametimes hier besser koordiniert. Möglicherweise werden auch die anderen Problemfälle (wie Anno 2070) damit besser angesprochen.

Auf die Frage, ob schon irgendein DirectX-9-Spiel mit Frame Pacing aufgewertet wird, erteilte man uns eine klare Absage - Phase 1 des Treibers sei wirklich nur für DX10- und DX11-Programme. Faktisch erblickten wir in keinem anschließend getesteten DX9-Spiel ordentliche Frametimes, sowohl in Skyrim als auch in Call of Duty Modern Warfare 3 und dem neuen Rise of the Triad ist das Mikroruckeln omnipräsent.

Catalyst 13.8 Beta mit Frame Pacing: Vorläufiges Fazit

Was lange währt, wird endlich gut? Nein, aber AMD mit dem Catalyst 13.8 auf dem richtigen Weg. Noch ist komplett mikroruckelfreies Crossfire-Vergnügen Utopie, aber kommende Treiber werden die Bildausgabe voraussichtlich noch etwas polieren. Stand heute können wir in vielen Spielen eine signifikante Verbesserung der Bildlaufzeiten bescheinigen - allerdings nur unter DirectX 10 und DirectX 11, die deutlich verbreitetere DirectX-9-API sowie OpenGL werden erst mit kommenden Treibern behandelt. Crossfire-Besitzer, die sich selbst ein Bild vom Status quo machen möchten, sollten die Augen offen halten, denn AMD gab an, den Frame-Pacing-Treiber ab heute zu veröffentlichen. Die Frame-Pacing-Option ist übrigens nur auf Crossfire-Systemen im Catalyst Control Center sichtbar und auch nur dort aktiv.

Sie vermissen konkrete Messungen der Frametimes und Benchmarks? Derartige Messungen, auch mit dem Frame Capture & Analysis Tool (FCAT) und im Vergleich mit Nvidias SLI, bereitet PC Games Hardware derzeit für die Print-Ausgabe vor. Wir vertreten den Standpunkt, dass die subjektive Einschätzung einen größeren Wert hat als theoretische Ergebnisse, obgleich diese ideal sind, um das Spielgefühl mit harten Fakten zu untermauern. Alle Informationen zu FCAT liefert indessen unser Artikel Nvidia FCAT: Neue Messmethode für Spieleleistung - die Hintergründe.

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AMDs neuer "Supertreiber" Catalyst 13.8 verspricht eine Lösung der jahrelang bestehenden Mikroruckel-Problematik: Sogenanntes "Frame Pacing", eine intelligente Bildsteuerung, soll Crossfire-Gespannen eine regelmäßige Bildausgabe ermöglichen. PC Games Hardware prüft, was die erste öffentliche Beta-Version im Zusammenspiel mit einer Radeon Radeon HD 7990 leistet.

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