Battlefield 4: Mantle versus DirectX versus Glide - Der Versuch einer Übersicht und Einschätzung

... Was sich zunächst sehr negativ anhört, wird deutlicher, wenn wir uns die Ankündigung von Dices Technik-Partner AMD ansehen, welche auf dem GPU14-Techday auf O'Ahu, Hawaii gemacht worden ist. Dort wurde neben der neuen Radeon-Generation auch eine neue, AMD-exklusive Low-Level-API namens Mantle gezeigt, mit deren Hilfe eine besonders effiziente Programmierung der Grafikkarten mit Graphics-Core-Next-Architektur möglich wird. Zudem können mit Mantle auch Features der Grafikkarte genutzt werden, die über den DirectX-11.1/11.2-Standard hinausgehen.

Während Geforce-Grafikkarten abgesehen von eventuellen Treiberverbesserungen ihr maximales Potenzial bereits zum Launch von Battlefield 4 zeigen können, wird es auf den Radeon-Karten ab der HD-7000-Reihe im Dezember noch einmal flotter zugehen, denn dann will Dice per BF4-Update einen Patch nachschieben, welcher die für Geforce und Radeon gleichermaßen genutzte DX11.1-API auf den AMD-Produkten gegen Mantle tauscht. Für eine Analyse der bislang nur mit spärlichen Details behafteten Mantle-Portierung für Battlefield 4 graben wir uns durch einige interessante Punkte der AMD/EA-Präsentation vom GPU14-Techday.

Quelle: PC Games Hardware EA/Dice-Präsentation zu BF4 & Mantle auf dem GPU14-Techday. (2) Zunächst zählt Andersson teils bekannte Punkte auf: Battlefield 4 wird für AMD-CPUs und -GPUs optimiert sein und speziell aus DX11.1-Features in Windows 8 Nutzen ziehen. Dass dabei auch Achtkern-CPUs ausgenutzt werden sollen, ist angesichts der AMD-FX-Reihe keine Überraschung. Neu ist, dass BF4 ein natives 64-Bit-Spiel wird, also von vornherein auf die Möglichkeiten der größeren Speicherausbauten ausgelegt ist, wovon besonders der hoch-parallelisierbare Teil des Programmcodes profitieren soll.

PC vs. Konsole: Ohne hardwarenahe Programmierung bleibt nur Brute Force

Quelle: PC Games Hardware EA/Dice-Präsentation zu BF4 & Mantle auf dem GPU14-Techday. (4) Quelle: PC Games Hardware EA/Dice-Präsentation zu BF4 & Mantle auf dem GPU14-Techday. (5) Die Challenges, also Herausforderungen bei der Nutzung moderner PC-Ressourcen, sind mannigfaltig. Das fängt bei der banalen Leistungsschere an, die zwischen den langsamsten und schnellsten Desktop-Maschinen klafft und geht weiter über die eingeschränkte Möglichkeit, wirklich viele bzw. alle CPU-Kerne über DirectX und OpenGL auszulasten. Dieser Punkt verwundert angesichts von Multithreaded-Rendering in DirectX 11 etwas, soll doch gerade dieses Feature dazu dienen, Rendering-Kommandoketten auf verschiedenen CPU-Kernen laufen zu lassen und sie erst durch einen Haupt-Thread wieder zu vereinen. Hier müssen wir auf klärende, weiterführende Statements seitens Dice und/oder AMD warten. Die Programmierung über eine API sei inzwischen viel zu limitierend, so Andersson. Eine Engine "wüsste" viel besser über die internen Rendering-Vorgänge Bescheid und könnte daher wesentlich bessere Entscheidungen über die Ressourcenverwaltung und -zuteilung treffen, wenn sie denn dürfte. Doch das, zum Beispiel den expliziten Zugriff auf Speicherbereiche, verhindere DirectX in den meisten Fällen.

Weiter "beschweren" sich die Dice-Mannen, dass im PC die Zusammenarbeit zwischen CPU und GPU immer noch auf einem kläglichen Niveau implementiert ist. Die CPU muss der GPU häppchenweise Arbeitsaufgaben zuteilen, aber ein paralleles Arbeiten ist schwierig. Die langsame Entwicklung der API, also DirectX, sei ein weiterer Grund, warum am PC nur selten das volle Potenzial der Hardware abgerufen werden könne. Als Kontrastprogramm führt Dice die Vorteile der Spielkonsolen an, welche (zwangsweise) eine sehr hardwarenahe Programmierung erlauben.

Quelle: PC Games Hardware EA/Dice-Präsentation zu BF4 & Mantle auf dem GPU14-Techday. (6) Der Dice-Forderungskatalog liest sich wie eine Auflistung des Xbox-One-Developerkits für die generelle Nutzung am PC. Die Engine eines Spiels, hier natürlich am Beispiel von Frostbite 3 für Battlefield 4 erläutert, übernehme wesentliche Verantwortung für die Hardwaresteuerung von API und Treiber. Letzterer dürfe nur eine möglichst dünne Abstraktionsschicht darstellen, das heißt er soll die Aufrufe ohne großen Verwaltungsaufwand in die jeweilige Maschinensprache übersetzen. Der Schlüssel jedoch sei der direkte Eingriff in die Verwaltung, Aufteilung und Nutzung der Speicherbereiche, welche die Engine und ergo das Spiel von API und Treiber übernehmen sollten. All das, so Andersson, biete Mantle.

Quelle: PC Games Hardware EA/Dice-Präsentation zu BF4 & Mantle auf dem GPU14-Techday. (8) Mantle sei zu großen Teilen bei Dice und AMD als Folge ihrer inzwischen neunjährigen Zusammenarbeit entstanden und erfülle ergo sämtliche Wünsche, welche die Dice-Programmierer an eine "Haus-API" hätten. Aus verständlichen Gründen explizit nicht gesagt wird dabei, inwiefern es sich dabei um einen Teil der Xbox-One- oder Playstation-4-Programmierumgebung handele. Da Sony sich bereits auf der GDC Europe 2013 [url=http://DiskId = ]über die hauseigene PSSL ausgelassen hatte[/url], dürfte der direkte Mantle-Vorläufer eher bei der Microsoft-Konsole zu suchen sein. Mantle soll Cross-Plattform-tauglich sein und das, so lässt sich aus Raja Koduris erster Ankündigung der API schließen, betrifft nicht nur verschiedene Hardware-Umgebungen. Auch für Linux und darauf basierende Betriebssysteme könnte Mantle offenbar verfügbar werden. Wörtlich sagte Koduri: "Wir haben außerdem richtig gute Pläne, unsere Linux-Nutzer in den kommenden Monaten glücklicher als je zuvor zu machen." [We also have really go plans to make our Linex users much happier than ever before in the coming months.], direkt bevor er auf Mantle zu sprechen kam. Dieses, so Koduri weiter, sei ein Produkt, welches Entwickler wie nie zuvor in die Lage versetze, das ungenutzte Leistungspotenzial des PCs zu erschließen. [that finally enables developers, to unlock the performance potential of the PC like never before]. Doch zurück zu Mantle und Battlefield 4. Dieses Spiel sei das Pilotprojekt für Dice und AMD.

Mantle-Nutzung in Frostbite 3

Dice kündigte bereits vor dem Start der Battlefield-4-Beta einen Patch für Dezember an, in dem der bis dahin vorhandene DirectX-11.1-Renderer für Radeon-Karten unter Windows durch einen nativen Mantle-Renderer ersetzt werden soll. Dieser soll alle Radeon-Grafikkarten mit Graphics-Core-Next-Architektur unterstützen. Der BF4-Mantle-Renderer befindet sich derzeit noch in der Entwicklung.

Quelle: PC Games Hardware EA/Dice-Präsentation zu BF4 & Mantle auf dem GPU14-Techday. (9)
Der erste und somit wichtigste Punkt, welcher hervorgehoben wird, ist die verbesserte CPU-Performance. Diese soll durch besonders effizientes Rendering sowie Lade- und Stream-Vorgänge erreicht werden. Der Hinweis auf "perfectly parallel rendering - utilize all 8 CPU cores" klingt, wie oben bereits beschrieben, etwas merkwürdig, da DX11 bereits über Multithreading-Rendering verfügt, welches durch Aufteilung der Draw-Calls für verschiedene Objektgruppen ebenfalls eine gute Kernauslastung erreichen sollte - Crysis 3 macht es teilweise schon vor. Etwas nebulöser wird es im nächsten Stichpunkt: Natürlich sollte die verbesserte CPU-Nutzung eine potente Grafikkarte weniger bremsen - wiederum: etwas, was wir bereits in Crysis 3 sehen - aber ein ziemlich allgemeines "Lot of low-level optimizations made possible" klingt da doch noch etwas abwartend und vorsichtig im Vergleich zu AMDs Ankündigung, nicht nur neun Mal mehr Draw Calls pro Sekunde zu bewältigen, sondern auch höhere Grafikleistung durch direkten Zugang zu allen GPU-Features sowie neue Rendering-Techniken zu ermöglichen.

Quelle: PC Games Hardware EA/Dice-Präsentation zu BF4 & Mantle auf dem GPU14-Techday. (11)
Mantle vs. Glide: Ära der Engines

Ein weiterer, für AMD besonders wichtiger Punkt ist die Dominanz der großen Engines. AMD-Softwarechef Koduri äußerte im Gespräch mit PC Games Hardware, dass ein großer Teil des heutigen Spielemarktes von einigen wenigen Engines bestimmt werde. Engines würden sich um die verschiedenen Hardware-Plattformen von Nvidia, AMD, Sony und Microsoft kümmern, mehr noch, sie würden sogar in wesentlichen Teilen bereits Funktionen eines Betriebssystems übernehmen, sodass der Spielentwickler sich nicht um diese Unterscheidungen kümmern müsse.

Durch das Zusammenkommen der heutigen Engine-Dominanz, den Übergang zur neuen Generation von Spielkonsolen und der darin verbauten GCN-Grafikeinheiten sah AMD den Zeitpunkt für eine Initiative wie Mantle als gekommen an. Spiele-Engines agierten zunehmend als Abstraktionsschicht von Betriebssystem und Hardware, so Koduri weiter. Und wenn eine Spiele-Engine wie Frostbite 3 in der Lage sei, mehr Leistung, mehr Draw Calls zu liefern, sei das ganz einfach ein Wettbewerbsvorteil für diese Engine, gar nicht so sehr für AMD. Game-Engines übernähmen zunehmend die Funktionen des Betriebssystem, seien selbst quasi Mini-Betriebssysteme in sich und so komplex wie ein Betriebssystem.

In der Glide-Ära, in der ebenfalls eine Hersteller-spezifische API zusätzlich zu Industriestandards im Rennen war, wurde im Gegensatz zu dieser oben skizzierten Entwicklung für nahezu jedes Spiel eine eigene Engine entwickelt. Passend dazu zeigte man auch zu Beginn der Dice-Präsentation eine Präsentationsfolie, welche EA-Titel bereits die Frostbite-Engine nutzen. Freilich sagte man nicht, dass für all diese Spiele auch ein Mantle-Port geplant sei. Denn so sehr AMD auch die Engine-Abhängigkeit betont, so stark sind doch die Unterschiede, die verschiedene Spiele an die Engine stellen und die Effekte, Techniken und Speicherbereiche, welche genutzt werden. So kann eine Mantle-Portierung zwar grundsätzlich funktionieren, aber der Nutzen dürfte je nach Spiel stark schwanken und vor allem dürfte er davon abhängen, wie früh im Entwicklungsprozess des Spiels an Mantle gedacht wurde.

Artikel teilen

EA/Dice's Battlefield-Franchise geht am 29. Oktober in eine neue Runde, dann veröffentlichen die schwedischen Entwickler Battlefield 4, welches die hauseigene Frostbite-3-Engine nutzt, die BF4-Beta hingegen startet bereits am 1. Oktober. Doch zu Beginn wird Battlefield 4 nur mit angezogener Handbremse laufen, wenn Sie eine AMD-Grafikkarte besitzen...

Per E-Mail versenden

92