Metro 2033 Part #2: Fermi/GF100, SLI, Multicore, GPU-PhysX und DirectX 11

Part Zwei des Interviews mit Oles Shishkovstov, seines Zeichens Chief Technical Officer von 4A Games, mit den Themen Fermi/GF100, SLI, Multicore, GPU-PhysX und DirectX 11:

Quelle: 4A Games Metro 2033 (21) PCGH: Habt ihr während der Entwicklung auch PC-Technologien wie multiple Grafikkarten bedacht, sprich: Profitieren Spieler von SLI und Crossfire?

Oles Shishkovstov: Ja, wir testen ständig auch auf SLI-Systemen. Wir erwarten eine lineare Skalierung mit steigender Anzahl von verbauten GPUs, selbstverständlich gibt es aber einige treiberseitige Einschränkungen, an denen wir nichts ändern können.

Quelle: 4A Games Metro 2033 (20) PCGH: Seit geraumer Zeit sind CPUs mit mehreren Kernen fast schon de-facto-Standard und die Anzahl der Spieler mit Quadcores nimmt ständig zu. Habt ihr das von Anfang an bedacht und eure Engine entsprechend multithreaded programmiert? Falls ja, wie viele Kerne unterstützt ihr und welche Leistungssteigerung ist mit zwei, vier oder gar acht Rechenherzen möglich? Kannst du uns zudem erläutern, welche Teile der Engine in einem eigenen Thread laufen und wie euer Scheduler arbeitet? Und zu guter Letzt: Profitiert Metro 2033 von SMT/Hyperthreading?

Oles Shishkovstov: Ja, unsere Engine wurde von Beginn an für Multithreading ausgelegt. Das ist der einzige richtige Weg, denn später noch Multithreading einzubauen ist schlicht nicht möglich oder die Entwicklung verläuft äußerst suboptimal. Wir unterstützen mindesten zwei Kerne bis hin zu einer beliebigen Anzahl und erwarten eine lineare Skalierung mit steigender Anzahl, sofern die Grafikkarte nicht limitiert.

Jede Engine, die spezielle Teile in einem eigenen Thread laufen lässt, ist schlicht eine schlechte Architektur, für gewöhnlich aufgrund der verwendeten Basistechnologie. Eine solche Architektur skaliert nicht. Der einzig zukunftssichere Weg ist das so genannte "Task Model", in dem Threads einfach nur Worker-Jobs sind, welche in tausenden von Tasks in einer Art zeitabhängigem Verzweigungsprozess organisiert sind. Und genau das machen wir.

Unsere Engine profitiert (so wie jede vernünftig programmierte) definitiv von SMT. Auf der Xbox 360 etwa erreichen wir daher eine rund 50 Prozent höhere Leistung [Anmerkung: Der Xenon-Chip hat drei Kerne, wobei jeder dank SMT zwei Threads abarbeiten kann]. Wenn deine CPU also SMT beherrscht - bloß nicht abschalten!

Quelle: 4A Games Metro 2033 (14) PCGH: Wir hören immer wieder, dass Metro 2033 besondere GPU-beschleunigte PhyX-Effekte auffährt. Daher vorab die Frage, ob die normale, auf der CPU berechnete Physik nur der optischen Aufwertung dient oder hat diese Einfluss auf das Gameplay, werden beispielsweise Querschläger simuliert, die Gegner verletzen können?

Oles Shishkovstov: Ja, die Physik ist ein fester Bestandteil des Gameplay und dein Beispiel veranschaulicht das sehr gut.

Quelle: 4A Games Metro 2033 (15) PCGH: Warum habt ihr euch für Nvidias PhysX entschieden und keine andere Middleware wie Havok oder ODE genommen? Warum ist gerade das PhysX SDK für Metro 2033 am besten geeignet?

Oles Shishkovstov: Wir haben das SDK bereits ausgewählt, als es noch auf den Namen Novodex hörte (das war sogar noch vor der Zeit, als sich Novodex in Ageia umbenannte). Es war performant und bot sehr viele Möglichkeiten. Einer der Gründe, warum wir uns dafür entschieden haben, war der zu diesem Zeitpunkt bereits vollständig vorhandene und konfigurierbare Inhalt und das ist sehr wichtig, wenn man wie wir eine komplett neue Engine mit einem kleinen Team schreibt.

Quelle: 4A Games Metro 2033 (12) PCGH: Gibt es optische Unterschiede zwischen den per CPU und GPU dargestellten Effekten oder müssen Spieler ohne Nvdida-Karte gar auf bestimmte Features verzichten? Können einige Effekte mit dem Prozessor überhaupt nicht gerendert werden?

Oles Shishkovstov: Es gibt keine sichtbaren Unterschiede. Die GPU erlaubt jedoch deutlich mehr aufwendige Effekte, da sie hinsichtlich paralleler Berechnungen um Welten schneller ist als eine CPU. Metro 2033 berechnet die Physik der Festkörper auf dem Prozessor, alles andere wie die Stoff-, Ragdoll-, Flüssigkeits- oder Partikelphysik auf der Hardware, die der jeweilige PC zu bieten hat (Mehrkernprozessor oder Grafikkarte). Der Spieler kann abhängig von seiner Hardware mehr rechenaufwändige Dinge über das Optionsmenü hinzu schalten.

Quelle: 4A Games Metro 2033 (10) PCGH: Ihr habt versprochen, dass Metro 2033 mit DirectX-11-Unterstützung auf den Markt kommt - stimmt das denn? Warum habt ihr euch für DirectX 11 respektive das Shader Model 5 entschieden und in welcher Hinsicht erlaubt euch dies den Render-Prozess zu optimieren? Nutzt ihr DX11-Multithreading?

Oles Shishkovstov: Ja, wir setzen auf DirectX 11. Obwohl die API im Vergleich zu C++ schwieriger Hand zu haben ist, ist die Funktionalität gegeben. Drei Dinge mag ich besonders: Compute Shader, Tessellation und die Trennung von Draws und Content kreieren. Vor allem die Compute Shader sind etwas Besonderes: Sie ermöglichen eine komplett neue Art von Algorithmen und Performance-Optimierungen.

Der Spieler kann die zusätzlichen DX11-Features deaktivieren, dabei wird er feststellen, dass die Performance unter DirectX 11 besser ist als etwa unter DirectX 10. Dies ist das Resultat einer Vielzahl kleiner Tweaks, die dank DirectX 11 möglich sind. DX11-Multithreading nutzen wir nicht, sofern ihr damit "Treiberhäppchen" pro CPU-Kern meint.

Quelle: 4A Games Metro 2033 (9) PCGH: In welcher Weise unterscheidet sich die DirectX-11-Optik von der DX10/DX9-Grafik? Und welche Features sind nur unter DirectX 11 sichtbar?

Oles Shishkovstov: Wenn man die DX11-spezifischen Zusatzeffekte abschaltet, erhält man eine zu DirectX 10 identische Optik - der einzige Unterschied ist wie bereits erwähnt die bessere Performance. Wir haben ungefähr die Hälfte einer zu rendernden Szene mit Tessellation und Displacement-Mapping aufgebohrt. Das ist ein großer Unterschied hinsichtlich der Optik, kostet aber natürlich Leistung. Und vergessen wir nicht das das spezielle Depth of Field, welches wichtig ist um einen "cineastischen Look und Feeling" zu erhalten.

Quelle: THQ Metro 2033 (4) PCGH: Metro 2033 unterstützt auch noch DirectX 9, oder?. Wann meinst du, ist die Zeit gekommen, nur noch für DirectX 11 (und Fallbacks auf DirectX 10/10.1) zu programmieren und den Support für Windows XP sowie DX9 zu streichen?

Oles Shishkovstov: Klar, Metro läuft auch mit DX9 und wir haben eine Menge Arbeit investiert, um auch hier Features darstellen zu können, die normalerweise nur mit DirectX-10/11-exklusiv sind. Beispielsweise sind die Soft Particles auch unter DX9 sichtbar, andere Implementierungen erlauben dies nur mit DX10-Hardware. Aktuell ist es nicht so schwierig, ältere Betriebssysteme zu unterstützen - wir werden den Support aber erst fallen lassen, wenn wenig als 1 Prozent unserer potenziellen Spieler auf solche setzt.

PCGH: Letzte Frage: Gerüchten zufolge ist Metro der Show-Case-Titel für Nvidias kommende DirectX-11-Generation, Codename "Fermi" - ist das wahr und hattet ihr schon die Möglichkeit euer Spiel auf GF100-Karten zu testen?

Oles Shishkovstov: Wir nehmen eigentlich keine Stellung zu Gerüchten ;-) Aber ja, wir testen Metro 2033 ständig auf Fermi-Karten.

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In Kürze erscheint 4A Games' Metro 2033. PC Games Hardware spricht in einem exklusiven Interview mit dem Oles Shishkovstov, Chief Technical Officer von 4A Games, unter anderem über DirectX 11, GPU-PhysX, 3D Vision, Multicore sowie Nvidias neuesten Streich Fermi alias GF100.

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