Civ Beyond Earth im Technik-Test: Schneller, ohne Mikroruckler und geringere Latenz mit Mantle

Das von Golem.de kürzlich getestete Civilization Beyond Earth ist eines der wenigen Spiele, die AMDs Mantle-API direkt von Beginn an unterstützen. Entwickler Firaxis nutzt die Schnittstelle für mehr als nur für eine gesteigerte Geschwindigkeit: Der Fokus liegt auf einem runderen Spielgefühl bei zugleich schönerer Grafik.

Schon Civilization 5 war 2010 erfreulich modern, das Strategiespiel setzt die DX11-Engine unter anderem für tesselliertes Terrain und für eine per Direct Compute ausgeführte Texturkompression ein, welche die Qualität sowie das Streaming der Pixeltapeten sichtlich verbessert. Durch Tessellation wird zudem der Prozessor entlastet, wodurch die Bildrate steigt.

Mantle für höhere fps und bessere Frametimes

Der nächste logische Schritt war daher, das Mantle-API zu nutzen, um die Anzahl der Draw-Calls zu reduzieren und auch mit schwächeren CPUs eine hohe Geschwindigkeit zu erzielen. Insbesondere nach Dutzenden Spielstunden ist die Weltkarte derart mit Einheiten angefüllt, dass die Bildrate beim Herauszoomen selbst auf starken Systemen deutlich absinkt.

Wir haben mit der integrierten Benchmark-Funktion von Civilization Beyond Earth, die ein solches fortgeschrittenes Spiel zeigt, gemessen, wie viel schneller es mit der Mantle-Schnittstelle verglichen mit dem DirectX-11-API läuft.

Im ersten Durchgang haben wir bewusst ein CPU-Limit provoziert: Mit maximalen Details ohne Kantenglättung und in 1.280 x 768 Pixeln sind unter Mantle die fps rund 73 Prozent höher als unter DX11.

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Der "Late Game"-Benchmark aus Civ Beyond Earth (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)

Mit steigender Grafiklast verringert sich der Leistungszuwachs wie erwartet: Mit 1.920 x 1.080 Pixeln und 4-facher EQ-Kantenglättung hat das Mantle-API noch einen Vorsprung von überzeugenden 27 Prozent, mit 2.560 x 1.440 Bildpunkten und 8x EQAA beträgt der Abstand lediglich 13 Prozent.

Auffällig ist neben den gemessen fps, dass die Frametimes unter Mantle deutlich regelmäßiger sind. Selbst bei geringerer Bildrate ist die Darstellung sichtlich flüssiger, Nvidia erreicht das aber auch unter DirectX 11. Schönes Detail: Im Grafiklimit sorgt Mantle für eine verringerte Leistungsaufnahme, da die CPU entlastet wird.

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Integrierter "Late Game"-Benchmark; Sapphire Radeon R9 290X Tri-X, Core i7-3770K, 16 GByte DDR3, Windows 8.1.1 x64, Catalyst 14.9.2 Beta (HQ)

Zur besseren Vergleichbarkeit mussten wir unter DX11 im Catalyst-Treiber die Multisampling-Kantenglättung zu Enhanced Quality Anti-Aliasing (PDF) erweitern, da unter Mantle automatisch EQAA eingeschaltet wird. Hierbei handelt es sich um zusätzliche Coverage-Samples erweitertes MSAA, die kaum Leistung kosten - die Bildqualität aber auch nur wenig verbessern.

Hier hätten wir uns Supersampling-Kantenglättung gewünscht, denn bei Nvidias DSR skaliert das Interface mit und wird unlesbar klein.

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Verteilung der Samples bei MSAA und EQAA (Bild: AMD)

Split Frame Rendering - gemeinsam statt einsam

Dafür hat Firaxis eine fast vergessene Multi-GPU-Render-Technik unter Mantle implementiert: Split Frame Rendering (SFR). Praktisch alle Spiele nutzen Alternate Frame Rendering (AFR), bei dem die GPUs abwechselnd Frames berechnen. Dies resultiert in Mikrorucklern und einem erhöhten Input-Lag, eine zweite Grafikkarte verdoppelt die Bildrate jedoch fast.

Beim Split Frame Rendering hingegen teilen sich die GPUs einen Frame untereinander auf, was zwar die Skalierung verschlechtert, das Spiel läuft aber durch die stabilen Frametimes flüssiger. Im Kurztest mit zwei Radeon R9 290X war die Bildrate unter Mantle höher als unter DirectX 11, und die Darstellung stotterte weniger.