BFG PhysX 128 MB im Test

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Langweilige Computerwelt: Mit Mainboards, Prozessoren, Grafikkarten und Soundkarten kennt sich der Profi im Komponentenbereich gut aus. Aber jetzt gibt es ein neues Spielzeug, mit dem man sich auseinandersetzen kann: Physikbeschleuniger. Mit der PhysX-Karte von Ageia ist die erste Physikbeschleuniger-Karte als Hardware am Markt verfügbar und ab heute wird sie ausgeliefert und verkauft. Wir konnten bereits seit der letzten Woche einen Blick auf die Karte werfen und somit blieb etwas Zeit, sich mit der neuen Zusatzkarte und der zugrunde liegenden Technik auseinanderzusetzen.

Während Spieler also in den letzten Jahren eher auf Prozessor, Speicher und Grafikkarte achten mussten, kommt jetzt eine weitere Komponente in Betracht, um das Spiel vom ruckelnden Zustand in einen flüssigen zu bringen. Allerdings lässt sich wie immer nur in einem ausgewogenen System von einer derartigen Karte tatsächlich profitieren: Wenn die Frame-Raten schon nicht ausreichen, um das Spiel bei der gewünschten Auflösung flüssig darzustellen, kann auch eine Physikbeschleunigungskarte nicht mehr viel ausrichten. Wie immer muss also eine ausreichend dimensionierte CPU, ausreichend Speicher, eine gute Grafikkarte zur Physik-Karte hinzukommen, damit der Spielgenuß einwandfrei ist.

Für den Test erhielten wir von BFG eine PhysX-Beschleunigerkarte mit 128 MB:

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Die PhysX-Karte besitzt ein 32bit-PCI-Interface und wird in einen normalen PCI-Slot gesteckt. Eine PCI-Express-Version ist nicht verfügbar. Die Karte wird über einen Molex-Stecker mit Strom versorgt. Onboard besitzt die Karte 128 MB GDDR3-Speicher, der mit 128 bit angebunden ist und dem Physikprozessor somit eine Bandbreite von 12 GB/s bei 733 MHz Takt zur Verfügung stellt. Damit kann der 125 Millionen Transistoren große Chip insgesamt 20 Milliarden Instruktionen pro Sekunde durchführen - dies entspricht einer Maximalrate von 530 Millionen Kollisionen oder 533.000 komplexen Kollisionen. Der Chip wird in 0,13micron-Fertigung hergestellt.

BFG liefert die Karte nur mit dem notwendigsten aus:

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Neben einem BFG-Fanaufkleber findet man PhysX-Demos und eine Treiber-CD sowie ein Installationsmanual in der Verpackung. Auch ein Molex-Adapter ist enthalten, den man verwenden kann, wenn kein Stecker am Netzteil mehr frei ist. Ein Spiel findet man nicht in der Verpackung - hier hörten wir von ASUS, dass man sowohl ein Bundle mit Spiel, wie auch ein Bundle ohne Spiel ausliefern möchte. Dafür, dass die Karten wie eine Mainstream-Grafikkarte bis zu 300 Euro kosten werden, ist die Ausstattung zwar knapp - aber was sollte man einer Physikkarte zusätzlich beilegen?

In diesem Review werden wir zunächst die grundlegenden Fragen klären, die sich bei dieser neuen Technik stellen:

In der Tat sind diese Fragen nicht einfach zu beantworten. Ageias Konzept ist zwar schon mehr als ein Jahr alt, die Hardware sollte eigentlich schon Anfang des Jahres ausgeliefert werden. Doch die Verzögerung hatte einen Grund: Wenn keine Applikationen verfügbar sind, die die Hardware ausnutzen, macht auch die beste Beschleunigerkarte keinen Sinn. Ageia musste also auf jeden Fall zunächst erst einmal abwarten, bis eine Handvoll von Spielen die Physikkarte tatsächlich unterstützen.

Beginnen wir aber mit der ersten Frage: Wie arbeitet die Beschleunigerkarte und wie funktioniert die Physikbeschleunigung?


Physikberechnungen existieren auch schon in aktuellen Spielen - aber stark vereinfacht. Sie gehören zum Gameplay wie eine gute Grafik, denn mit einer unglaubwürdigen Physik im Spiel wird eine Szene unglaubwürdig und unrealistisch. In den letzten Jahren sind Spiele auch in diesem Punkt immer realistischer geworden: Während man in den ersten Autosimulationen noch durch die Bäume und Schilder am Straßenrand fahren konnte, ohne einen Schaden am Auto zu nehmen, prallt man nun dagegen oder die Schilder werden umgefahren und fliegen - eventuell abgerissen - durch die Gegend. Bis zu einem gewissen Detaillierungsgrad ist dies auch kein Problem, denn die CPU kann diese einfachen Berechnungen ohne Probeme erledigen.

Berechnet wird dabei aber nicht die tatsächliche Figur - beispielsweise die Kollision des Autos. Es wird eine "Bounding Box" um das Auto gelegt - also ein vereinfachter, rechteckiger Kasten. Die Physikengines der meisten Spiele können nun feststellen, wo die Kollision statt findet - vorne, links, rechts, hinten, unten oder oben. Bei einer Kollision wird die Information an die Spielengine weitergegeben und eine neue Textur kann über die Seite gelegt werden, wo die Kollision stattgefunden hat. Beispielsweise kann der Entwickler dann eine eingedellte Tür simulieren. Die Bounding Box ist aber immer noch dieselbe. Genauer kann eine Kollision bislang kaum bestimmt werden, wobei darauf geachtet wird, den Detaillevel so hoch zu setzen, dass der entstehende Realismus der Bounding Box der tatsächlichen Physik möglichst nahe kommt. Im Idealfall wird die Bounding Box also zu einem mehreckigen Konstrukt, das genauere Abmaße des Autos wiedergibt.

Viel mehr schafft man aber mit aktuellen Mitteln nicht - denn auch wenn keine Kollision stattfindet, müssen ständig Tests ablaufen, die die Kollisionen entdecken. Sind also 10 Objekte in einem Raum, werden für jede der 10 Objekte Berechnungen durchgeführt, ob sie miteinander kollidieren oder nicht. Bei einer hohen Anzahl von Objekten ist dies mit normalen Mitteln nicht mehr abzuwickeln.

Nach der Vorstellung von Ageia soll sich die CPU um die KI kümmern,
die Grafikkarte um den 3D-Bereich und die Ageia PPU um die Bewegungen im Spiel

Steigert man den Grad der Realität oder lässt mehrere Kollisionen in einer Szene zu, bekommt man nun Probleme mit der Performance, die man in verschiedenen Varianten beseitigen kann:

In allen drei Fällen muss jedoch eines hinzukommen: Die Unterstützung des Spiels. Die Engine des Spiels muss also entweder eine spezialisierte Physikengine mitbringen, die auf der Hardware läuft (z.B. NovodeX bei PhysX) oder die auf eine Softwareschnittstelle zurückgreift (z.B. Havok FX), die dann die Hardwarefähigkeiten zur Verfügung stellt.

Widmen wir uns dem zweiten Teil: Den unterstützten Spielen und den Möglichkeiten, die sich im Spielen durch die Physikengine ergeben.


Drei Knaller hat Ageia im Portfolio, die PhysX unterstützen werden: Unreal Tourament 2007, Rise of Rome: Rise of Legends und Sacred 2.

Erkennungszeichen: Spiele mit PhysX-Logo unterstützen Ageias Hardware

Aber, wer sich mit diesen Spielen bereits beschäftigt hat wird wissen: Alle drei sind noch nicht auf dem Markt. So sieht es auch in anderen Bereichen aus.

Welche Spiele werden aber aktuell unterstützt? Wir haben sie aufgelistet, es sind nämlich noch nicht viele:

Bei Ageia findet sich eine umfangreiche Liste weiterer kommender Titel. Auch wenn bereits 60 Publisher angekündigt haben, PhysX zu unterstützen, ist diese Liste noch sehr klein - allerdings wird sich dies wohl in Zukunft noch ändern. Auf Seiten der Publisher stehen große Namen wie Ubisoft, Midway Games oder Microsoft auf der Liste, auf Developer-Seite bekannte Größen wie Epic Games oder Mythic Entertainment. Es ist also nur eine Frage der Zeit, bis genügend Titel am Markt erscheinen werden, damit die PhysX-Karte ihr Können auch zeigen kann.

Meistens wird die PhysX-Karte aber nicht dazu eingesetzt, Effekte "schneller" berechnen zu lassen als bislang. Dies würde meistens nur einen geringen visuellen Effekt bringen - und man könnte notfalls auch mit einer schnelleren CPU die Berechnungen flüssig ablaufen lassen. PhysX-Games werden demnach zwei Zustände besitzen: Einen Modus mit PhysX-Unterstützung, der dann reichhaltigere Effekte beinhalten wird, und ein "Non-PhysX-Modus", wenn eine Physikkarte zum Einsatz kommt. Aus diesem Grund ist es mit den aktuell uns vorliegenden Spielen bzw. Demos (Ghost Recon Advanced Warfighter, Rise of Nations: Rise of Legends und Cell Factor) auch nicht möglich, "Benchmarks" in der Form zu machen, dass FPS-Zahlen angezeigt werden - zumal Ghost Recon eher die GPU belastet.

So besitzen alle dieser drei Spiele im PhsyX-Modus ein anderes Verhalten bei physikalischen Aktionen. Ein sehr gutes Beispiel ist hier Ghost Recon - hier lässt sich ohne die Physik-Karte bei einem Auto der Reifen zerschießen, die Türen klappen hin und her etc. Im PhysX-Modus lassen wirken die Effekte aber teilweise realistischer. Wenn man von innen auf die Tür schießt, springt diese auf und federt dann je nach Schusswinkel zurück. Alles wirkt etwas realistischer - und insgesamt wirkt das Spiel durch das Explodieren, Demolieren und Splittern sehr viel besser als ohne PhysX.

Noch extremer ist Cell Factor: Hier läuft der uns vorliegende RC3 gar nicht ohne PhysX-Karte - was aber wohl auch am frühen Status des Spiels liegt.

Mit den neuen Möglichkeiten bieten sich für Spiele ganz andere Ablaufmöglichkeiten: Gegner können mit Gegenständen getötet werden, unter Geröll und ähnlichem begraben werden oder die Deckung hinter einem Auto kann durch herumfliegende Scheibenstücke zu Verletzungen führen. Sollte dieses aber zum Gameplay eines Levels gehören, muss der Hersteller irgendwie dafür Sorge tragen, dass der Level auch ohne PhysX-Karte gemeistert werden kann. Wie die Hersteller diesen Spagat bewältigen, wird sich erst in kommenden Entwicklungen zeigen. Bislang hat man nur an Feinheiten gefeilt, aber nicht komplette Spiele unter diesem Gesichtspunkt entwickelt.


Die BFG PhysX 128 MB kommt in einem schicken dreieckigen schwarzen Karton mit Sichtfenster in der Front.

Der Lieferumfang ist wie bereits angemerkt knapp, aber mehr muss auch nicht sein: Ein Molex-Adapter ist neben der Karte enthalten, dazu kommt ein Booklet, in dem zwei CDs stecken, die die Treiber und ein paar Demos und Videos beinhalten.

An der Slotblende besitzt die Karte keine Anschlüsse - anders als eine Grafikkarte. Der PCI-Slot reicht für die Datenübertragung laut Hersteller aus. Hier wird es interessant, wieviel Bustraffic die Karte tatsächlich generieren kann.

Auf der Rückseite der Karte befinden sich keine Chips:

Einen erhöhten Stromverbrauch könnte man befürchten, da die Karte einen Molex-Anschluss besitzt. Allerdings kann der PCI-Slot, anders als der AGP- oder PCI-Express-Slot, nicht viel Leistung zur Verfügung stellen. Deshalb muss der in 0,13micron-Technologie gefertigte Kern seine 125 Millionen Transistoren über diesen externen Anschluss mit Strom speisen.

In unserem Test zeigte die PhysX-Karte dabei auch einen angemessenen Stromverbrauch (jeweils im Vergleich zu einem System ohne Karte):

Es ist also kein Stromverbraucher, wie beispielsweise eine aktuelle High-End-Grafikkarte, doch verbraucht die PPU beispielsweise mehr als ein Core Duo.

Zur optischen Aufwertung hat BFG einen blau leuchtenden LED-Lüfter verwendet. Die Lautstärke des Lüfters ist in etwa vergleichbar mit der einer älteren Mainstreamkarte, beispielsweise einer GeForce 6600 oder Radeon X600. Die Lautstärke ist akzeptabel, in einem Silent-System hört man den leicht hochfrequenten Lüfter aber deutlich.

Kommen wir nun zum Leistungscheck.


Unseren Test führten wir auf folgendem System durch:

Als Treiber verwendeten wir die Version 2.4.2., die uns von Ageia zur Verfügung gestellt wurde. Als Applikationen stellten uns BGF und Ageia einige Demos zur Verfügung (Boxes Demo, Cell Factor, Hanger of Doom), zum anderen verwendeten wir einige Demos und Spiele (Tom Clancy's Ghost Recon Advanced Warfighter, Rise of Nations: Rise of Legends).

Cell Factor kann beeindrucken: Durch die vielen Gegenstände, mit denen
man interagieren kann, wird das Spiel optisch und inhaltlich zu einem Leckerbissen.

Die erste "Demo", die uns in Form des Spiels Cell Factor vorlag, zeigt deutlich die Fähigkeiten von PhysX. Wenn mehrere hundert Objekte durch die Gegend geschleudert werden, wird die Performance der Physikkarte deutlich. Auch die Kollisionen der Elemente werden detailgetreu wiedergegeben. Explosionen sehen realistisch aus, die Flugbewegungen der Objekte durch Druckwellen ebenso.

Dasselbe gilt für die Hanger of Doom-Demo. Auch hier sind hunderte Objekte aufgestapelt, die Tonnen und Kisten fliegen wild durcheinander, wenn ein Flugzeug in sie hineinstürzt:

Im Hangar of Doom befinden sich tausende Kisten und Tonnen,
die man wild durch die Gegend fliegen lassen kann.

Bereits angesprochen haben wir das erste Spiel, welches die PhysX-Beschleunigung nutzt. Ghost Recon Advanced Warfighter sieht auch ohne PhysX-Karte schon sehr gut aus, mit PhysX soll das Spiel aber realistischere Physikberechnungen durchführen.

Ghost Recon Advanced Warfighters: Da das Spiel auch der Grafikkarte eine Menge abverlangt,
sieht man mit der PhysX-Karte zwar umfangreichere physikalische Effekte, wenn es
aber ohne PhysX-Karte geruckelt hat, ruckelt es auch mit PhysiX-Karte.

In der Tat sehen die Explosionen etwas realistischer aus - anhand von zwei Standbildern mit und ohne PhysX-Karte wollen wir aber kurz die Unterschiede visualisieren:

Links: Ohne PhysX - Rechts: Mit PhysX

Wie man sieht sind die Unterschiede noch nicht riesig (in Videos könnte man die Unterschiede deutlicher sehen). Vorhanden sind aber minimale Verbesserungen bei der Physik und auch der Bewegungsabläufe.

Spiel Nr. 2 lieferte leider unbrauchbare Ergebnisse: Die bereits verfügbare Demo von Rise of Nations: Rise of Legends zeigte mit und ohne PhysX-Beschleuniger keine Unterschiede. Ebenso brachten einige Benchmarks keine unterschiedlichen Resultate zustande: 3DMark 2006 beispielsweise lief exakt mit derselben Geschwindigkeit.

Links: Ohne PhysX - Rechts: Mit PhysX

Links: Ohne PhysX - Rechts: Mit PhysX

Kommen wir nun zum Fazit.


Insgesamt könnte die Ageias PhysX tatsächlich eine neue Ära einleuten. Der Vergleich zu den ersten 3DFx-Karten liegt nahe: Damals konnte kein Spiel etwas mit 3D-Beschleunigern anfangen, aber die ersten Spiele, die die Karte unterstützten, wurden zu Rennern, die Karte zu einem Hit. Oder war es anders herum? Waren die Spiele ein Hit, und weil die Spiele das Feature unterstützten, wurde auch die 3D-Beschleunigungskarte zu einem Megaseller?

Dies ist auch die Frage bei der PhysX-Karte. Heutzutage ist der Kauf kaum sinnvoll, auch wenn die Ergebnisse in den Demos beeindruckend sind. Für ein paar Demos und wenige Spiele lohnt es sich aber kaum, knapp 300 Euro auf den Tisch zu legen. Für die meisten Spieler wird es eher wichtiger sein, eine größere CPU oder eine schnellere Grafikkarte einzusetzen. Davon profitieren schließlich alle Spiele. Und Ageias PhysX wird somit erst dann interessant, wenn schon ein System vorhanden ist und sämtliche Spiele flüssig laufen, man aber zusätzlich zu den flüssigen Spielen eine aufwendigere Physik im Spiel erleben will.

Dafür müssen aber zunächst einmal Spiele erscheinen, die es lohnenswert machen, die Karte zu kaufen. Ghost Recon: Advanced Warfigher ist sicherlich eines davon: Das Spiel zeigt eindrucksvoll, dass die Karte einen positiven Effekt auf das Gameplay und das gefühlte Erleben des Spiels haben kann. Aber der Einfluss der Physik ist hier noch nicht offensichtlich - die Demos von Ageia sind deutlich beeindruckender. Klare Favoriten für die PhysX-Karte werden aber sicherlich mit Sacred II und Unreal Tournament 2007 erst im nächsten Jahr erscheinen, wo dann auch die Physikengine konseqent ausgenutzt werden kann.

Und schließlich gibt es da noch andere Konzepte: Havok FX kostet den Endkunden optisch zunächst keine müde Mark, eine Zusatzkarte ist erst einmal nicht notwendig. Dafür muss die Grafikkarte potenter sein, am besten man setzt auf ein SLI-System, wo die freiwerdende 3D-Leistung dann zur Physikberechnung genutzt werden kann. Doch diese zweite Grafikkarte kostet auch mindestens 300 Euro - somit ist man beim Kostenpunkt auf demselben oder höheren Niveau. Ob Havok FX das bessere Konzept ist, muss sich also in der Zukunft zeigen, wenn erste Spiele auf den Markt kommen, die diesen Standard unterstützen. Und schließlich sind da auch noch NVIDIA und ATI, die in ihre Next-Gen-GPUs auch spezielle Physikpipelines integrieren könnten.

BFG darf als einer der ersten Hersteller die Lorbeeren des Innovators mit einheimsen. Ein mutiger Schritt, denn viele Karten wird man in den nächsten Wochen sicherlich noch nicht absetzen können. Mit der Zeit werden die Karten aber sicherlich interessant. Eine Analogie ist hier zu den SSE-Erweiterungen in Prozessoren sinnvoll: Wenn Intel diese in ihre Prozessoren erstmals integriert, konnte man nur in einigen optimierten Programmen, die teilweise noch Beta-Status haben, einen deutlichen Performancegewinn sehen. Ein Jahr nach dem Launch sind aber viele Programme mit entsprechendem Code am Markt zu finden - und die neue SSE-Erweiterung bringt dann einen wirklichen Performancegewinn in sehr vielen Anwendungen. Genauso könnte es auch mit Ageias PhysX sein: Heute nur in Demos und einigen Spielen verfügbar, könnte in einem Jahr der Sinn der Karte überhaupt nicht mehr in Frage gestellt werden, weil die Unterstützung in breiter Fläche vorhanden ist.

Somit ist dieser erste Test nur eine Momentaufnahme und als Vorschau zu sehen: Es gilt, die Karte in den Grafikkarten-Testrechner der Redaktion zu setzen und bei jedem neuen Spiel, das auf den Markt kommt, entsprechend zu beobachten, wie die Physik bei Unterstützung durch die Karte beeinflusst werden kann.

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