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GPU14 Tech Day: Mit Mantle und TrueAudio auf Angriffskurs

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amd-radeon-2013Unabhängig der Vorstellung der neuen "Hawaii"-Grafikkarten der "Volcanic Island"-Generation, zu denen wir teilweise bisher nur sehr wenige technische Details kennen, hat AMD auf dem GPU14 Tech Day vor allem durch zwei Ankündigungen überrascht, die für viele unter dem Radar der Aufmerksamkeit geblieben sind. Daher wollen wir uns der beiden Themen noch einmal genauer widmen und versuchen zu beleuchten, welche Auswirkungen dies auf den Nutzer haben könnte.

Mantle

Die Auswirkungen, die Mantle nach sich ziehen könnte oder wird, sind weitaus weitreichender, als viele, einschließlich wir, dies direkt nach der Vorstellung einschätzen konnten. Mantle ist keine aufgesetzte API wie TressFX oder PhysX, sondern klingt sich weit früher in die Pipeline einer Softwareprogrammierung ein, die auf der Hardware ausgeführt wird. Es handelt sich also um eine Low-Level-API, die speziell auf die "Graphics Core Next"-Architektur hin ausgelegt ist. Doch warum hat AMD überhaupt Interesse daran eine solche API zu Verfügung zu stellen?

AMD GPU14 Tech Day: Mantle
AMD GPU14 Tech Day: Mantle

Auf dem GPU14 Tech Day stellten wir diese Frage Raja Koduri, dem Vice President der Hardware- und Software-Entwicklung bei AMD. Bereits vor etwa fünf Jahren sei Johan Andersson, Chefentwickler bei DICE und dort verantwortlich für die Entwicklung der aktuellen Frostbite-Engine, an AMD mit dem Wunsch nach einer eigenen API herangetreten. Allerdings sollte es noch fast vier Jahre dauern, bis AMD mit der konkreten Umsetzung in Form von Mantle begonnen hat. Vermutlich war bereits damals ein Engagement in den Next-Gen-Konsolen Microsoft Xbox One und Sony PlayStation 4 absehbar und damit mit einer zunehmenden Verbreitung von Hardware mit GCN-Architektur zu rechnen. Andersson soll es dabei vor allem darum gegangen sein, flexibler zu sein, als dies aktuell mit der Direct3D- und OpenGL-Schnittstelle denkbar ist. Spielerhersteller müssen bisher gleich mehrere Abstraktionsebenen überwinden, um die eigenen Software möglichst gut auf die dazugehörigen Hardware zu optimieren. Kompromisse an die gegebene Hardware gehen die Direct3D- und OpenGL-Schnittstelle bereits ein, damit dafür programmierte Software auf einer Reihe von Geräten funktioniert.

AMD GPU14 Tech Day: Mantle
AMD GPU14 Tech Day: Mantle

Mantle setzt, wie gesagt, weit tiefer an und kann sich ganz auf die GCN-Architektur konzentrieren. Darauf ergeben sich einige Vorteile, wie z.B. eine höhere Performance oder neue Rendering-Technologien, die entwickelt werden können.

Performance

APIs haben einen entscheidenden Einfluss auf die Performance von GPUs und CPUs. Besonders wichtig sind hier die sogenannten "Draw Calls", also Befehle, die an die GPU gesendet werden ein bestimmtes Objekt zu rendern. Ein Frame, der am Ende die Render-Pipeline verlässt, benötigt mehrere hundert dieser "Draw Calls". An diesem Punkt setzt Mantle ein und erlaubt bis zu 9x mehr "Draw Calls" als Direct3D. Zwar arbeitet auch Microsoft an einer Lösung genau dieses Problems, allerdings ist es derzeit noch nicht vollständig gelungen einen CPU-Overhead und damit Performance-Verlust zu vermeiden.

AMD GPU14 Tech Day: Mantle
AMD GPU14 Tech Day: Mantle

Welchen Einfluss Mantle auf die Performance hat, werden wir schon bald sehen. Schon im Dezember wird Battlefield 4 ein Update mit dem Support der neuen API bekommen. Dann können erste direkte Vergleiche zwischen der Direct3D- und Mantle-Version angestellt werden. Allerdings kann auch daraus keine generelle Aussage über ein Performance-Plus erstellt werden, da jede Engine bzw. deren Programmierung eine andere ist und die Entwickler es in der Hand haben ihre Technologien bestmöglich mit Hilfe von Mantle umzusetzen.

Eine Technologie wie Mantle steht und fällt mit der Unterstützung der Spieleentwickler. Sie müssen sich aktiv mit einer Umsetzung auf Basis von Mantle beschäftigen. AMD will die Hürden dazu so niedrig wie irgend möglich halten und nur die nötigsten Vorgaben machen. Den Entwicklern wird der volle Zugriff auf die GPU-Features gegeben. Es steht ihnen daher auch die Möglichkeit offen neue Rendering-Technologien zu entwickeln. Mantle ist auch zur High Level Shading Language (HLSL), einer Hochsprache für die Programmierung von Shader-Bausteinen, kompatibel und ermöglicht daher eine etwas einfache Umsetzung bereits bestehender Engines.

TrueAudio Technology

AMDs TrueAudio Technology nahm einen Großteil der Präsentation ein und ist ein wichtiger Punkt für AMD bei den neuen Grafikkarten. Leider dürfen wir aufgrund eines NDAs auch noch nicht auf jedes Detail von TrueAudio eingehen, zumindest aber einige Aspekte können wir betrachten und vermutlich auch einige Fragen beantworten. Wie auch schon mit Mantle nutzt AMD das Erscheinen der neuen Konsolen mit eigener Hardware, um eine neue Technologie auf möglichst vielen Plattformen zu etablieren.

AMD GPU14 Tech Day: TrueAudio
AMD GPU14 Tech Day: TrueAudio

Der Sound spielt für viele nur eine untergeordnete Rolle, ist aber dennoch essentieller Bestandteil für jedes Spiel. In der vergangenen Jahren ist der Fokus aber weiter auf die Grafik gewandert und die Implementierung von Audio immer weiter in den Hintergrund gerückt. Mit dazu beitragen hat auch, dass Microsoft den Audio-Stack für die Low-End-Audio-Hardware (z.B. des Onboard-Sounds der meisten Mainboards) nahezu komplett auf Software umgestellt hat. Eine Beschleunigung durch Hardware findet in diesem Bereich kaum noch statt.

Was AMD nun mit TrueAudio macht, ist nicht neu, sondern wurde in der Vergangenheit bereits ähnlich umgesetzt. AMD verpflanzt einen Audio-DSP (digitaler Signalprozessor) in seine GPU und lässt diesen die Audio-Berechnungen durchführen. Nötig ist dies allerdings nur, weil auch die Sound-Effekte und Mehrkanal-Systeme immer aufwändiger werden. Geht es dann auch noch darum einen Spieler in der 3D-Welt in Sachen Audio korrekt zu positionieren, werden die Berechnungen schon deutlich aufwendiger. Doch nicht nur können diese Berechnungen extrem aufwändig werden, auch sind sie zeitkritisch. Audio-Berechnungen sollten im besten Fall in Echtzeit ausgeführt werden, damit Ton und Bild auch übereinstimmen. TrueAudio ist keine eigenständige Soundkarte. Berechnungen des DSP werden an die Soundkarte weitergeleitet, so dass es auch keine Rolle spielt wie der Sound ausgegeben wird (Lautsprecher, Kopfhörer oder via HDMI und DisplayPort).

AMD GPU14 Tech Day: TrueAudio
AMD GPU14 Tech Day: TrueAudio

AMD wirbt nun um eine breite Unterstützung, denn Spiele müssen für TrueAudio optimiert werden. Allerdings entwickeln nur die wenigsten Entwicklerstudios die Audio-Engine für ihre Spiele selbst, sondern wenden sich an sogenannte "Middleware Provider", die dies für sie übernehmen. Auf der Bühne präsentierte AMD zahlreiche Vertreter dieser Firmen, wie z.B. GenAudio, Firelight Technologies und AudioKinetics. Konkrete Umsetzungen von TrueAudio sind für Thief, Battlefield 4 und Star Citizen geplant.

Soweit erst einmal das, was wir bisher zu Mantle und TrueAudio weitergeben können. Es sind sicherlich noch einige Fragen offen, doch zu aktuellen Zeitpunkt sollten die wichtigsten Fehlinterpretationen beider Technologien aus dem Weg geräumt sein.