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Frostbite Chefentwickler erklärt Mantle-Umsetzung

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DICEDer Ansatz hinter AMDs Low-Level Grafik-API Mantle ist klar: Der Entwickler soll direkteren Zugriff auf die Hardware bekommen, was nicht nur eine höhere Flexibilität ermöglicht, sondern auch die Performance verbessern soll. Johan Andersson von DICE präsentierte auf der APU13 nun einige technische Umsetzungen und erklärte die Vor- und Nachteile.

APU13: DICE über und zu Mantle

Mit Mantle hat der Entwickler einen deutlich tieferen Zugriff auf die Hardware, als dies über Direct3D möglich ist. Daraus entstehen die bereits erwähnten Vorteile, es erwachsen allerdings auch einige Schwierigkeiten daraus. Die Verantwortung des Entwicklers für das Ressourcen-Management beispielsweise nimmt zu, weil nun die Engine einen Großteil der Kontrollen übernimmt und dies nicht mehr der Grafikschnittstelle überlässt. Besonders deutlich wird dies bei der Speicherverwaltung, die nun vollständig in den Händen des Entwicklers liegt. Über sogenannte Fences (Zäune) und Frames (Rahmen) muss der Entwickler Speicherbereiche schützen, damit er darin enthaltene Daten nicht versehentlich löscht. Entsprechende Schutzmechanismen verhindern dies in Direct3D, verschwenden dadurch aber auch einige Ressourcen, die mit Mantle frei werden.

APU13: DICE über und zu Mantle

Die volle Kontrolle bis in die hinterste Speicherebene erlaubt es aber auch, dass dem Entwickler und letztendlich der Engine deutlich mehr Informationen zur Verfügung stehen. Damit lässt sich der Render-Prozess auch in Bereichen optimieren, die bisher nicht angefasst werden konnten. Richtig umgesetzt erhöht sich nicht nur die Performance und dem Entwickler werden neue Tools ermöglicht, er verschafft sich durch einen geringeren Speicherverbrauch auch mehr Raum für bessere Texturen oder andere Funktionen, die diesen freien Speicher wiederum nutzen können. Schlussendlich wird der Treiber entlastet, da er nicht mehr die Direct3D-Funktionen umsetzen muss, sondern sich im besten Fall auf die Umsetzung der Mantle-Implementierung verlassen kann. Bereits gestern erläuterte AMD die positiven Eigenschaften in diesem Bereich durch eine höhere Anzahl der sogenannten "Draw Calls". Dabei handelt es sich um Befehle, die von der CPU an die GPU gesendet werden, um ein bestimmtes Objekt zu rendern. Ein Frame, das 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.

APU13: DICE über und zu Mantle

Die Entlastung des Treibers veranschaulicht Johan Andersson an einem Beispiel. Während die Bearbeitung verschiedener Render-Operationen auf drei CPU-Kernen unter Direct3D zusätzliche Latenzen erzeugt, werden über die Anzahl von drei Kernen hinaus nicht mehr skaliert und zudem auch noch häufig einen Flaschenhals darstellt ...

APU13: DICE über und zu Mantle

... können diese Operationen mit Mantle deutlich strukturierter abgearbeitet werden. Zudem minimiert man dadurch die Latenzen, da keine Render-Operation auf die davorige warten muss, der Treiber wird ebenfalls entlastet und nicht zum Flaschenhals des Render-Prozesses.

APU13: DICE über und zu Mantle

Weiterhin ist in Mantle ein Support von zwei oder mehr GPUs explizit vorgesehen, was die Umsetzung der verschiedenen Frame-Rendering-Techniken vereinfachen bzw. verbessern soll. Die Entwickler können eigene Alternate-Frame-Rendering-Prozessor entwickeln und die Abarbeitung der einzelnen Frames auf den unterschiedlichen GPUs somit auf die eigenen Bedürfnisse der Engine anpassen. Denkbar wäre aber auch, dass im Zusammenspiel mit einer VR-Ausgabe über eine entsprechende Display-Brille eine GPI für jedes Auge die Darstellung berechnen lässt.

APU13: DICE über und zu Mantle

Mantle soll in Zukunft auch im mobilen Bereich eine Rolle spielen. Durch die höhere Flexibilität und das bessere Resourcen-Management soll es seine Vorteile gerade in diesem Bereich besonders gut ausspielen können. Bisher ist man aber noch weit davon entfernt, von einer mobilen Umsetzung für Mantle zu sprechen, da aktuell einzig AMD mit seinen Grafikkarten Mantle unterstützen möchte. Laut Andersson ist Mantle aber nicht auf AMDs "Graphics Core Next"-Architektur festgelegt und könnte durchaus auch auf Karten von NVIDIA oder GPUs auf Basis der ARM-Architektur laufen. Eine Ausweitung der Unterstützung von Mantle würde der API auch zu mehr Durchsetzungskraft verhelfen.

APU13: DICE über und zu Mantle

Neben Battlefield 4 und bisherigen Ankündigungen zu Star Citizen sowie Thief präsentierte DICE auf der APU13 auch noch Plants vs. Zombie Garden Warfare, dass ebenfalls den Mantle-Support bietet, allerdings eine grafisch weniger aufwendige Umsetzung darstellt. Hier soll sich zeigen, dass Mantle auch auf den APUs eine Daseinsberechtigung hat und dabei behilflich sein kann, die Darstellung und Performance in diesem Bereich zu verbessern.

APU13: DICE über und zu Mantle

Weitere Spiele mit der Frostbite-Engine sollen unter anderem 2014 folgen. Darunter sind auch Titel von BioWare, PopCap und natürlich DICE sowie konkrete Frenchises wie Mass Effect, Need for Speed, Star Wars, Dragon Age und Mirrors Edge.

Wir sind nun aber auf den Dezember gespannt, denn dann wird DICE den Mantle-Patch für Battlefield 4 zur Verfügung stellen, wir werden die Unterschiede in Performance und Darstellung von Battlefield 4 sicherlich genauer unter die Lupe nehmen.

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