Civilization: Beyond Earth : Benchmarks mit Mantle, CPU-Skalierung, DSR und 4K

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Civilization: Beyond Earth: Benchmarks mit Mantle, CPU-Skalierung, DSR und 4K

Civilization: Beyond Earth verlegt die Strategiespielserie auf einen anderen Planeten. Optisch macht der im Test überzeugende Titel gegenüber dem Vorgänger nur einen kleinen Sprung, technisch bietet er aber eine Besonderheit: AMDs API Mantle wird vom ersten Tag an unterstützt. Was das bedeutet, hat ComputerBase analysiert.

Das Studio Firaxis gibt an, dass Mantle das Spielerlebnis in von der CPU limitierten Szenen vor allem auf High-End-Grafikkarten deutlich verbessern kann. Insbesondere im späteren Spielverlauf mit zahlreichen Städten und Einheiten soll das Spiel mit der Low-Level-API deutlich flüssiger laufen als unter DirectX. Beim Scrollen und Zoomen soll die Bildwiederholrate spürbar höher ausfallen.

Civilization: Beyond Earth im Test
Civilization: Beyond Earth im Test

In von de GPU limitierten Szenarien soll Mantle dagegen die Leistungsaufnahme verringern, da der Prozessor nicht mehr unnötig lang an den Aufgaben rechnen muss. Und stabiler laufen soll das Spiel mit Mantle auch.

Neben diesen Versprechen beinhaltet die Mantle-Version auch zwei exklusive Funktionen: So erweitert das Spiel bei aktiviertem MSAA die Kantenglättung auf AMDs EQAA und CrossFire (zurzeit mit maximal zwei GPUs) nutzt das Split-Frame-Rendering-Verfahren (SFR) und nicht das unter DirectX gesetzte Alternate Frame Rendering (AFR). Bei AFR rendert jede GPU abwechselnd ein vollständiges Bild, bei SFR teilen sich die GPUs dagegen die Arbeit an einem Bild auf. Das hat positive Auswirkungen auf den Input Lag, die Verzögerung zwischen Tastatur- oder Mauseingabe und Darstellung auf dem Bildschirm.

SFR sei unter Mantle anwendbar, weil die Verteilung der Command Buffer auf die beiden Grafikkarten unter dieser API effizient funktionieren soll – vorausgesetzt, schnelle Mehrkern-CPUs kommen zum Einsatz. DirectX sei prinzipiell zu langsam. Command Buffer beinhalten Informationen über die anstehenden GPU-Rechenaufgaben.

Der Benchmark und das Testsystem

Als Testsequenz kommt der integrierte Benchmark „Lategame“ zum Einsatz (zu starten durch den Aufrufzusatz „-benchmark lategameview“), der mit vielen Städten und Einheiten ein spätes Endlosspiel simuliert und damit ein Worst-Case-Szenario darstellt. Die Testsequenz weist je nach Szene eine hohe CPU- oder eine hohe GPU-Last auf. Ein eigens erstelltes Savegame lässt sich nicht verwenden, da unter Mantle immer noch keine Programm zum Messen der Bildwiederholrate funktioniert. Das Grafikkarten-Testsystem kommt zum Einsatz, als Treiber sind der Catalyst 14.9.2 beziehungsweise der GeForce 344.48 zum Einsatz, die beide für das Spiel optimiert sind.

Die Messungen gehen zuerst der Frage auf den Grund, wie hoch die CPU-Belastung des Spiels ist und wie groß die Vorteile von Mantle sind. Anschließend folgen Messungen in spielerealistischen Qualitätseinstellungen mit diversen Grafikkarten und noch weitere Testreihen zu dynamischem Downsampling und 4K.

Mantle vs. DirectX vs. GeForce

Bei der folgenden Testreihe wird AMD durch eine Radeon R9 290X repräsentiert, während Nvidia durch eine GeForce GTX 980 vertreten ist. Bei den CPUs kommen Intel Core i7-4770K sowie AMD FX-8370 zum Einsatz.

AMD Mantle vs. DirectX bei CPU-Last
  • 1.280 × 768, 4xMSAA:
    • 4,4 GHz, 4K, HTT @ Nvidia
      159,2
    • 3,5 GHz, 4K, HTT @ Nvidia
      143,5
    • 4,4 GHz, 4K, HTT @ AMD Mantle
      136,9
    • 3,5 GHz, 4K @ Nvidia
      135,1
    • 3,5 GHz, 4K, HTT @ AMD Mantle
      133,8
    • 3,5 GHz, 4K @ AMD Mantle
      133,1
    • 3,5 GHz, 2K, HTT @ AMD Mantle
      114,0
    • 2,5 GHz, 4K @ AMD Mantle
      113,5
    • FX-8370 @ AMD Mantle
      111,4
    • 3,5 GHz, 2K @ AMD Mantle
      106,5
    • 2,5 GHz, 4K @ Nvidia
      106,0
    • 4,4 GHz, 4K, HTT @ AMD DirectX
      105,5
    • 3,5 GHz, 2K, HTT @ Nvidia
      103,0
    • FX-8370 @ Nvidia
      101,1
    • 3,5 GHz, 2K @ Nvidia
      94,4
    • 3,5 GHz, 4K @ AMD DirectX
      90,0
    • 3,5 GHz, 4K, HTT @ AMD DirectX
      84,9
    • 2,5 GHz, 4K @ AMD DirectX
      70,2
    • 3,5 GHz, 2K, HTT @ AMD DirectX
      68,5
    • FX-8370 @ AMD DirectX
      65,0
    • 3,5 GHz, 2K @ AMD DirectX
      63,9
  • 1.920 × 1.080, 4xMSAA:
    • 4,4 GHz, 4K, HTT @ Nvidia
      108,7
    • 3,5 GHz, 4K, HTT @ Nvidia
      106,3
    • 3,5 GHz, 4K @ Nvidia
      105,8
    • 4,4 GHz, 4K, HTT @ AMD Mantle
      104,8
    • 3,5 GHz, 4K, HTT @ AMD Mantle
      104,5
    • 3,5 GHz, 4K @ AMD Mantle
      103,7
    • 2,5 GHz, 4K @ AMD Mantle
      97,9
    • 3,5 GHz, 2K, HTT @ AMD Mantle
      97,9
    • 2,5 GHz, 4K @ Nvidia
      97,3
    • 3,5 GHz, 2K @ AMD Mantle
      95,1
    • 3,5 GHz, 2K, HTT @ Nvidia
      93,9
    • FX-8370 @ AMD Mantle
      93,7
    • 3,5 GHz, 2K @ Nvidia
      89,3
    • FX-8370 @ Nvidia
      88,4
    • 4,4 GHz, 4K, HTT @ AMD DirectX
      88,3
    • 3,5 GHz, 4K @ AMD DirectX
      85,7
    • 3,5 GHz, 4K, HTT @ AMD DirectX
      83,0
    • 2,5 GHz, 4K @ AMD DirectX
      69,7
    • 3,5 GHz, 2K, HTT @ AMD DirectX
      66,8
    • FX-8370 @ AMD DirectX
      64,5
    • 3,5 GHz, 2K @ AMD DirectX
      62,6

Sowohl AMD als auch Nvidia haben für Civilization: Beyond Earth offensichtlich sehr gute Arbeit abgeliefert. Die Mantle-API skaliert derart gut, dass die Radeon R9 290X selbst unter 1.280 × 720 ins GPU-Limit rutscht – in einem Strategiespiel wie Civilization, wohlgemerkt. Die Gewinne mit Mantle gegenüber DirectX sind massiv. So arbeitet der Core i7-4770K in der Standardkonfiguration unter 1.280 × 720 58 Prozent schneller. Unter 1.920 × 1.080 sind es noch 26 Prozent. Ein höherer CPU-Takt bringt auf der Radeon R9 290X dann keinerlei Vorteile mehr, da die GPU limitiert. Den größten Vorteil gibt es übrigens auf dem FX-8370-Prozessor von AMD. Dort ist Mantle 71 Prozent schneller als die Microsoft-API.

Nvidia hat den Vorteil der Low-Level-API erkannt und versucht seit dem GeForce 337.50 durch massive Treiberoptimierungen die CPU-Auslastung unter DirectX besser in den Griff zu bekommen. Mit Erfolg, wobei die Optimierungen für jedes Spiel separat vorgenommen werden müssen.

An die Effizienz von Mantle kommt Nvidia auch in Civilization allerdings nicht ganz heran. Nichtsdestoweniger ist es beeindruckend, wie signifikant DirectX-Spiele durch angepasste Treiber beschleunigt werden können. Nvidia kann die Nachteile der DirectX-API zwar nicht ganz, aber doch zu einem großen Teil wett machen.

Wie effizient die Optimierungen sind, zeigt der Vergleich der Ergebnisse beider Lager unter DirectX: Nvidia liegt deutlich in Front. Auf einer Radeon-Grafikkarte mit GCN-Architektur (ab der Radeon-HD-7000-Serie) ist Mantle aber auch aus anderem Grund Pflicht. Das Spiel läuft bei größeren Welten mit mehr Einheiten „weicher“ als unter DirectX. Dies fällt beim Scrollen, vor allem aber beim Zoomen auf. Trotz hoher FPS-Werte stockt die DirectX-Version von Zeit zu Zeit, während die Mantle-Variante absolut flüssig läuft. Bei Nvidia gibt es dieses Verhalten nur vereinzelt und weit weniger auffällig zu beobachten.

Grafikkarten-Benchmarks

Die Grafikkarten-Benchmarks werden je nach der Leistungsklasse in den Auflösungen 1.920 × 1.080, 2.560 × 1.600 sowie 3.840 × 2.160 bei vollen Details und vierfacher Kantenglättung durchgeführt. Bei AMD kommt die Mantle zum Einsatz. Der Core i7-4770K arbeitet mit den Werkseinstellungen.

Obwohl die GeForce GTX 980 normalerweise rund 15 Prozent schneller als die Radeon R9 290X agiert, arbeitet die Radeon R9 290X in dem Strategiespiel nur knapp langsamer oder ist gar schneller. In 1.920 × 1.080 weiß sich die GeForce-Karte noch mit knappen zwei Prozent vor die Radeon-Karte zu setzen, während in 2.560 × 1.600 sowie 3.840 × 2.160 AMD die Nase vorne hat.

Das Bild setzt sich auch bei den langsameren Grafikkarten fort. So hat die Radeon R9 290 im Schnitt sowohl die GeForce GTX 970 als auch die GeForce GTX 780 Ti (außer in Full HD) im Griff. Die Radeon R9 280X gewinnt dann gegen die GeForce GTX 770, die Radeon R9 270X gegen die GeForce GTX 760 und die Radeon R7 260X gegen die GeForce GTX 750 Ti. Je höher die Auflösung, desto schneller wird AMD.

In 1.920 × 1.080 ist Civilization: Beyond Earth zwar nicht allzu fordernd, für wirklich flüssige 40 Bilder pro Sekunde ist selbst eine Radeon R7 260X oder GeForce GTX 760 aber noch ausreichend. Eine GeForce GTX 750 Ti bekommt bei großen Welten dagegen Schwierigkeiten. Für 2.560 × 1.600 sollte dann mindestens eine GeForce GTX 770 oder Radeon R9 285 installiert sein und für 3.840 × 2.160 reichen nur noch Radeon R9 290, Radeon R9 290X oder GeForce GTX 980.

Kantenglättung und DSR

Civilization: Beyond Earth unterstützt klassisches Multi-Sampling-Anti-Aliasing in den Stufen vierfach und achtfach. Post-Processing-AA gibt es nicht, weswegen das Spiel ohne Kantenglättung stark flimmert. Bereits 4×AA behebt das Problem zu einem Großteil und 8×AA geht das Flimmern weiter an, verschwunden ist es aber auch dann noch nicht. Der Effekt ist in Civilization allerdings weniger störend als in anderen Spielen, da die Kamera nicht so oft in Bewegung ist. Darüber hinaus kostet MSAA nicht viel Leistung – 4×AA verringert sie um sieben (AMD) bis zehn Prozent (Nvidia), 8×AA um weitere fünf (Nvidia) bis acht (AMD).

Anti-Aliasing
  • GeForce GTX 980:
    • 1×AA
      118,0
    • 4×AA
      106,3
    • 8×AA
      100,9
  • Radeon R9 290X:
    • 1×AA
      112,5
    • 4×AA
      104,5
    • 8×AA
      96,5

Nvidias dynamisches Downsampling DSR, das mittlerweile für Maxwell, Kepler und Fermi zur Verfügung steht, kann dem Titel dann das letzte Bisschen Flimmern nehmen. Auf weit verbreiteten Displays mit 1.920 × 1.080 behebt schon der Faktor 2,25 (2.880 × 1.620) fast das gesamte Flimmern, beim Faktor 4,0 und damit internem Ultra HD ist es ganz verschwunden. Das Problem: Sämtliche Oberflächen-Menüs skalieren nicht mit der Auflösung, was zur Folge hat, dass die Menüs mitsamt der wichtigen Informationen bei höheren Auflösungen immer kleiner werden. Bereits beim DSR-Faktor 2,25 × ist die Schrift unscharf und kaum noch zu lesen, bei 4,0 × lässt sich dann gar nichts mehr erkennen. Damit ist DSR in Civilization: Beyond Earth trotz aller Schönheit am Ende in erster Linie unbrauchbar. Wer es dennoch benutzen möchte, sollte die Smoothness-Einstellung auf rund 17 Prozent reduzieren, um mit etwas mehr Schärfe einen Kompromiss zu finden. Der Geschwindigkeitsverlust durch DSR fällt bei internem Ultra HD mit vier Prozent gering aus.

Hochaufgelöste Monitore leiden in Cvilization: Beyond Earth zwar grundsätzlich an demselben Skalierungsproblem, allerdings nicht ganz so stark wie mit DSR. Auf einem 24-Zoll-Monitor mit 3.840 × 2.160 sind die Schriften zwar genau so klein, aber schärfer. Auf Monitoren mit 2.560 × 1.440 ist die Größe gerade noch angenehm. Das Interface ist ein Versäumnis der Firaxis-Entwickler. So etwas sollte im Jahr 2014 nicht mehr passieren.

Civilization: Beyond Earth mit Nvidia DSR