AMD火力全开 Mantle与Direct3D游戏效能大比拼
曾经有两个图形运算API在PC游戏领域争得火热，一个是Direct3D，另一个是OpenGL。Direct3D晚于OpenGL登场，却可以后发制人成为今天在PC游戏领域上的霸主；OpenGL曾经对Direct3D形成压倒性的优势，但由于开发上的不给力，如今已经转向专业图形领域发展，PC游戏上鲜见踪影。这个局面维持了好长一段时间，直到AMD在发布R9 290X/290显卡的时候才被打破，因为AMD在发布新显卡的同时还拿出了杀手锏级的游戏优化技术，那就是Mantle（地幔），定位与Direct3D、OpenGL相同的新型图形运算API。
Mantle的字面意思是地幔，它与地壳、地核一样同属于地球内部组成的三个同心球体之一。在AMD看来，图形运算系统与地球的组成其实是相似的，位于表层的图形应用程序就是地壳，里层的地核就是GCN架构图形核心，连接两者的图形运算API以及硬件驱动程序则是地幔。因此Mantle的存在就和它的字面意思相同，是为了让图形应用程序与GCN架构图形核心形成软件和硬件上的连接，使得应用程序可以充分发挥GCN架构图形核心的性能。
AMD把Mantle定义为“游戏优化技术”，因此它的诞生显然是剑指PC游戏市场，最直接的对手就是微软的Direct3D。只是Direct3D已经耕耘多年，要论成熟度，Mantle显然不如Direct3D。那么AMD为什么那么有自信，认为游戏厂商会在使用Direct3D之余，还会对Mantle提供支持呢？
实际上，Direct3D虽然有很强的兼容性，但是从整个生态圈来说，却不如Mantle完整。正如地幔也分为上地幔和下地幔两部分，AMD的Mantle实际上也是由两部分组成的，其中“上地幔”是Mantle API，也就是属于图形运算API的级别；“下地幔”则是Mantle Driver，也就是我们常说的AMD Catalyst显卡驱动程序。微软对Direct3D生态圈的控制只能深入到“上地幔”的级别，而“下地幔”和“地核”部分则需要依靠显卡厂商的配合，而且为了兼容更多的设备，Direct3D对新技术和新设备的支持并不能马上到位，有可能让新设备上的特性得不到完全的发挥，从而限制了整套图形运算系统的运行效率。
AMD的Mantle则不同，由于组成“地幔”的Mantle API以及显卡驱动程序乃至“地核”的图形核心都是由AMD一手包办，开发“地壳”级图形应用程序时AMD也有提供全程的支持，因此基于Mantle开发的应用程序可以完全发挥出图形核心的全部性能。而且一旦AMD推出拥有新特性的图形核心时，Mantle API和Mantle Driver可以第一时间提供支持，并且让游戏开发商用上新的图形特性，这点比起更偏向于兼容性的Direct3D来说，确实是一个无可比拟的优势。
此外AMD的Mantle在功能和特性上是完全兼容Direct3D的，因此游戏开发商在使用Mantle开发游戏时，不用担心说Mantle版无法实现Direct3D版的某些特性，而且由于Mantle有很强的硬件针对性，可以比Direct3D更好地发挥出GCN架构图形核心的性能，因此使用Mantle来开发游戏，完全可以做到让高端显卡才能流畅运行的Direct3D游戏，如今只需要中端主流显卡就能有满意的体验。这也是为什么AMD会把Mantle称之为“游戏优化技术”的原因。
各种已经确定支持或可能支持Mantle的游戏新作
值得一提的是，AMD的Mantle并不是纸上谈兵的技术，而是已经切切实实地应用至PC游戏的技术。现在已经有不少游戏大作提供了Mantle技术的支持，已经发布的包括有《战地4》、《龙腾世纪3：审判》、《植物大战僵尸：花园战争》、《神偷4》、《狙击精英3》、《文明：太空》等，还有不少游戏是确定支持Mantle但尚未发布的，按照AMD的说法，他们已经和多家游戏厂商达成合作，未来将会推出更多基于Mantle技术的游戏作品。今天我们就来看看，在已经发布的Mantle游戏中，它们对比Direct3D版本是否真的可以实现“优化”的目标。
测试平台以及相关设置说明：
测试平台使用超频至4.0GHz的Core i7-3770K（四核八线程）打造，搭配双通道DDR3-2666内存（实际运行在1600MHz），总容量为8GB（4GB*2），参测显卡共计有8款，包括有GTX 780 Ti/780/760以及R9 290X/290/280X/280/270X等产品，其中只有GTX 760/GTX 780 Ti/R9 290X/R9 290四款显卡为公版产品，其余均为非公版产品，相关的频率参数已经在上表列出。
测试时NVIDIA显卡使用GeForce 344.75 WHQL驱动，AMD显卡则使用Catalyst 14.11.2 Beta驱动，操作系统为Windows 7 SP1 64位版本。参测软件共计有五款，分别是《神偷4》、《战地4》、《文明：太空》、《狙击精英3》以及《星群》，其中前四款为已经发布的游戏作品，《星群》则是Mantle API的首款测试用演示程序。
《神偷4》：Mantle模式效能更强
《神偷4》基于虚幻3引擎打造，首发时并没有提供Mantle API的支持，直到今年3月份的更新补丁推出后才变为“完全体”。测试时游戏选用1080P分辨率和预设的Very High画质， 使用自带的Benchmark进行测试。
Direct3D模式下的《神偷4》截图
Mantle模式下的《神偷4》截图
首先大家来看看《神偷4》在Direct3D模式和Mantle模式下的游戏画面是否有明显的区别。我们按照1:1的比例截取了预设最高画质下《神偷4》的实际游戏画面，从上面的对比可以看出，《神偷4》Mantle模式下的画质与Direct3D模式下的画质基本上是相同的，我们很难通过肉眼来区分两者的差异，玩家无需担心游戏在Mantle模式下有画质上的损失。
测试成绩方面，我们先来看看参测显卡在Direct3D模式下的测试成绩，同级别的NVIDIA阵营产品与AMD阵营产品在平均帧数的表现上大体相同，GTX 780 Ti/780以及R9 290X/290级别显卡的平均帧数已经超过了60FPS，主流级的GTX 760/R9 270X显卡也能跑出平均40FPS的成绩，游戏的运行已经相当流畅。
而在Mantle API下，AMD阵营显卡表现可以说是有了很大的提升，基本上可以说越高端的显卡提升幅度越大，R9 270X的成绩基本上没有明显变化，R9 280则从平均48FPS小幅度提升至平均54FPS，R9 280X在Direct3D下的成绩是平均54FPS，在Mantle API下就提升至平均60FPS的级别了，R9 290/290X更是突破了平均70FPS/80FPS的水平，原来只是和GTX 780 Ti/780打成平手，现在已经完全超过了对方。
《狙击精英3》：Mantle模式比Direct3D模式快2FPS
《狙击精英3》使用的是Rebellion自行开发的Asura引擎，首发版本并没有提供Mantle API的支持，直到后续更新才加入相应的版本。测试时选用1080P分辨率和游戏预设的最高画质，开启4x MSAA抗锯齿，使用游戏自带的Benchmark进行测试。
Direct3D模式下的《狙击精英3》游戏截图
Mantle模式下的《狙击精英3》游戏截图
《狙击精英3》在Direct3D和Mantle模式下的游戏画面会有比较明显的区别，当然他们的区别并不在于画质的高低，而是渲染风格上的差异。从游戏截图可以看出，Mantle模式的画面颜色会偏淡一些，特别是在岩石的颜色上，Direct3D模式下的岩石颜色要更浓郁一些，不过两个模式下画面的细节都大体相同，光照的组成也基本一致，就看玩家是更喜欢哪一种渲染风格了。
测试成绩方面，AMD阵营显卡在《狙击精英3》Mantle模式和Direct3D模式下的平均帧数都非常接近，Mantle模式下的成绩在数字上要比Direct3D模式下的高出1FPS到2FPS，但是对游戏体验来说影响不大，因此使用AMD显卡的玩家可以根据自己的喜好选择Mantle模式或者是Direct3D模式。
而对比同级别的NVIDIA显卡，AMD显卡的成绩无论在Mantle模式下还是Direct3D模式下都领先对手的同一级别产品，当然Mantle模式下的领先幅度会更大一些，可见对于《狙击精英3》来说，AMD阵营显卡会是更合适的选择。
《文明：太空》：Mantle再度发威，效能比Direct3D高30%
《文明：太空》由Firaxis工作室操刀，同样是首批支持Mantle的游戏之一。据开发人员表示，在使用Mantle模式之后，之前经常受到CPU限制的游戏体验将大大改善，特别是在拥有大量城市和单位的情况下，游戏会比使用Direct3D更加流畅。
Direct3D模式下的《文明：太空》游戏截图
Mantle模式下的《文明：太空》游戏截图
《文明》系列向来都不是追求绚丽画质的游戏，因此《文明：太空》的游戏画面组成算是比较简单的，其在Mantle模式下以及Direct3D模式下的画质基本上是相同的，可以说完全看不出两者的区别。
不过在平均帧数的表现上，AMD阵营显卡在Mantel模式下的成绩要大幅领先与Direct3D模式下的成绩，特别是R9 290/290X显卡，两个模式下的游戏平均帧数相差有20FPS到30FPS，相当于30%的差距，从Direct3D模式中的落后于GTX 780 Ti/780，变为了领先对方10FPS以上。
其余参测AMD阵营显卡在Mantle模式下的平均帧数相比Direct3D模式也有10FPS左右的提升，显卡级别越高帧数的升幅越大，例如R9 270X就从Direct3D模式下的平均46FPS提升至平均52FPS，游戏体验会更流畅。
《战地4》：Mantle画质不输Direct3D，平均帧数比后者更高
基于寒霜3引擎打造的《战地4》虽然是在今年2月份的更新中才正式加入了对Mantle API的支持，不过它可以说是首款支持Mantle API的游戏大作，对于Mantle API的推广有着不可磨灭的功劳。
Direct3D模式下的《战地4》游戏截图
Mantle模式下的《战地4》游戏截图
需要一提的是，《战地4》Mantle版的发布并不是一帆风顺。在支持Mantle API的更新补丁发布后，马上就有媒体对两个版本的《战地4》进行了测试，但是结果并不算理想，虽然Mantle版《战地4》的成绩更高，但是画质上却有所欠缺，当时马上就有人提出质疑称Mantle是以牺牲画质的方式来换取更高的帧数，幸好EA发布声明称，这个画质问题并不是Mantle API引起的，而是他们在开发Mantle版本时出了一点小Bug引起的，他们在《战地4》的后续更新中修正这个问题，相关的质疑才逐渐平息。
EA也确实有修正相关问题，后续的更新中Mantle版《战地4》和Direct3D版《战地4》基本上已经不存在明显的画质差异了，这点从我们的游戏截图中就可以看出，当然仔细看的话，Direct3D模式下的《战地4》在抗锯齿效果上会做得更好一些，但是在纹理、阴影、光照方面，两个版本的表现是基本一致的。
《战地4》已经是一款发布了有一段时间的游戏，从我们对其现有最新版本的测试来看，在Direct3D模式中，NVIDIA显卡的表现会比同级别的AMD显卡更好一些，例如GTX 780 Ti/780显卡在平均帧数上会比R9 290X/290显卡领先5FPS左右。
不过AMD显卡还有Mantle模式可以使用，在Mantle模式下，AMD阵营显卡在《战地4》中的表现都有一定的提升，基本上有5FPS左右的升幅，这样AMD阵营显卡的表现与同级别NVIDIA阵营显卡的表现就基本一致了。
《星群》：可充分体现Mantle效能的“御用测试程序”
《星群 Performance Demo》（以下简称《星群》）是一款采用Nitrous引擎打造的Benchmark程序，原生支持Mantle API以及Direct3D，分别测试两种模式下的系统性能。其测试场景一共有五项，并提供有四种不同级别的画质选择，测试时为我们选用Follow场景以及最高级别的Extreme画质。
Direct3D模式下《星群》截图
Mantle模式下《星群》截图
对比Mantle API和Direct3D下的Extreme画质截图在，可以看出两者的画面基本上是没有区别的，毕竟Mantle的作用是在不影响画质的前提下改善系统效率。
《星群》在推出之后一直有进行更新，不过作为Mantle API的“御用测试工具”，它的更新内容基本上都集中在Mantle模式上，Direct3D模式与Mantle模式之间的帧数差距越拉越大。在现有最新版本的测试中，同一款AMD显卡在Mantle模式的《星群》中的平均帧数可以比Direct3D模式下的领先15FPS，例如R9 290X就从50FPS的级别跳升至65FPS级别，提升幅度非常大。
不过从Direct3D的成绩上来看，AMD阵营显卡的表现不是特别理想，不仅R9 290X/290的成绩比GTX 780 Ti/780的落后10FPS，R9 280X/280的成绩甚至不如对手的GTX 760，我们对此进行了重复验证，结果仍然如此。我们只能说在《星群》中，AMD显卡并不适合Direct3D模式，有更高成绩的Mantle模式才是正确选择。
总结：Mantle不仅仅是一个游戏优化技术
以往的游戏优化技术，大都是在驱动程序或者是游戏画质设置上下功夫，但是无论怎么调教，游戏始终还是基于Direct3D图形API，即便显卡本身可以实现某些特性，让游戏的运行速度更快，但受限于Direct3D，这些特性可能无法完全发挥，毕竟Direct3D要从兼容性方面考虑，无法做到深入硬件的针对性优化。
但是AMD的Mantle不同，诚然其目前仅支持GCN架构的显卡平台，在兼容性上不如Direct3D，不过其可以实现硬件的针对性优化，可以完全发挥出GCN架构的全部特性，提升图形运算系统的整体效能，最大限度地发挥显卡的特性和性能，这点确实是Direct3D无法比拟的优势，也是Mantle有信心可以和Direct3D对抗的资本。
从我们的测试成绩可以看出，AMD的Mantle确实有优化游戏表现的作用，其可以在保持Direct3D版画质水平的同时，在一定程度上提升游戏的帧数表现，让游戏运行更加流畅。对于使用GCN架构显卡的游戏玩家来说，不用升级显卡、不改变游戏画质也能获得更高的游戏帧数，有什么能比这个更具吸引力呢？
值得一提的是，Direct3D以及OpenGL的未来发展方向基本上都是向Mantle靠拢，同样要走深入硬件进行优化的路线，只是要达到Mantle这样的整体掌控却仍然需要一段时间。而且有消息称，Direct3D 12也就是我们常说的DirectX 12最快也要到明年才会登场，相比现在的Mantle API可能会有一些新的功能，但关键部分还得依靠AMD提供的API，业内甚至还有“DirectX 12本质上就是Mantle”的说法，下一代的OpenGL也就是OpenGL Next也会融入Mantle的技术，因此AMD的Mantle不仅仅是一个图形API或者是游戏优化技术那么简单，它的出现同时也推动了Direct3D和OpenGL的发展。