Microsoft kündigt DirectX 12 Ultimate an: Ein neuer Standard für Spiele der nächsten Generation, unterstützt von GeForce RTX

Im Jahr 2018 wurden die GeForce RTX-Grafikkarten mit zahlreichen weltweit einmaligen Grafiktechnologien auf den Markt gebracht – wie hardwarebeschleunigtes Raytracing, Variable Rate Shading, Mesh-Shading und vieles mehr. Diese Technologien sind der größte Fortschritt in der Grafiktechnologie seit der Erfindung von programmierbaren Shadern im Jahr 2002 und beleben Spiele mit Reflexionen, Schatten und Beleuchtung in Kinoqualität. Nun hat Microsoft DirectX 12 Ultimate angekündigt, eine neue Grafik-API, die die innovative Turing-Technologie als Standard in plattformübergreifende Spiele der nächsten Generation übernimmt.

Mit DirectX 12 Ultimate erhalten Entwickler eine große, plattformübergreifende Installationsbasis von Zielhardware, vorgefertigten Tools und Beispielen sowie zeitsparende Middleware. Dadurch wird die Spieleentwicklung schneller und einfacher, und es können mehr Entwickler diese innovative Technologie in ihren Spielen nutzen. Viele Entwickler haben bereits Erfahrungen mit diesen Technologien der nächsten Generation gemacht. Es gibt schon über 30 DirectX-Raytracing-Spiele, die ausgeliefert oder angekündigt wurden, und jetzt wird die Akzeptanz dieser Technologien mit der Einführung von DirectX 12 Ultimate rasch zunehmen.

 

Mit GeForce RTX, der ersten und einzigen PC-Plattform, die diese bahnbrechenden Funktionen unterstützt, sind Gamer für die fortschrittlichsten und grafikintensivsten Spiele gerüstet, die heute und in den kommenden Jahren auf den Markt kommen werden.

 

DirectX 12 Ultimate unlocks the latest in graphics hardware technology with support for ray tracing, mesh shaders, and variable rate shading. It’s the new gold standard for the next generation of games.

- Marcus Wassmer, Director of Engineering, Graphics, Epic Games

DirectX 12 Ultimate-Technologien

Raytracing

Das Herzstück von DirectX 12 Ultimate ist das Raytracing, das den Weg des Lichts in einer Szene realistisch simuliert und so Licht-, Schatten- und Reflexionseffekte ermöglicht, wie sie bisher nur in großen Kinoproduktionen möglich waren. Mit der von NVIDIA entwickelten Hard- und Software haben wir unseren Teil dazu beigetragen, dass das Raytracing in Spielen wie Battlefield V, Call of Duty: Modern Warfare, Control, Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider und anderen zum Einsatz kommt. In Zukunft werden wir dabei helfen, dass das Raytracing bei den sehnlichst erwarteten Blockbustern wie Minecraft, Cyberpunk 2077, Vampire: The Masquerade - Bloodlines 2 und Watch Dogs: Legion eingesetzt wird, um nur einige zu nennen.

Mit der Übernahme des Raytracing in DirectX 12 Ultimate können im kommenden Jahr alle wichtigen Spiele-Engines und -Konsolen der nächsten Generation das Raytracing nutzen. Dank der speziellen Raytracing-Hardware RT Cores und der leistungssteigernden DLSS-Technologie werden die GeForce RTX-Grafikprozessoren für eine großartige Optik und ein hervorragendes Laufverhalten sorgen.

Variable Rate Shading

Das Variable Rate Shading (VRS) verbessert die Leistung, indem es Entwicklern ermöglicht, unterschiedliche Teile einer Szene auf unterschiedlichen Qualitätsstufen zu rendern. Im Vulkan-gestützten Spiel Wolfenstein: Youngblood hat unsere NVIDIA Adaptive Shading-Version von VRS die Leistung um durchschnittlich 15 % gesteigert, ohne dass ein spürbarer Verlust an Bildqualität erkennbar ist. Durch das Variable Rate Shading in DirectX 12 Ultimate können viele weitere Entwickler diese Technologie zu beiderseitigem Nutzen einfach in ihre Spiele integrieren.

DirectX 12 Ultimate is going to accelerate the adoption of cutting edge graphics features in games because development platforms are not fragmented. With DirectX 12 Ultimate I know that I can adopt new graphics features immediately and that they will work in PC and Xbox games. We are already experimenting with DirectX 12 Ultimate for Rogue Company, which will launch in 2020.

- Chris Larson - COO, Hi-Rez Studios and GM/EP of Rogue Company

Die im Hintergrund tätigen Algorithmen des Entwicklers erkennen Pixel, die vom Spieler schwer wahrnehmbar sind, sowie Pixel, die sich nur selten verändern oder aktualisieren, und setzen VRS ein, um die Rate zu verringern, mit der diese gerendert (schattiert) werden. Schwarze Pixel in einem Schatten unterscheiden sich beispielsweise nicht, wenn die Shading-Rate verringert wird. Durch die Reduzierung der Shading-Rate bei zahlreichen Pixeln pro Frame verringert sich die Auslastung des Grafikprozessors, was zu einer besseren Leistung führt.

Im folgenden Bild kannst du sehen, wie VRS in einer Szene unterschiedliche Shading-Raten anwenden kann. Das farbige Overlay auf der rechten Seite zeigt eine mögliche Anwendung in einem Frame: das Auto, der Himmel und das Laub wurden mit voller Rate (d. h. im blauen Bereich) schattiert, um die feinen Details zu erhalten. Der Bereich neben dem Fahrzeug wurde einmal pro vier Pixel (grün) schattiert, und die Straße zum entfernten linken und rechten Rand wurde einmal pro acht Pixel (gelb) schattiert.

Diese Bereiche enthalten Bewegungsunschärfen, um Geschwindigkeit zu simulieren, und es ist daher schwierig für einen Spieler, diese während des Spielens wahrzunehmen. Durch den Einsatz von VRS kann die Shading-Rate verringert werden, ohne dass die Bildqualität in nennenswertem Maße beeinträchtigt wird, was eine sofortige Leistungssteigerung beim Spielen zur Folge hat.

Weitere Informationen zu dieser spannenden und leistungssteigernden Technologie findest du in unserem erklärenden Artikel mit dem Titel Variable Rate Shading und NVIDIA Adaptive Shading.

Mesh-Shading

Wenn du mal ein Open-World-Spiel gespielt und mit den Grafikeinstellungen experimentiert hast, wirst du wissen, dass die Leistung durch das Hochschrauben der geometrischen Details stark absinkt. Die CPU wird dann mit Drawcalls überflutet, was zu Leistungsverlusten und damit zu Engpässen beim Grafikprozessor führt. Mit dem Mesh-Shading können die Entwickler dieses Problem beheben und die Wiedergabe und Leistung mit neuen Rendering-Verfahren so verbessern, dass Welten voller Details entstehen, die sich in die Ferne erstrecken, so weit das Auge reicht.

 

DirectX 12 Ultimate is going to accelerate the adoption of cutting edge graphics features in games because development platforms are less fragmented. With DirectX 12 Ultimate we are able to adopt new graphics features on multiple platforms faster than before.

- Remedy Entertainment

Um dies zu demonstrieren, haben wir die Tech-Demo Asteroids erstellt, in der die Details von bis zu 350.000 einzelnen Asteroiden mit einem Maß an geometrischen Details und einer Leistung, die sonst nicht zu erreichen wäre, mit dem Mesh-Shader dynamisch gerendert und angepasst werden.

Hier Asteroids in Aktion ansehen

Mit DirectX 12 Ultimate sind Mesh-Shader für Entwickler schneller und einfacher zu implementieren. Freu dich also auf Welten mit lebensechten Wäldern voller Vegetation, Mega-Cities mit vielen Details über den gesamten Bildschirm und natürlich Weltraumszenen mit riesigen Raumstationen und beeindruckenden Asteroidenfeldern.

Einen tieferen Einblick in das Innenleben von Mesh-Shading erhältst du in dem Artikel über Grafik und Technologie unserer Turing-Architektur.

 

Sampler-Feedback

Hinter dem Sampler-Feedback steht die gleiche Idee wie beim Variable Rate Shading: intelligentere Abläufe, die die Belastung des Grafikprozessors reduzieren und die Leistung verbessern sollen. Dies wird in unserer Turing-Architektur durch eine Hardware-Funktion namens Texture Space Shading ermöglicht.

As a developer, a single API for PC and Xbox is a boon for my business. If my programmers know DirectX 12 Ultimate they can code for either PC or console.

- Koen Deetman, CEO & Game Director, KeokeN Interactive

Praktisch alle aktuellen Spiele rendern neue Frames „von Grund auf neu“ – sie nutzen also in der Regel keine Berechnungen, die vor diesem Frame vorgenommen wurden (mit Ausnahme von temporärer Kantenglättung, NVIDIA DLSS und gelegentlichen Nachbearbeitungsverfahren). Aber bei den meisten Spielen ändert sich, wie in der echten Welt, von Bild zu Bild relativ wenig. Wenn du aus deinem Fenster schaust, siehst du vielleicht Bäume, die sich im Wind biegen, Fußgänger, die vorbeigehen, oder Vögel, die in der Ferne fliegen. Aber ein Großteil der Szene bleibt unverändert. Was sich vor allem ändert, ist dein Blickpunkt.

Manche Objekte verändern ihr Aussehen, wenn du deinen Blickwinkel änderst – insbesondere solche, die schimmern oder glänzen. Aber die meisten Objekte verändern sich tatsächlich nur sehr wenig, wenn du deinen Kopf bewegst, und daher ist es eine Verschwendung wertvoller Grafikkartenkapazität, immer wieder genau die gleichen Farben zu berechnen, die diese Objekte in jedem Frame haben. Stell dir zum Beispiel einen hölzernen Telefonmast vor. Unabhängig von deiner Kopf- und Augenposition sieht er eigentlich immer gleich aus.

Mithilfe des Sampler-Feedbacks können wir diese Objekte effizienter und mit einer geringeren Rate schattieren (z. B. nur bei jedem dritten Frame oder vielleicht sogar noch seltener) und die Farben des Objekts (oder „Texels“, wie sie genannt werden) so übernehmen, wie dies in den vorherigen Frames berechnet wurde. Diese Idee der Wiederverwendung von Berechnungen kann beim Raytracing eingesetzt werden, insbesondere bei der globalen Beleuchtung, die ein gutes Beispiel für eine langsame und sehr aufwändige Shading-Berechnung ist.

Weitere Informationen zur Technologie hinter der Technologie findest du hier.

GeForce RTX ist "Game Ready" für DirectX 12 Ultimate

Wir bei NVIDIA freuen uns, dass die Technologien, Effekte und Funktionen, die von unseren Ingenieuren, Hardware-Architekten und der Turing-Architektur geschaffen, entwickelt und eingeführt wurden, standardmäßig in die DirectX 12 Ultimate-API implementiert werden, was es allen Entwicklern ermöglicht, diese spieleverbessernden Technologien einfach zu übernehmen.

By investing in next-gen graphics features using DirectX 12 Ultimate, we know our work will benefit gamers on PC and future consoles, and the game will look the way we dreamed.

- Anton Yudintsev, CEO, Gaijin Entertainment

Du hast ja bereits die Power und das Potenzial vom Raytracing bei Blockbuster-Spielen und die Vorteile des Variable Rate Shading bei Wolfenstein gesehen. Jetzt kannst du dich dank Mesh-Shading auf eine bessere Detailgenauigkeit und dank Sampler-Feedback auf eine noch höhere Geschwindigkeit freuen.

Diese Funktionen werden derzeit nur von GeForce RTX-Grafikkarten und -Laptops vollständig unterstützt. Wenn du also eine solche Karte besitzt, bist du "Game Ready" für alle kommenden Spiele, die von der DirectX 12 Ultimate-API unterstützt werden.

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