Firma Microsoft zapowiedziała DirectX 12 Ultimate: nowy standard dla gier kolejnej generacji, obsługiwany przez platformę GeForce RTX

W 2018 roku zadebiutowały karty graficzne GeForce RTX wprowadzając wiele innowacyjnych technologii, takich jak akcelerowany sprzętowo ray tracing, technologia Variable Rate Shading, Mesh Shading i wiele innych. Technologie te stanowią największy skok w grafice od czasu wynalezienia programowalnych shaderów w 2002 r., zapewniając w grach kinowej jakości odbicia, cienie i oświetlenie. Teraz, firma Microsoft zapowiedziała swój nowy graficzny interfejs API, DirectX 12 Ultimate, który kodyfikuje innowacyjne technologie architektury Turing, tworząc standard dla wieloplatformowych gier kolejnej generacji.

DirectX 12 Ultimate zapewni programistom dużą, wieloplatformową bazę instalacyjną sprzętu docelowego, gotowe narzędzia i przykłady do pracy oraz oszczędzające czas oprogramowanie pośrednie. To sprawia, że tworzenie gier jest szybsze i łatwiejsze, umożliwiając większej liczbie programistów dodawanie tych innowacyjnych technologii do swoich gier. Wielu twórców gier stworzyło już produkcje kolejnej generacji wykorzystujące te technologie – mamy ponad 30 tytułów z obsługą DirectX Ray Tracing, które już trafiły na rynek lub zostały zapowiedziane. Wraz z premierą DirectX 12 Ultimate, skala implementacji tych technologii gwałtownie wzrośnie.

Dzięki GeForce RTX, pierwszej i jedynej platformie PC obsługującej te zmieniające reguły gry technologie, gracze będą gotowi na najbardziej zaawansowane i wymagające pod względem graficznym gry, które trafią na rynek teraz i w najbliższych latach.

Ray Tracing

Sercem API DirectX 12 Ultimate jest ray tracing. Technologia ta w realistyczny sposób symuluje padanie promieni świetlnych w danej scenie, umożliwiając tworzenie takich efektów oświetlenia, cieniowania i odbić, jakie do tej pory były możliwe wyłącznie w wielkobudżetowych produkcjach filmowych. Opracowane przez firmę NVIDIA sprzęt i oprogramowanie pomogły zaimplementować ray tracing w grach Battlefield V, Call of Duty: Modern Warfare, Control, Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider i wielu innych. Pomagamy również wdrażać obsługę ray tracingu w niecierpliwie wyczekiwanych grach, takich jak Minecraft, Cyberpunk 2077, Vampire: The Masquerade - Bloodlines 2, Watch Dogs: Legion i inne.

Dzięki dodaniu obsługi ray tracingu w API DirectX 12 Ultimate, wszystkich głównych silnikach gier i konsolach kolejnej generacji, implementacja ray tracingu w grach powinna rozpocząć się w nadchodzącym roku. Natomiast najlepszą platformą do obsługi tego typu efektów będą układy GPU GeForce RTX, dzięki dedykowanym obsłudze ray tracingu rdzeniom RT oraz zwiększającej wydajność technologii DLSS.

Variable Rate Shading

Technologia Variable Rate Shading (VRS) poprawia wydajność, umożliwiając programistom renderowanie poszczególnych fragmentów sceny w zmiennej jakości. W opartej na API Vulkan grze Wolfenstein: Youngblood, technologia NVIDIA Adaptive Shading (będąca odmianą technologii VRS) pozwoliła średnio o 15% zwiększyć wydajność, bez zauważalnego wpływu na jakość obrazu. Dzięki dodaniu technologii Variable Rate Shading do API DirectX 12 Ultimate, o wiele więcej programistów może w prosty sposób zaimplementować tę korzystną technologię w swoich grach.

Opracowane przez programistów algorytmy identyfikują piksele, których gracz nie jest w stanie łatwo zobaczyć oraz piksele, które rzadko się zmieniają lub aktualizują i wykorzystują technologię VRS, aby zmniejszyć częstotliwość ich renderowania (cieniowania). Na przykład czarne piksele w zacienionych fragmentach sceny nie różnią się od siebie, gdy współczynnik cieniowania jest zredukowany. Dzięki zmniejszeniu współczynnika cieniowania dla wielu pikseli przypadających na daną klatkę, zmniejsza się obciążenie układu GPU, co zwiększa wydajność.

Na poniższej grafice możesz zobaczyć, w jaki sposób technologia VRS umożliwia stosowanie zróżnicowanych współczynników cieniowania w obrębie jednej sceny. Kolorowa siatka nałożona na obraz po prawej stronie ilustruje potencjalne zastosowanie tego rozwiązania w obrębie danej klatki – samochód, niebo i roślinność znajdują się w obszarze, w którym zastosowano maksymalny współczynnik cieniowania (obszar niebieski), aby zachować drobne detale grafiki. Obszar obok samochodu cieniowany był raz na cztery piksele (kolor zielony), a cieniowanie fragmentów drogi znajdujących się po skrajnie lewej i prawej stronie zachodziło raz na osiem pikseli (kolor żółty).

W obszarach tych zastosowano efekt rozmycia w ruchu, aby zwiększyć uczucie prędkości i dlatego są one trudne do zauważenia przez gracza podczas rozgrywki. Dzięki technologii VRS możliwe jest zredukowanie współczynnika cieniowania w tych obszarach, bez istotnego wpływu na jakość obrazu, co natychmiast podnosi wydajność w grze.

Aby dowiedzieć się więcej na temat tej ekscytującej technologii zwiększającej wydajność, zapoznaj się z naszym artykułem wyjaśniającym działanie technologii Variable Rate Shading oraz NVIDIA Adaptive Shading.

Mesh Shading

Jeśli grałeś w grę z otwartym światem i eksperymentowałeś z ustawieniami grafiki, będziesz wiedział, że zwiększenie poziomu szczegółów geometrycznych może znacznie obniżyć wydajność, zwykle przez zalanie jednostki CPU wywołaniami (draw calls), co ogranicza wydajność jednostki CPU, tworząc w rezultacie tzw. wąskie gardło (bottleneck) na układzie GPU. Technika Mesh Shading umożliwia programistom rozwiązanie tego problemu i dalsze zwiększanie wierności i wydajności przy użyciu nowych technik renderowania, dzięki którym możliwe jest tworzenie światów oferujących niezwykłą liczbę detali w pełnym zakresie pola widzenia.

Aby to zademonstrować, stworzyliśmy demo techniczne o tytule Asteroids, w którym moduły cieniujące (Mesh Shaders) renderują i dynamicznie dostosowują detale nawet 350 000 pojedynczych asteroid ze szczegółowością geometryczną subpikseli i wydajnością na poziomie, który byłby niemożliwy do osiągnięcia w inny sposób.

Zobacz demo Asteroids tutaj

Dzięki API DirectX 12 Ultimate, programiści będą mogli szybciej i łatwiej implementować moduły cieniujące Mesh Shaders. Możecie się zatem spodziewać światów z realistycznymi lasami wypełnionymi roślinnością, wielkimi miastami z olbrzymią ilością detali widocznych w całym obszarze ekranu, a także z ogromnymi stacjami kosmicznymi i oszałamiającymi polami asteroid.

Aby dowiedzieć się więcej na temat techniki Mesh Shading, zapoznaj się z artykułem poświęconym grafice i rozwiązaniom technologicznym opartym na architekturze Turing.

Sampler Feedback

Technika Sampler Feedback wykorzystuje tę samą filozofię działania, co technika VRS (Variable Rate Shading): pracuj mądrzej, aby redukować obciążenie układu GPU i zwiększać wydajność. Jest to możliwe dzięki wspieranej sprzętowo funkcji naszej architektury Turing o nazwie Texture Space Shading.

Praktycznie we wszystkich dzisiejszych grach, nowe klatki renderowane są za każdym razem „od zera”, co oznacza, że obliczenia wykonane przed daną klatką praktycznie nie są wykorzystywane (z wyjątkiem technik temporal anti-aliasing, NVIDIA DLSS i occasional post-processing). Jednak w większości gier – podobnie, jak w świecie rzeczywistym – stosunkowo niewiele się zmienia z klatki na klatkę. Jeśli spojrzysz za okno, możesz zobaczyć kołyszące się na wietrze drzewa, spacerujących pieszych lub ptaki latające w oddali. Ale większość sceny pozostaje niezmieniona. Najważniejszą zmienną jest Twój punkt widzenia.

Niektóre obiekty rzeczywiście zmienią wygląd wraz ze zmianą punktu widzenia – zwłaszcza te, które mają błyszczącą powierzchnię. Większość obiektów zmienia się jednak w bardzo niewielkim stopniu, gdy poruszasz głową. Dlatego ponowne „obliczanie” dokładnie tych samych kolorów, które składają się na poszczególne obiekty w danej klatce, jest marnowaniem cennej mocy obliczeniowej układu GPU. Wyobraźmy sobie na przykład drewniany słup telefoniczny – niezależnie od punktu patrzenia wyglądać będzie on zasadniczo tak samo.

Korzystając z techniki Sampler Feedback, możemy skuteczniej cieniować te obiekty z mniejszą częstotliwością (powiedzmy, co trzecią klatkę, a nawet rzadziej) i ponownie wykorzystać dane dotyczące kolorów obiektu (tzw. „teksele”) uzyskane w wyniku obliczeń dotyczących poprzedniej klatki. Taka koncepcja może mieć zastosowanie w przypadku ray tracingu – zwłaszcza, jeśli chodzi o oświetlenie globalne, będące częstym przykładem obliczeń dotyczących nieznacznie zmieniających się danych związanych z cieniowaniem, które pochłaniają spore zasoby mocy obliczeniowej.

Aby uzyskać więcej informacji na ten temat, odwiedź tę stronę.

Wszyscy w firmie NVIDIA cieszymy się, że technologie, efekty i funkcje tworzone i rozwijane przez naszych inżynierów i architektów w ramach architektury Turing są teraz dostępne w standaryzowanym interfejsie API DirectX 12 Ultimate, umożliwiając programistom na całym świecie łatwą implementację tych technologii, dzięki którym gry stają się coraz lepsze.

Mieliście już okazję zobaczyć możliwości i potencjał ray tracingu w wielkobudżetowych grach. Poznaliście także korzyści płynące ze stosowania techniki Variable Rate Shading w tytule Wolfenstein. Teraz możecie oczekiwać wyższego poziomu szczegółowości dzięki technice Mesh Shading i jeszcze wyższej wydajności dzięki technologii Sampler Feedback.

Obecnie funkcje te są w pełni obsługiwanie wyłącznie przez karty graficzne GeForce RTX i oparte na takich układach graficznych laptopy. Jeśli zatem posiadasz taki sprzęt, możesz być pewien, że jesteś gotowy na wszystkie nadchodzące gry wykorzystujące API DirectX 12 Ultimate.

Aby otrzymywać aktualne informacje na temat tych gier, dodaj do zakładek stronę GeForce.com, gdzie znajdziesz szczegółowe informacje na temat najnowszych gamingowych technologii, układów GPU oraz udoskonaleń firmy NVIDIA, tworzonych z myślą o grach i układach GPU.