Полная поддержка DirectX 12 видеокарт NVIDIA

Компания Microsoft в своих материалах в основном рассказывает о внесенных в новую версию графического API оптимизациях производительности — Direct3D 12 позволяет меньше грузить CPU бесполезной работой, удобно контролировать использование ресурсов GPU, что раньше делалось операционной системой и видеодрайвером, а графический код можно лучше распараллелить на несколько вычислительных устройств. Все это позволяет значительно повысить производительность, особенно в условиях, когда она ограничена большим количеством вызовов функций отрисовки (draw calls). Что даже еще более важно, эти возможности поддерживаются на всех видеокартах GeForce, начиная с GTX 400.

Но не только оптимизации производительности отличают DirectX 12, в этом API есть еще и новые функции, помогающие внедрению в 3D-приложения новых эффектов. Среди них отметим появление поддержки объемных тайловых ресурсов (volume tiled resources), которые можно использовать при рендеринге реалистично выглядящих огня и дыма. DirectX 12 предлагает два уровня поддержки функциональности Feature Level: 12.0 и 12.1.

Уровень 12.0 включает поддержку тайловых ресурсов (tiled resources), которые можно использовать для рендеринга теней при помощи карт теней разного разрешения, bindless-текстур, увеличивающих одновременное количество обрабатываемых текстур в одной шейдерной программе и снижающих нагрузку на CPU, а также Typed UAV (Unordered Access Views). Уровень 12.1 добавляет ко всем этим особенностям еще и консервативную растеризацию и raster ordered view — эта функция дает контроль над порядком операций пиксельного шейдера и позволяет использовать алгоритмы для рендеринга полупрозрачных поверхностей, не требующие предварительной сортировки, например.

Дополнительно, все графические чипы семейства GM2xx поддерживают объемные тайловые ресурсы (volume tiled resources), схожие по типу с просто тайловыми, но в трехмерном виде. Принцип работы тайловых ресурсов состоит в разделении текстур на тайлы, а в процессе рендеринга приложение определяет и загружает в видеопамять лишь те тайлы, которые нужны для визуализации. Эта возможность позволяет игровым разработчикам получать более разнообразные текстуры на объектах в сцене при меньшем использовании видеопамяти, а также помогает в организации текстурного стриминга.

Так вот, ранее тайловые ресурсы были доступны лишь для двумерных текстур, а объемные тайловые текстуры переносят эту же функциональность на 3D-текстуры. Это логично, ведь множество эффектов нуждаются в объеме, чтобы выглядеть реалистично: жидкости, дым, огонь, туман — это лишь самые очевидные примеры. И рендеринг сложных сцен с содержанием подобных эффектов на GPU с поддержкой объемных тайловых текстур позволяет использовать ресурсы видеопамяти более эффективно, и также улучшать качество имитации того или иного эффекта. К примеру, для качественной имитации дыма в играх можно использовать симуляцию жидкостей, как показывала NVIDIA в нескольких демонстрационных программах:

Ну а консервативная растеризация, также поддерживаемая чипами семейства Maxwell и являющаяся обязательной возможностью Feature Level 12.1, отличается от обычной растеризации тем, что в процессе отрисовываются не только те пиксели, в центр которых попала геометрия сцены, а все пиксели, в площадь которых попал даже маленький кусочек треугольника. Эту функциональность можно использовать в процессе вокселизации (конвертации геометрии в воксели), как в алгоритме глобального освещения VXGI от NVIDIA.

Операция эта далеко не бесплатная, консервативная растеризация в любом случае медленнее привычной, но если графический процессор обеспечивает аппаратную поддержку этой возможности, то вычисления производятся в разы быстрее, что будет полезно для некоторых алгоритмов, ожидаемых в играх в ближайшем будущем. Еще одним примером использования консервативной растеризации в играх можно считать качественный рендеринг теней, просчитанных при помощи трассировки лучей:

Как видите, такие тени выгодно отличаются от привычных теней с использованием карт теней отсутствием пиксельных «лесенок». А при обычном методе растеризации и алгоритме трассировки лучей в тенях получаются неприятные артефакты. Избавиться от них помогает включение консервативной растеризации, обеспечивающее этому алгоритму рендеринга теней идеальную пиксельную точность.

Самый важный вопрос — когда мы увидим все это великолепие в играх? По данным компании Microsoft, около 100 игровых разработчиков уже занимаются разработкой 3D-приложений, использующих возможности новой версии их графического API, и мы уже видели несколько соответствующих демонстраций на CryENGINE, Unity и Unreal Engine, запущенных на ПК с видеокартами GeForce на различных мероприятиях. Главное, что архитектура Maxwell от NVIDIA обладает полноценной поддержкой всех возможностей текущей версии DirectX 12 уровня Feature Level 12.1 — самого совершенного на данный момент.

От себя хочу добавить, что реализация  DirectX 12 будет напрямую зависеть от аппаратной поддержки видеокарты, а производительность в играх как всегда от разработчика. До выхода самой ОС Windows 10 осталось всего  2 месяца, а игры с поддержкой нового DirectX не заставят себя долго ждать.