Microsoft宣布推出DirectX 12 Ultimate 该系列包含高级图形技术

在周一公开了Xbox Series X规格之后，微软现在宣布了DirectX 12 Ultimate。DirectX 12 Ultimate的目的是为开发人员可以构建的PC和控制台图形功能创建单一标准。今天描述的DirectX 12 Ultimate的四大支柱是DXR 1.1，可变速率着色(VRS)，网格着色器和采样器反馈，它们已经在之前宣布和描述过，但是它们各自会对图形质量产生有趣且潜在的重大影响和性能。NVIDIA表示其GeForce RTX GPU将在Windows 10 20H1更新版本发布时为其提供支持，并带来新的DirectX 12 Ultimate功能，而AMD将为其基于RDNA 2的GPU提供全面支持。

DirectX Raytracing已经存在，并已在其1.0层的游戏中使用，但DirectX 12 Ultimate将具有DXR 1.1及其更高级的功能。在这些新功能中，着色器可以调用GPU上的光线跟踪功能，这意味着无需回到CPU即可指导这项工作。这也是最近发布的Vulkan Ray Tracing扩展的突出功能。。内联射线追踪是DXR 1.1附带的另一项新功能，可能会引起人们的兴趣。这是一种更简单的射线跟踪调用，这意味着较少的开销，但这并不意味着在所有情况下都将是理想的选择。当前基于动态着色器的射线DXR 1.0支持更好的渲染效果，因为它们支持将大量着色器应用于收集的信息，而内嵌光线跟踪支持的着色器更少，但是可以由任何着色器(例如计算着色器)调用。由于两种方法都使用相同的加速结构格式和相同的遍历状态机，因此可以同时使用两种射线跟踪以达到两者的最佳效果的混合方法。

可变速率阴影是另一种已经可用的技术，但是在这里值得再次快速解释。通常，阴影率是1，这意味着确定像素颜色的计算每个像素运行一次，但是使用VRS时，阴影率会根据各种因素而变化。一个简单的例子是背景对象以较低的速率着色，从而提高了性能。这也会使这些对象的细节变得柔和，但是由于它们位于背景中，因此视觉冲击可能不会引起注意。在某些情况下，也可以提高阴影率，以改善细节，但同时也会降低性能。

Mesh Shaders将随DirectX 12 Ultimate一起提供，我想知道它们是否可能证明这四种技术中最有趣的。多年以来，图形管线已修复，这意味着GPU始终执行必要的操作以一定顺序绘制框架，并且在上一个管线准备好之前，它无法始终前进到管线的下一个步骤。现代GPU是极为并行的系统，因此它们的驱动程序将尝试尽可能多地并行化工作，例如将相邻的顶点打包为单个波形，以便可以在单个内核上同时运行32或64个顶点着色器功能。 。使用网格着色器，此管线可以变得更加灵活，并使几何处理与计算着色器更加相似。例如，一个函数可以应用于线程组，并且此功能将可以访问组共享内存，并可以访问计算功能(例如跨通道波内在函数)，以更好地控制硬件的工作方式。这些线程可以对一个称为网格物体的小索引三角形列表进行着色。网格着色器在输入数据格式上也更加开放，从而潜在地启用了诸如索引缓冲区压缩或将索引缓冲区分离为多个顶点数据通道的技术。这可能会改善内存带宽的使用，从而提高性能。诸如索引缓冲区压缩或将索引缓冲区分为多个顶点数据通道的潜在启用技术。这可能会改善内存带宽的使用，从而提高性能。诸如索引缓冲区压缩或将索引缓冲区分为多个顶点数据通道的潜在启用技术。这可能会改善内存带宽的使用，从而提高性能。

随同网格着色器一起是放大着色器，它将在网格着色器之前运行。例如，通过较早运行，可以将放大着色器用于剔除小网格，并且该剔除可以基于不同的条件。例如，它可以测试网格物体中的三角形是否包含在几何边界体积，法线圆锥中，或者检查门户可见平面，然后使用此信息来确定是否需要将网格物体着色器线程组应用于网格物体。先前的剔除将首先在每个网格的粗略级别上进行处理，以确定是否应该调用绘制对象，然后在管道结束时在一个较细的每个三角形级别进行处理(此时已经完成工作)在被淘汰的物体上。

采样器反馈功能是另一个相当有趣的功能，特别是在性能方面。顾名思义，它基于场景采样提供反馈，并且使用的一个清晰示例是确定需要将哪些Mip级别加载到内存中。长期以来，Mipmap一直被用作通过处理比原始版本更低分辨率的版本来简化使用纹理的方法，并且随着游戏玩家将分辨率推向4K分辨率，那些原始4K版本的纹理也相当大。这些版本将存在于MIP级别0上，而纹理和资产流系统将阻止加载整个级别0的纹理，而只是获取必要的图块，如果不知道需要什么就无法完美完成，这将需要时间那不可用。采样器反馈通过确定需要加载纹理的哪些部分而无需实际进行采样来解决此问题。通过将其输入流式系统，它可以更准确地确定要加载的内容，从而通过不加载不需要的内容来使用较少的视频内存。

得益于“样本反馈”，另一种可能成为可能的技术是纹理空间着色(TSS)，它确实看起来很有趣。通过知道需要对纹理的哪一部分进行采样，可以在仍然处于对象空间中时在栅格化步骤之前进行着色。然后可以将阴影的结果应用于纹理，并将其组合绑定到栅格化到屏幕的对象。这可以通过减少照明所需的计算量来提高性能，但是也可以通过不将照明与光栅化联系在一起来提高图像质量，这会导致混叠。