Ray tracing ve hrách bez brutálně nízkých FPS? DXR 1.2 přináší novinky, které zlepší výkon

Raytracingová grafika je vedle různých uspcalingů a podobných triků na „víc FPS“ hlavním novým směrem ve hrách posledních let. Ačkoliv je v obecném povědomí herní ray tracing spojený s marketingovou značkou RTX prosazovanou Nvidií, ve skutečnosti je to součást API DirectX, která je starší: DirectX Ray Tracing čili DXR. Tato technologie teď dostává velký upgrade na verzi DXR 1.2, která přinese nové možnosti, ale i lepší výkon.

DirectX Ray Tracing dostal verzi 1.1 v roce 2019, kdy byla přidána možnost Inline raytracingu, schopnost ExecuteIndirect a další zlepšení. Nová verze DXR 1.2 tedy přichází po značné pauze. Microsoft ji oznámil minulý měsíc během konference GDC 2025. Stejně jako DXR 1.1 není DXR 1.2 nějaká radikální změna, která by přehodila výhybku na úplně jinou práci s GPU. Novinka rozšiřuje předchozí standard o podporu nových schopností, které se objevily v hardwaru GPU. Jsou to zejména dvě.

Shader Execution Reordering

První je schopnost Shader Execution Reordering (SER). Toto označení si možná pamatujete z uvedení grafik GeForce RTX 4000 a jde o jednu z novinek jejich architektury Ada Lovelace. SER spočívá v tom, že dovoluje GPU přeorganizovat do určité míry pořadí shaderů pro efektivnější využití výpočetních prostředků.

Výsledkem použití SER by měl být nárůst výkonu, smyslem této technologie je tedy vyždímat více FPS ze stejného hardwaru a spolu s dalšími optimalizacemi tak získat více prostoru pro náročnou raytracingovou grafiku. Nejedná se ovšem o to, co známe u CPU jako out-of-order execution, v tomto případě jde o jednodušší schopnost, která vyžaduje spolupráci softwaru.

Nvidia by měla SER podporovat na kartách GeForce RTX 4000 a 5000, kde má fungovat lépe (u starších GPU asi podpora nebude). Firma ovšem k této technologii říká, že je určena k použití v konkrétních situacích, zřejmě není přínosná úplně vždy a není aktivní automaticky. Její použití je založeno na „opt-in“ principu, kdy ji vývojáři mohou zapnout pro určité shadery, u nichž profilování odhalí, že z techniky SER benefitují. Zatím nevíme, zda to bude stejně fungovat i v rámci DXR 1.2, nebo bude ve standardizované formě snaha používat tuto funkci standardně. Vzhledem k absenci podpory ve starších grafikách asi tak jako tak nebude možné, aby hry SER vyžadovaly natvrdo a nebyly schopné bez něj, nebo minimálně ne v nejbližších letech.

Opacity Micromaps

Na výkon ray-tracingu je zaměřená i další nová schopnost, jejíž podporu DXR 1.2 přidává, Opacity Micromaps (OMM). Jde o optimalizace v práci s geometrií objektů při ray tracingu, specificky při práci s průhledností a neprůhledností objektů a jejich částí. OMM má efektivněji ukládat data o průhlednosti jednotlivých trojúhelníků a modelů.

Mikromapy nahrazují v této roli alfa textury a umožňují snížit nároky na výkon díky tomu, že vyžadují méně práce shaderů k vyhodnocení interakce paprsků světla a objektem. Mělo by tak být možné rychleji vykreslovat například složitou vegetaci a podobné komplikované objekty.

Opacity Micromaps v prezentaci Nvidie

Autor: Nvidia

Také tato funkce byla už dříve prezentována Nvidií, firma ji uvedla jako novinku u architektury Ada Lovelace. Předpokládáme tedy, že OMM tedy bude opět mít podporu v grafikách generace GeForce RTX 4000 a novějších a naopak generace RTX 2000 a 3000 tuto technologii umět nebudou.

Podpora v GPU různých značek

Tyto novinky v DXR 1.2 by měly eventuálně začít podporovat všechny GPU vedle již zmíněných novějších grafik GeForce, pokud už tyto funkce neumí nyní. Microsoft novinku prezentoval spolu s AMD, Intelem, Nvidií a Qualcommem (který je výrobcem GPU používaných pro Windows skrze své ARM procesory), takže by na palubě měl být celý ekosystém her na PC. I když se samozřejmě u různých výrobců může podpora ze začátku lišit a některé funkce se třeba objeví až v budoucích architekturách GPU.

Podle vyjádření Qualcommu budou funkce SER a OMM v jeho GPU podporovány až v příští generaci procesorů (a jejich integrovaných GPU). U Intelu by již stávající GPU Arc měla mít podporu pro SER, ale nikoliv pro OMM – podpora této technologii přejde až v některé z budoucích generací grafik Arc. Zatím nemáme přesnější informace o tom, jaký je nebo bude stav podpory SER a OMM na grafikách AMD Radeon.

Microsoft DXR 1.2

Autor: Microsoft

Kromě těchto dvou novinek v DXR 1.2 souběžně přichází další změna v DirectX, technologie Cooperative Vectors, o které jsme psali už dříve. Ta umožňuje propojit běžné shaderové programy (včetně základních pixel shaderů) a současné použití modelů umělé inteligence (neuronových sítí menších velikostí) v tom samém kódu.

Přečtěte si také:

Neuronové AI vykreslování přichází do her: DirectX dostává technologii Cooperative Vectors

To je podstatné zejména pro GPU se separátními AI jednotkami, jako jsou GPU Nvidia s tensor jádry. Dříve to nebylo úplně jednoduché a také tuto schopnost Nvidia inzeruje jako jednu z novinek novějších architektur GPU – v tomto případě v letos vydaném Blackwellu. Intel také potvrdil, že podporu Cooperative Vectors dostanou v ovladačích obě generace grafik Arc, tedy Alchemist i Battlemage (které také mají specializované jednotky pro akceleraci neuronových sítí, XMX).

Zdroj: Microsoft, VideoCardz