Async Compute und Virtual Reality

Zu den Neuerungen der Pascal-Architektur zählen laut Nvidia eine verbesserte Implementierung von Async Compute und die sogenannte Simultaneous Multi-Projection. Bei Maxwell musste für Async Compute unter Direct3D 11 noch ein Context Switch am Ende eines Draw-Calls erfolgen, was eine zeitaufwendige Neuzuteilung von Compute oder Graphics für den jeweiligen SM erzwingt. Ein aktuelles Beispiel ist der Timewarp, mit dem bei Virtual Reality ein bereits fertiger Frame mit neuen Rotationspositionsdaten versehen wird.

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Async Compute läuft nun schneller. (Bild: Nvidia)

Zwar soll Pascal anders als AMDs derzeitige GCN-v3-Technik einen Context Switch nicht ohne Pre-Emption erledigen können, dafür aber anders als Maxwell dynamisch zur Laufzeit auf Pixel-Level- sowie später auch auf Instruktion-Ebene. Laufende Berechnungen werden gestoppt, die bisherigen Resultate gesichert und dann die priorisierte Aufgabe eingeschoben. Zudem soll Pascal als momentan einzige Architektur auch eine Pre-Emption für Graphics- und nicht nur für Compute-Workloads beherrschen. Die Benchmarks der Computerbase mit dem Direct3D-12-Spiel Ashes of the Singularity untermauern Nvidias Aussage: Da Async Compute per Ini-Datei umschaltbar ist, fällt ein Vergleich theoretisch leicht. Laut Oxide Games ist die Funktion aber bei allen Nvidia-Karte selbst bei passendem Ini-Eintrag schlicht deaktiviert.

Abseits klassischer Spiele hat die Simultaneous Multi-Projection für Virtual Reality angekündigt, was eine Funktion der überarbeiteten Polymorph-Engines ist. Maxwell-Grafikkarten können bis zu neun Viewports gleichzeitig rendern, was Nvidia für Multi-Res Shading nutzt. Bei Pascal-Modellen sind es 16 Stück, zudem kann einmal gerenderte Geometrie auf zwei Ausgangspunkte auf der X-Achse skalieren, was in 32 Projektionen resultiert. Das Verfahren ist vor allem für Virtual Reality interessant, muss aber von den jeweiligen Entwicklern per SDK ins Spiel implementiert werden, damit SMP verfügbar ist.

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Simultaneous Multi-Projection steigert die VR-Leistung. (Bild: Nvidia)

Nvidia spricht in diesem Fall von Single Pass Stereo, also einem Rechendurchgang für beide Augen zusammen. Das spart viel Zeit bei der Erstellung der Geometrie-Daten, aber auch beim Treiber-Overhead. Als weitere Idee für Virtual Reality nennt der Hersteller eine Technik namens Lens Matched Shading: Bei einem VR-Headset muss die Darstellung gekrümmt erfolgen, um die Verzerrungen durch die Linsen wieder auszugleichen.

Während bei Multi-Res Shading die später gequetschten Außenbereiche in einer niedrigeren Auflösung gerendert werden, verwirft Lens Matched Shading von Anfang an ohnehin nicht benötigte Pixel. Der Rechenaufwand pro Frame verringert sich dadurch signifikant, hinzu kommt der Leistungszuwachs durch die Simultaneous Multi-Projection. Im Idealfall sollen beide Methoden zusammen die Geschwindigkeit von VR-Anwendungen verdoppeln.

Ebenfalls neu ist die verbesserte Codec-Unterstützung für Videos: Der NVENC des GP104-Chips kann H.265 mit 12 Bit decodieren sowie mit 10 Bit encodieren und VP9 in Hardware bei bis zu 4K-DCI bei 120 Hz decodieren. Microsofts Play Ready 3.0, ein Hardware-DRM, wird unterstützt. Um das hochauflösende Videomaterial darzustellen, verbaut Nvidia einen HDMI-2.0b-Ausgang, zwei Displayports 1.4 und ein Dual-Link-DVI. Passend dazu kündigte Nvidia an, dass bald Spiele mit High-Dynamic-Range-Ausgabe für entsprechende Fernseher verfügbar sein sollen, etwa Lawbreakers oder Rise of the Tomb Raider per Patch.