Microsoft: DirectX 12 Ultimate macht's flotter und hübscher

Prangt das Logo von DirectX 12 Ultimate auf einer künftigen Grafikkarte, werden schnelleres Raytracing, höhere Bildraten, schönere Distanzdarstellung und besseres Textur-Streaming unterstützt.

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DirectX 12 Ultimate ist ein Überbegriff für mehrere Hardware-Funktionen.
DirectX 12 Ultimate ist ein Überbegriff für mehrere Hardware-Funktionen. (Bild: Microsoft)

Microsoft hat DirectX 12 Ultimate angekündigt, die Low-Level-Grafikschnittstelle umfasst nun vier zusätzliche Funktionen. Tatsächlich kommen zwar keine neuen hinzu, allerdings garantiert der Support von DirectX 12 Ultimate bestimmte Render-Techniken. Die Idee dahinter ist, dass Spieler durch DirectX 12 Ultimate direkt erkennen, dass einige Funktionen von der damit beworbenen Hardware unterstützt werden.

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Um kompatibel zu DirectX 12 Ultimate zu sein, muss die Hardware das DXR Tier 1.1 für schnelleres Raytracing, das Variable Rate Shading für eine höhere Bildrate, den Mesh Shader für mehr Geometrie pro Frame und das Sampler Feedback für ein besseres Textur-Streaming unterstützen. Nach derzeitigem Stand gibt es die Features von DirectX 12 Ultimate bei den Geforce RTX 20x0 von Nvidia, bei Microsofts eigener Xbox Series X alias Anaconda und künftig den Navi-2X-basierten Grafikkarten mit RDNA2-Architektur von AMD.

Das DXR Tier 1.1 nutzt optional Inline-Raytracing, so sind die Nachverfolgung bei der Schnittpunktprüfung und das Shader-Scheduling flexibler kontrollierbar, auch kann die Anzahl der Strahlen pro Pixel nun dynamisch erfolgen. Forward-Renderer und Compute-Berechnungen wie Culling oder Physik sollen davon profitieren. Bei Variable Rate Shading werden Teile des Bildes mit geringerer Präzision bearbeitet, etwa einfarbige Texturen und Bereiche, die von Bewegungs- oder Tiefenunschärfe abgedeckt sind. So steigt im Idealfall die Leistung ohne sichtbare Qualitätseinbußen um 10 bis 20 Prozent an.

Mit dem Mesh Shader wird die bisher eher starre Hull/Domain-Shader-Pipeline ergänzt, um so die Flexibilität und Geschwindigkeit bei Geometrieberechnungen zu erhöhen. Statt einzelne ALUs mit Vertex-Shading zu beschäftigen, können ganze Thread-Gruppen ähnlich wie bei einem Compute-Shader ausgelastet werden. Zudem gibt es die Option, andere Input-Formate zu verwenden, was eine Kompression ermöglicht und so wertvolle GPU-Bandbreite spart. Per Mesh Shader sind so etwa Spielwelten mit feinerem Level of Detail umsetzbar, was die visuelle Qualität in der Distanz aufwertet. AMDs/Sonys Bezeichnung bei der Playstation 5 für den Mesh Shader bei RDNA2 ist offenbar Primitive Shader.

Bleibt noch das Sampler Feedback, wodurch Entwickler mehr Kontrolle über die einzelnen Mip-Map-Stufen von Texturen erhalten, welche je nach LoD geladen werden müssen. Gerade mit Blick auf hochauflösende 4K-Pixeltapeten ist es wichtiger denn je, die Speicherkapazität sowie Bandbreite der Grafikkarte und der HDD/SSD zu schonen. Das Resultat sind scharfe statt verwaschene Texturen und weniger Pop-ups.

Ein wichtiges Detail zum Schluss: Nur weil ein Spiel mit DirectX 12 Ultimate beworben wird, bedeutet das nicht, dass es nur auf entsprechender Hardware läuft. Bereits im Handel erhältliche DX12-Grafikkarten ohne Unterstützung für DXR Tier 1.1 (bei den Geforce GTX 16x0) oder VRS (bei den Radeon RX 5x00) stellen den Titel dennoch dar, jedoch mit niedrigerer Geschwindigkeit oder geringerer Grafikqualität.

Die Techniken von DX12 Ultimate wurden im Oktober 2019 vorgestellt, VRS gar im März 2019. Weil Nvidias Turing-Karten schon viele Monate im Handel sind, gibt es bereits Spiele mit Variable Rate Shading (VRS) - Wolfenstein New Colossus sowie Wolfenstein Youngblood - und für Mesh Shader eine Asteroiden-Demo zum Austesten.

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