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Eine der neuen Shader-Funktionen der Turing-Architektur ist das Variable Rate Shading (VRS). NVIDIA hat das VRS als NVIDIA Adaptive Shading (NAS) bereits umgesetzt. Davon profitieren sollen alle aktuellen GeForce-Karten mit Turing-Architektur - neben den GeForce-RTX-Karten auch die GeForce GTX 1660 Ti.
AMD hat offenbar einen Patentantrag eingereicht, der ebenfalls ein Variable Rate Shading beschreibt. Eingereicht wurde das Patent bereits am 25. Mai 2017, veröffentlich wurde dies aber erst jetzt.
Beschrieben ist das Patent wie folgt:
"A technique for performing rasterization and pixel shading with decoupled resolution is provided herein. The technique involves performing rasterization as normal to generate fine rasterization data and a set of (fine) quads. The quads are accumulated into a tile buffer and coarse quads are generated from the quads in the tile buffer based on a shading rate. The shading rate determines how many pixels of the fine quads are combined to generate coarse pixels of the coarse quads. Combination of fine pixels involves generating a single coarse pixel for each such fine pixel to be combined. The positions of the coarse pixels of the coarse quads are set based on the positions of the corresponding fine pixels. The coarse quads are shaded normally and the resulting shaded coarse quads are modified based on the fine rasterization data to generate shaded fine quads."
Das Patent beschreibt so ziemlich genau das, was NVIDIA als Adaptive Shading umgesetzt hat. Unklar ist, welche Auswirkungen dies auf die Umsetzung der verschiedenen Modi des Variable Rate Shading von NVIDIA hat. Auch hinsichtlich anderer Technologien ist AMD immer wieder auf der Suche nach (offenen) Technologien. Die Umsetzung von FreeSync gegenüber G-Sync (und der inzwischen erfolgten Öffnung gegenüber Adaptive Sync) ist ein ebenso bekanntes Beispiel wie AMDs Interesse an einer DLSS-Alternative auf Basis von Windows ML.
Hintergrund zum NVIDIA Adaptive Shading
Einfach gesagt handelt es sich beim Variable Rate Shading um eine "Kompression" für das Shading. Wir kennen dies bereits von Kompressionsverfahren für Musik (MP3), Bilder (JPG) aber auch in GPU-Architekturen in Form einer Speicherkomprimierung. Normalerweise wird jeder Pixel pro Shading-Vorgang einmal gezeichnet. Bei mehreren Frames pro Sekunde, werden viele Objekte aber immer wieder mehrfach gleich gezeichnet, denn in den seltensten Fällen ändert sich die komplette Szene von Frame zu Frame. Dies macht sich das Variable Rate Shading zu Nutze.
Für das Variable Rate Shading wird der Frame in mehrere Blöcke aufgeteilt. Abhängig vom Inhalt des jeweiligen Frame und der Geschwindigkeit, in der sich Änderungen zum nächsten Frame ergeben, können diese Blöcke unterschiedlich groß sein. Es gibt daher unterschiedliche Methoden des Variable Rate Shading.
Beim Content Adaptive Shading geht es um den Inhalt des jeweiligen Frames. Gleichförmigen Flächen ohne große Unterschiede im 3D-Modell oder der Textur können zusammengefasst werden. Das Motion Adaptive Shading bewertet die Bewegungen und Änderungen von Frame zu Frame. Für Wolfenstein II: The new Colossus wird das Motion Adaptive Shading verwendet. Dabei wird der Umstand genutzt, dass sich bewegende Objekte vom menschlichen Auge mit einer geringeren Auflösung wahrgenommen werden als solche, die stillstehen. Das Motion Adaptive Shading soll keinerlei Unterschiede in der Darstellungsqualität zeigen.
Benchmarks mit NAS haben wir bereits mehrfach ausgeführt. Durch das Einschalten das Adaptive Shading steigt die Leistung im Extremfall mit in den niedrigen Qualitätsstufen für diese Funktion um 6,8 % bzw. 9,4 %. Soll die Darstellungsqualität weitestgehend unberührt bleiben, sprechen wir sogar von nur etwa 2 %.
Gerade im Falle von Wolfenstein II: The New Colossus und den neuen RTX-Karten ist die Leistung sicherlich nicht das größte Problem. Selbst eine GeForce RTX 2070 erreicht bei einer Auflösung von 3.840 x 2.160 Pixel und dem Extreme-Preset ausreichende FPS. Für eine GeForce GTX 1660 Ti kann dies schon ganz anders aussehen. Mit leistungsschwächeren Karten und neuen Spielen mit Vulkan-API könnte das NVIDIA Adaptive Shading einen größeren Einfluss haben.