DirectX 12 Ultimate

API-Subset für RDNA 2, Turing und nächste NVIDIA-Architektur

Microsoft kündigt eine neue Grafik-API, bzw. ein neues übergeordnetes Funktionsset an, welches die Funktionen DXR/Raytracing, Variable Rate Shading (VRS), Mesh Shader und Sampler Feedback unter einem Dach vereint: DirectX 12 Ultimate.

DirectX 12 Ultimate soll einen gemeinsamen Standard für diese vier Funktionen festlegen, die auf der Xbox Series X ebenso Gültigkeit haben, wie auf dem PC. Dies soll es den Entwicklern von Spielen einfacher machen, ihre Titel sowohl für die Konsole, als auch den PC einzupassen. Unterstützt wird DirectX 12 Ultimate von allen GeForce-RTX-Grafikkarten, aber auch von der Xbox Series X, deren GPU auf der RDNA-2-Architektur basiert. Zumindest für die eigene Konsole will und kann Microsoft eine Kompatibilität sicherstellen. Ob dies auch für die PlayStation 5 von Sony gilt, die ebenfalls eine GPU auf Basis der RDNA-2-Architektur verwendet, bleibt offen. Es ist jedoch sehr unwahrscheinlich, dass Microsoft einem Konkurrenten den Zugang zu DirectX 12 Ultimate ermöglicht.

DXR ist ein Subset von DirectX 12 Ultimate. Dabei spielt es keine Rolle, ob DXR 1.0 oder 1.1. DXR 1.1 bietet einige neue Funktionen innerhalb der Raytracing-API. Neben der Xbox Series X wird Windows 10 mit dem Update auf die Version 20H1 DirectX 12 Ultimate unterstützen. Zusammen mit den ersten Insider Builds wird NVIDIA einen entsprechenden Treiber anbieten.

DXR 1.1 bietet unter anderem eine Funktion namens GPU Work Creation, die es den Shadern ermöglicht eine Raytracing-Berechnung zu starten, ohne das dazu ein Roundtrip über den Prozessor gemacht werden muss. Damit sollen Ressourcen im System freigehalten und ein Overhead reduziert werden. Ins gleiche Horn blasen in gewisser Weise auch das Inline Raytracing und die Möglichkeit für Streaming-Engines neue Raytracing Shader selbstständig aufzurufen. Für das Inline Raytracing gilt die aber nur in sehr kontrollierten Umgebungen, weil eine gewisse Dynamik in der Berechnung der Szene ein Inline Raytracing erschwert und bei den Streaming-Engines ist eben die Dynamik ein entscheidender Faktor um neue Raytracing Shader zu triggern.

Das Variable Rate Shading (VRS) sollte schon länger Bestandteil von DirectX 12 und nun eben DirectX 12 Ultimate werden. Dies gilt außerdem für die DirectX Mesh Shader.

Die vierte Funktion, das Sampler Feedback, kann dazu verwendet werden, um das Laden und Streamen von Texturen zu verbessern und effizienter zu machen, ohne dass ein Texturshading mehrfach stattfinden muss. Immer detailreichere Texturen, immer größere Welten – dies alles sorgt vor allem für immer längere Ladezeiten. Um diese zu verkürzen, soll das Texture Streaming Daten dann in den Speicher der Grafikkarte laden, wenn diese tatsächlich wirklich gebraucht werden. Über eine Feedback Map wird dem Sampler eine entsprechende Rückmeldung gegeben.

Per Sampler Feedback kann zudem ein Texture-Space Shading durchgeführt werden. Dabei müssen verschiedene Shader-Berechnungen nicht immer wieder neu ausgeführt werden, sondern die Ergebnisse können mehrfach wiederverwendet werden, was die Leistung der Hardware teilweise deutlich steigern kann.

Raytracing: NVIDIA bekommt bald Konkurrenz

Mit dem Erscheinen der Xbox Series X und der PlayStation 5 bekommt NVIDIA Konkurrenz was die Hardware mit Raytracing-Unterstützung betrifft. Ebenfalls gegen Ende 2020 ist zu erwarten, dass die Navi-2X-Karten auf dem Markt sind. Diese werden ebenfalls über eine Hardwarebeschleunigung für Raytracing verfügen.

Noch völlig unklar ist, wie hoch der Anteil der Beschleunigung im Vergleich zur Rasterization-Leistung ist. Microsoft und Sony wollen mit 36 und 52 Compute Units und sogenannten Intersection Engines die notwendigen Berechnungen durchführen. Big Navi, sprich Navi 2X wird noch einmal über deutlich mehr Compute Units verfügen. Potentiell ist damit die Raytracing-Leistung höher.

Während des Briefings ließ sich NVIDIA auch zu einer Einschätzung gegenüber dem Konkurrenten hinreißen. Man geht nicht davon aus, dass AMD einen höheren Anteil an Hardwarebeschleunigung wird bieten können – "probably have less hardware acceleration then we have" – so der Wortlaut. Gegen Ende 2020 werden wir wissen, wie gut AMD mit den RDNA-2-Karten aufgestellt ist. Bis dahin werden aber auch schon die Turing-Nachfolger von NVIDIA auf dem Markt sein und hier wird es interessant zu beobachten sein, in wie weit NVIDIA den Fokus auf die RT-Kerne setzt.

Update: AMD äußert sich zu DirectX 12 Ultimate

Inzwischen hat sich auch AMD zum Thema DirectX 12 Ultimate offiziell geäußert.

Demnach wird die RDNA-2-Architektur DirectX 12 Ultimate vollständig unterstützen. Auch eine erste Grafikdemo, die auf Hardware mit RDNA-2-Architektur laufen soll, gibt es.

Auch von NVIDIA gibt es inzwischen ein Video, welches die Funktionen von DirectX 12 Ultimate aufgreift.