Microsoft значительно ускоряет трассировку лучей. Новая функция в DirectX обеспечивает до 90% прироста производительности

Компания Microsoft представила новую технологию оптимизации рендеринга изображения, которая может значительно повлиять на плавность работы игр, использующих трассировку лучей. Функция под названием Shader Execution Reordering (SER) была официально интегрирована в стандарт DirectX 12 в рамках последнего обновления библиотек до версии Shader Model 6.9. Её главная задача — упорядочить способ, которым графические процессоры справляются со сложными вычислениями.

Растущая сложность современных графических движков приводит к тому, что традиционный подход к рендерингу всё чаще становится аппаратным узким местом. Когда в виртуальной сцене одиночный луч света попадает в множество разных объектов, каждый из которых требует применения разных шейдеров, отдельные потоки графического процессора вынуждены ждать друг друга. Это приводит к нежелательному простою устройства. Решение, предложенное инженерами Microsoft, анализирует информацию обо всех объектах, поражённых лучом, а затем группирует их и меняет порядок выполнения задач на основе их пространственного расположения и схожести. Таким образом, видеокарта может обрабатывать данные гораздо более согласованно и непрерывно.

Внутренние тесты, проведённые создателями среды DirectX, показывают очень большой потенциал нового метода. В специальном технологическом демо графические ускорения Intel серии B, известные под кодовым названием Battlemage, зафиксировали рост числа кадров в секунду на целых 90% после активации новой функции. Заметное улучшение было отмечено и на оборудовании NVIDIA. Топовая модель GeForce RTX 4090 сгенерировала на 40% больше кадров по сравнению со стандартным, более старым методом сортировки лучей. Сама концепция, впрочем, не является абсолютной новинкой на рынке, поскольку NVIDIA уже ранее интегрировала подобные решения для продвинутого патч-трейсинга.

Следует иметь в виду, что представленные Microsoft результаты получены из изолированного технологического демо, а не из полноценной видеоигры. В реальных приложениях, из-за высокой степени сложности кода коммерческих продуктов, итоговый прирост производительности, скорее всего, будет ниже. Однако функция стала обязательным стандартом в архитектуре Shader Model 6.9. Это означает, что разработчики получают готовый инструмент, который при правильной реализации позволит заметно улучшить оптимизацию предстоящих игр на новейших графических чипах.

Интересный факт: Технология реорганизации выполнения шейдеров (SER) работает по принципу, схожему с переупорядочением инструкций в центральных процессорах (CPU), что позволяет более эффективно использовать вычислительные ресурсы GPU. Это особенно важно для трассировки лучей в реальном времени, которая считается одной из самых ресурсоёмких графических технологий. Внедрение SER в DirectX 12 может стать важным шагом к тому, чтобы трассировка лучей стала стандартом даже в менее требовательных играх, а не только в графических демонстрациях и AAA-тайтлах.