Die Evolution der Spielegrafik: DirectX 12 Ultimate
Im Jahr 2018 revolutionierte Nvidia den Markt mit der Einführung ihrer RTX-Grafikkarten, die bahnbrechende Features wie Raytracing und Mesh-Shader für Spiele bereitstellten. Doch es bedurfte eines übergreifenden Standards, um diese Technologien nicht nur auf Nvidia-Hardware zu beschränken. Dieser Standard ist nun Realität: DirectX 12 Ultimate, das mit dem Windows 10 Mai 2020 Update auf unsere PCs kam.
Was genau ist DirectX 12 Ultimate?
Die neueste DirectX-Version vereint existierende Technologien unter einer gemeinsamen Flagge und vereinheitlicht diese für PC-Spiele und die Xbox – eine gute Nachricht für alle Gamer. Insbesondere Raytracing, eine faszinierende Grafiktechnologie, die bisher vorrangig auf Nvidia-Grafikkarten zu finden war, ist nun Teil dieses Standards. Aktiviert in Spielen, sorgt Raytracing für eine deutliche Verbesserung der visuellen Qualität, indem es das Verhalten von Licht realistischer simuliert.
Auch zukünftige AMD-Grafikkarten mit RDNA2-Architektur sowie die Xbox Series X werden DX12 Ultimate unterstützen. Sehen wir uns die wichtigsten Neuerungen dieser API an und warum sie von Bedeutung sind.
DirectX Raytracing 1.1: Realistischere Beleuchtung
Raytracing ist ein spannender Fortschritt in der Spielegrafik. Microsoft bezeichnet seine Version als DirectX Raytracing (DXR). Dieses Upgrade einer bereits existierenden Technologie verbessert die visuelle Darstellung in Spielen enorm, indem es das Lichtverhalten in der Spielwelt realitätsnäher gestaltet.
Dies führt zu realistischeren Reflexionen und Brechungen im Wasser, fotorealistischeren Sonnenstrahlen und Schatten mit größerer Tiefe. Ein Video von Nvidia zeigt den Unterschied eindrucksvoll am Beispiel von Minecraft, wo Raytracing einen verblüffenden visuellen Unterschied macht.
Mit DX12 Ultimate sollen Raytracing-Effekte effizienter genutzt werden. Außerdem wird es eine Option für Spieleentwickler geben, die eine detailliertere Steuerung des Raytracings ermöglicht, anstatt diese dem System zu überlassen.
Variable Rate Shading: Effizienz in der Darstellung
Variable Rate Shading (VRS) ist eine weitere Funktion, die bereits in DX12 vorhanden war. Shader weisen dem System zu, wie Farbe, Helligkeit und Kontrast jedes Pixels auszusehen haben. Dieser Prozess ist rechenintensiv, und hier kommt VRS ins Spiel. Es schattiert die wichtigen Teile einer Spielszene in voller Auflösung, während unwichtige Objekte mit geringerer GPU-Leistung behandelt werden.
Stellen Sie sich ein Rennspiel wie Forza Horizon vor. Details des vorausfahrenden Autos sind wichtig, während der vorbeiziehende Baum oder Zaun weniger Aufmerksamkeit benötigt.
Nvidia beschreibt es wie folgt:
„Entwickler-Algorithmen identifizieren Pixel, die für den Spieler unwichtig sind oder sich selten ändern, und VRS reduziert die Rate, mit der sie gerendert werden. Schwarze Pixel in einem Schatten sehen zum Beispiel gleich aus, auch wenn die Shading-Rate reduziert ist. Durch die Reduzierung der Shading-Rate zahlreicher Pixel wird die GPU-Auslastung verringert und die Leistung verbessert.“
Der Spieler sollte diese Optimierung nicht bewusst wahrnehmen, aber sie macht die Arbeit des Computers deutlich effizienter. Die verbesserte Effizienz verspricht insgesamt bessere Grafik und eine schnellere Spieleleistung.
Mesh-Shader: Mehr Details ohne Leistungsverlust
Ähnlich wie VRS helfen auch Mesh-Shader dem System, effizienter zu arbeiten. Spieleentwickler können hochdetaillierte Welten erstellen, ohne die CPU zu überlasten, da Nvidia in einem Video erläutert, wie dies funktioniert.
Mesh-Shader legen fest, welche Details eine Szene benötigt. Primäre Objekte erhalten feinere Details, was bedeutet, dass sie aus mehr Dreiecken bestehen (die Basiseinheit von 3D-Grafiken). Objekte in der Ferne werden mit weniger Dreiecken gezeichnet, da sie weniger Details erfordern. Fast alles, was man auf dem Bildschirm sieht, ist aus einer Reihe winziger Dreiecke zusammengesetzt, die eine erkennbare Form ergeben.
Das Demo-Video zu Nvidias Asteroids Mesh Shaders zeigt, wie das aussieht. Das Video nutzt 10 Detailstufen, von Objekten direkt vor dem Betrachter bis hin zu Asteroiden in der Ferne. Eine ideale Technik für Szenen mit vielen zufälligen Objekten.
Das Ergebnis ist, dass Grafikkarten eine höhere Bildrate aufrechterhalten können, ohne dass die Details leiden, da weniger Dreiecke gezeichnet werden müssen.
Sampler-Feedback: Effizientere Texturen
Schließlich betrachten wir noch das Sampler-Feedback, das ebenfalls dazu dient, Spielszenen effizienter zu rendern.
„Wir können Objekte effizienter schattieren, die sich von Frame zu Frame nicht ändern“, so Nvidia. „Und wir können die Objektfarben, wie sie in den vorherigen Frames berechnet wurden, wiederverwenden.“
Das Sampler-Feedback verbessert auch, wie Texturen in ein Spiel geladen werden. Der Computer soll intelligentere Entscheidungen bei der Texturierung treffen, um „größere, detailliertere Texturen zu rendern und gleichzeitig weniger Videospeicher zu verbrauchen“. Es hilft auch, Stottern zu vermeiden.
Auch hier geht es um eine effizientere Nutzung der GPU, die letztendlich zu höheren Frameraten beiträgt.
DirectX 12 Ultimate in der Praxis
Die Funktionen von DX12 Ultimate versprechen visuell beeindruckendere Spiele und eine effizientere Nutzung der Computerressourcen. Allerdings liegt es an den Spieleentwicklern, diese Funktionen zu implementieren. Mesh-Shading wird beispielsweise seit Ende 2018 von Nvidia unterstützt, wurde aber kaum verwendet. Vielleicht ändert sich das nun, da es Teil von DX12 Ultimate ist.
Die Hardware muss diese Funktionen ebenfalls unterstützen. Microsoft hat angekündigt, seine neue Hardware als kompatibel mit DX12 Ultimate zu kennzeichnen. Dies kann ein weiteres Logo auf einer PC-Box oder -Hülle sein, aber auch in der allgemeinen Werbung im Handel zu finden sein.
Auf Konsolen steht das Xbox Series X-Logo für DX12 Ultimate. Wenn Sie entweder das DX12 Ultimate- oder das Xbox Series X-Logo sehen, ist die Hardware mit der neuen Grafik-API kompatibel.
Wann werden Spiele DirectX 12 Ultimate nutzen?
DirectX 12 Ultimate ist Teil der Windows 10 Version 2004 (Mai 2020 Update). Um die Funktionen nutzen zu können, ist natürlich eine moderne, kompatible Grafikkarte erforderlich.
Wenn Sie eine Nicht-DX12 Ultimate-Grafikkarte verwenden, wird jedes Spiel, das DX12 Ultimate unterstützt, trotzdem auf Ihrer Hardware funktionieren. Sie sehen jedoch nicht die visuellen Verbesserungen. Laut Microsoft wird es „keine negativen Auswirkungen auf Hardware geben, die DX12 Ultimate nicht unterstützt“.
Das sind gute Nachrichten für preisbewusste Spieler, die ihre Hardwarekosten niedrig halten möchten.