微軟釋出 DirectX 12 Ultimate ，它帶來了哪些改變？

幾乎每一個玩過電腦遊戲的人，都聽過 DirectX 的大名。作為 Windows 系統自帶的圖形 API（應用程式程式設計介面），大部分 PC 遊戲都需要它的支援。

目前 DirectX 的最新版本是 DirectX 12，它釋出於 6 年前，已經相當長時間沒有大更新過了，昨天微軟終於公佈了它的升級版—— DirectX 12 Ultimate 。從字面意思上來看，它是 DX 12 的終極版，它將會隨著 Win 10 2004 系統更新一同推送。

DirectX 12 Ultimate 都用哪些特性？

從 DX 12 開始，微軟就已經將主機和 PC 之間的圖形介面打通，Win 10 和 Xbox One 都使用了 DX 12 作為圖形 API 。使用相同 API 帶來的好處也十分明顯，遊戲公司在開發遊戲時，不需要再為 Xbox 和 PC 端的移植而煩惱，所以我們能看到，大量 Xbox 遊戲出現在 PC 的應用商店中。

這次微軟釋出的 DirectX 12 Ultimate 也同樣是跨平臺的 API，這也讓下一代 Xbox 理所當然的獲得了 PC 上的某些畫面特性，比如老黃普及的光線追蹤。

DirectX Raytracing Tier 1.1

這次微軟將 2018 年釋出的 DXR 1.0 更新到了 DXR 1.1 版本，這是一次增量更新，最明顯的變化有：

這些特性為遊戲開發者提供了一套規避複雜光線追蹤場景的方法，讓開發者可以透過呼叫新函式，獲得物體遮擋查詢、剔除等功能，讓開發者能更快的構建光線追蹤的場景，給遊戲提供更好的光追效果和效能。

在微軟釋出 DirectX 12 Ultimate 後，NVIDIA 表示將 RTX 系列處理器將完全支援 DXR 1.1 特效，AMD 也宣佈將在 RDNA 2 架構中支援該特性。

VRS（可變速率著色）

除了光追外，之前 NVIDIA 推出的 VRS 技術也被微軟認可，並將其加入 DirectX 12 Ultimate 中。VRS 全稱是可變速率著色技術，它最明顯的作用就是降低顯示畫面中一些不重要區域色彩紋理，從而提升畫面的流暢度。

在這一技術被應用之前，GPU 需要為畫面上的每一個畫素點單獨著色。而 VRS 就是對畫面區域進行劃分，為不同的區域選擇不同的著色解析度，細節要求不高的區域就將多個畫素點一起著色，大幅降低了 GPU 著色的次數，大大減輕了顯示卡的計算壓力。

比如上面這張圖，畫面邊緣最不顯眼位置的著色解析度就被降到了最低，雖然這部分畫面的質量有所下降，但由於它只是背景，玩家不會有明顯的感知。省下來的 GPU 資源，則用於提升幀率，減少感知更明顯的卡頓現象。

可以說，有了 VRS 技術後，平均幀率不高的中低端顯示卡將將會獲得不小的體驗提升。

Mesh Shader

除了為最後為畫素著色外，圖形渲染在前期還需要完成物體的 3D 模型計算渲染。這個工作之前需要向 CPU 傳送一個 Draw Call（繪製呼叫）。通常情況下， 它會因為 CPU 的效能瓶頸，限制 GPU 的發揮。

Mesh Shader 的可以解決這一問題，它可以讓開發人員不用考慮單個頂點或者單個圖元，用一組預定的執行緒更高效的完成渲染流程。

Mesh Shader 可以進一步提幾何圖形的細化程度，例如對硬體進行程式設計，並用簡單的方式描述樹幹枝杈的位置，最後生成細節更多的樹皮樹葉。

有了 Mesh Shader 後， 遊戲場景中灌木從，植被等物體將有詳細的細節，能進一步提高場景的真實性。

Sampler Feedback（取樣器反饋）

這一功能其實和 VRS 類似，都是透過減少某些冗餘資訊，降低 GPU 負載並提高效能。

與影片壓縮採用幀與幀之間的畫面向量預測不同，遊戲中的渲染大部分都是從「0」開始，也就是不停地重複獲取頂點、視角轉換、投影、照明、剪裁、柵格化的工作，不管前後兩幀畫面有多少相同。

事實上，大多數遊戲在的場景變動都十分緩慢，大多數「物件」在畫面中並沒有改變（例如天空，遠景）。取樣器反饋就是透過降低對這些物件著色的速度（比如每 3 幀一次），來降低 GPU 的工作壓力。

這一功能可減少重複對遠景和緩慢變化的陰影著色對效能影響，進一步提升畫面的幀率。

總結：開發者福利，NV 大獲全勝

這次的 DirectX 12 Ultimate 是一次增量更新，加入了之前 NVIDIA 推出的新技術，包括光追和 VRS 。有別於 DX 10 和 DX 11 的技術躍進，DirectX 12 Ultimate 更多是為開發者提供更底層的最佳化空間。

反映在遊戲上，我們可以會看到：更有經驗和實力的開發者會用 DX 12 Ultimate 的新特性做出非常驚豔的遊戲畫面，同時效能最佳化也非常出色。但如果是遊戲開發者沒有呼叫這些工具，它將不會對畫面和畫面效能產生太大提高。

不過 DirectX 12 Ultimate 橫跨主機與 PC，一些首發於主機的遊戲在開放到 PC 平臺後或許也能獲得新特性的最佳化。

最後說一個好訊息：NVIDIA 表示 RTX 系列將完全支援 DirectX 12 Ultimate 的所有特性，AMD 即將推出的 Navi 架構顯示卡也支援 DirectX 12 Ultimate，AMD 已經發布了第一個執行光追的 DEMO。

未來幾年，光追或將全面普及。