DirectX shader optimalizácie spravili 90% nárast výkony na Inteloch, 40% na Nvidii

Microsoft odprezentoval funckiu Shader Execution Reordering (SER), ktorú zapracoval v novom Agility SDK ako súčasť DXR 1.2 (DirectX Raytracing 1.2). Funkcia, ktorú v roku 2022 priniesla Nvidia v RTX 40 sérii na hardvérovej úrovni (nvidia svoju funkciu ukazovala napríklad na Indiana Jonesovi), sa tak stáva štandardnou súčasťou DirectX a otvára dvere širšej podpore aj pre ďalších výrobcov GPU. Znamená, že to začnú zapracovávať aj vývojári.

Čo je Shader Execution Reordering

Ray tracing je výpočtovo náročný hlavne preto, že lúče svetla sa v scéne odrážajú nepredvídateľne. GPU miluje poriadok a paralelizmus, no ray tracing vytvára chaotické výpočty. SER tento problém rieši tak, že dynamicky preusporiada výpočty shaderov podľa podobnosti lúčov.

Výsledok je efektívnejšie paralelné spracovanie a nižší čas renderovania na pixel. V náročných scénach s množstvom odrazov alebo path tracingom to znamená citeľný nárast fps.

Spolupráca s Opacity Micromaps

SER v DXR 1.2 funguje spolu s funkciou Opacity Micromaps (OMM). Tá GPU presne informuje, ktoré časti objektov sú nepriehľadné a ktoré transparentné. Grafická karta tak nemusí spúšťať shader pre pixely, ktoré v konečnom dôsledku nebudú viditeľné.

Kombinácia SER a OMM:

• zoskupí podobné ray tracing výpočty
• preskočí nepotrebné shadery pri priehľadných povrchoch
• znižuje zbytočné zaťaženie jadra GPU
• pomáha udržať vyšší framerate v komplexných scénach

Výkonnostné prínosy

Podľa dát Microsoftu prinieslo zapnutie SER:

• približne 40 % nárast výkonu na Nvidia GPU
• až 90 % vyšší výkon na niektorých kartách série Intel Arc B
• Najväčší prínos je viditeľný práve pri ray tracingu a path tracingu, kde je výpočtová záťaž najviac fragmentovaná.

Uvidíme však, aké bude reálne zvýšenie výkonu v hrách.

Shader Model 6.9 a ďalšie novinky

Súčasťou aktualizácie je aj Shader Model 6.9, ktorý umožňuje vývojárom prístup k SER a OMM. Bez implementácie priamo v hrách však hráči zlepšenie neuvidia. Ide teda o základ v engine a nástrojoch, nie o automatický nový update pre existujúce tituly.

SDK zároveň prináša:

• podporu Long Vector operácií
• 16-bit float výpočty
• optimalizácie znižujúce hardvérový overhead
• lepšie spracovanie pamäte, čo môže pomôcť aj pri tituloch náročných na VRAM

Čo to znamená pre budúcnosť GPU?

Tým, že sa SER stáva súčasťou štandardu DirectX, môžeme očakávať:

• širšiu podporu aj mimo Nvidia RTX 40 série
• potenciálne hardvérové implementácie od Intel a AMD v ďalších generáciách
• efektívnejší ray tracing bez nutnosti extrémneho zvyšovania výkonu čipov

Ray tracing tak dostáva optimalizačný nástroj, ktorý nerieši kvalitu obrazu, ale inteligenciu jeho výpočtu. Menej chaosu v shaderoch znamená viac fps bez zvyšovania spotreby alebo taktov.

Keď vývojári začnú túto technológiu vo väčšej miere využívať, môže ísť o jeden z praktickejších posunov v oblasti grafických API za posledné roky.