Microsoft DirectX 12 Ultimate : les nouveautés en détails

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Microsoft a dévoilé l’arrivée de la nouvelle API DirectX 12 Ultimate. Cette nouvelle API graphique permettra de définir la norme technologique RTX et facilitera ainsi le développement du RTX à l’avenir pour les PC et consoles. Cette API intègre plusieurs technologies telles que le Ray Tracing (lancer de rayons), le Variable Shading (ombrage variable), le Sampler Shading et le Mesh Shaders. Bien entendu, les cartes graphiques GeForce RTX de l’architecture Turing sont compatibles avec cette nouvelle API.

Microsoft DirectX 12 Ultimate :  le Ray Tracing en priorité

L’ajout majeur apporté par DirectX 12 Ultimate est le support RTX. Le Ray Tracing est une simulation réaliste du trajet de la lumière et sa réflection dans une scène 3D. Cela crée des effets d’ombre plus réalistes, des éclairage plus réels et plus naturels.

Les cartes graphiques GeForce RTX introduites sur le marché en 2018 ont eu un effet en demi teinte, la technologie était là, mais aucun jeu hormis quelques démos technologiques permettaient de profiter du Ray Tracing. Il a fallut patienter de nombreux mois avant d’avoir les premiers titres jouables (Battlefield V & Metro Exodus) compatibles Ray Tracing. Le prix des cartes graphiques a fortement augmenté, mais la technologie embarquée aussi. Il faut noter que la dernière génération de puces conçue par NVIDIA prend en charge une technologie particulièrement gourmande en ressources et demande un calcul GPU complexe. Aussi surprenant que celui puisse paraître, la technologie n’est pas nouvelle et existe depuis plusieurs années, à la différence près que la team verte a réussi le pari de fournir le calcul de ces effets lumineux en temps réel.

DirectX 12 Ultimate simplifiera davantage le travail des programmeurs en incluant des outils de développement de jeux dans ses bibliothèques. Cela facilite la mise en œuvre de la technologie dans plus de titres. Actuellement, plus de 30 jeux prenant en charge DirectX Ray Tracing ont déjà été lancés ou entreront bientôt sur le marché.

 

DirectX 12 Ultimate : les nouvelles technologies supportées

 

DirectX 12 Ultimate : une meilleur prise en charge du Ray tracing

RTX est au centre de cette mise à jour. Jusqu’à présent, la prise en charge de cette technologie était effectuée à l’aide de DirectX RayTracing (DXR) 1.1. Celle-ci fonctionne déjà très bien dans de nombreux jeux tels que Call of Duty: Modern Warfare, Battlefield V, Shadow of Tomb Raider et même Minecraft !

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Grâce à DirectX 12 Ultimate le Ray Tracing sera plus fluide, notamment grâce aux cœurs RT et à la technologie développée par NVIDIA, DLSS. Cette dernière est un anti-alising créé côté serveur du fabriquant uniquement compatible avec les GeForce RTX. Le DLSS permet de regagner des FPS face aux nombreuses ressources allouées au rendu du Ray Tracing. Petit aparté, cette technologie est désormais plus aboutie (plus nette) et disponible en version 2.0 dans les drivers NVIDIA publiés cette semaine.

La prise en charge du Ray Tracing se fait de plus en plus nécessaire lors du développement des jeux, notamment avec l’arrivée des nouvelles consoles de salon Playstation 5 et Xbox Serie X qui seront équipées de cette technologie grâce à l’architecture RDNA2 d’AMD.

 

DirectX 12 Ultimate : comment fonctionne le Variable Rate Shading

En français, l’ombrage à vitesse variable est basé sur le principe du rendu de certains éléments du jeu à différents niveaux de qualité. Il s’agit d’une technologie déjà implémentée dans le jeu Wolfenstein: Youngblood, prise en charge par l’API Vulkan. Grâce à cela, NVIDIA a augmenté les performances du titre jusqu’à 15%, ce qui est intéressant pour faire face à la monté en résolutions actuelle. Cette technologie n’a aucun impact visuel sur les graphismes et comme elle est intégré à la nouvelle API DirectX 12, de nombreux jeux peuvent l’utiliser, à la fois sur PC et sur consoles de salon.

Pour y parvenir, les pixels difficiles à voir et ceux qui changent ou se mettent rarement à jour seront simplement rendus de manière moins rapide. Pour exemple un pixel noir dans une ombre, visuellement on ne peut pas le voir s’il est rendu (ombré) moins rapidement. En conséquence, la charge de travail du GPU est plus faible et nous gagnons donc en performances.

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Afin de donner un exemple concret, analysons l’image ci-dessous. La voiture, le ciel et le feuillage ont été ombragés à pleine vitesse pour conserver le maximum de détails (les pixels bleus). La zone à côté de la voiture était ombragée une fois tous les quatre pixels (couleur verte), et la route vers la périphérie gauche et droite était ombragée une fois tous les huit pixels (couleur jaune). En bref, les zones floues en raison de la vitesse sont difficiles à percevoir pour les joueurs, de sorte que le taux d’ombrage peut être abaissé sans être remarqué et sans affecter la qualité de l’image, tout en augmentant les FPS.

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DirectX 12 Ultimate : Mesh Shaders une technologie indispensable pour certains jeux

Mesh Shaders une technologie très bien pensée qui calculera le nombre de triangles à afficher en fonction de la distance de l’objet par rapport à nous. Dans une situation classique, le processeur calcule tous les éléments à afficher (et donc les triangles à calculer) ce qui crée un goulot d’étranglement pour les performances de la carte graphique. Ici ce processus soulage donc le processeur en ne calculant que ce qui est utile et cela permet donc de gagner en performances. Le raisonnement est le suivant; pourquoi afficher la meilleure qualité possible d’un objet éloigné quand on ne peut discerner la différence entre haute et basse qualité ?

Dans la vidéo suivante, vous pouvez voir une démo, Asteroids, produite par NVIDIA afin de bien comprendre ce qui est volontairement difficilement visible. Les Mesh Shaders rendent et ajustent dynamiquement les détails de plus de 350 000 astéroïdes individuels avec un niveau de détails géométriques et des performances sous-pixels qui seraient autrement impossibles à atteindre.

Cette technologie n’est pas nouvelle puisque cette vidéo date toujours de décembre 2018, toutefois, avec DX12 Ultimate elle sera plus rapide et plus facile à implémenter dans les jeux par les développeurs.

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DirectX 12 Ultimate : Sampler Feedback une autre technologie pour gagner en performances

Comme l’ombrage à taux variable, le Sampler Feedback va réduire la charge imposée au GPU et augmenter ainsi les performances globales.

Les jeux d’aujourd’hui effectuent très peu de calculs avant d’afficher l’image à l’écran, sauf dans le cas de l’utilisation de l’anti-aliasing temporel NVIDIA DLSS et de techniques de post-traitement occasionnels. Lorsqu’une scène apparaît à l’écran, peu de changements sont effectués (comme dans le monde réel). En effet, à la place de l’observateur, le principal changement sera surtout le point de vue (l’endroit où vous vous tiendrez pour observer la scène). Certains éléments changeront progressivement en fonction de votre mouvement dans l’espace, des ombres peuvent apparaître, des reflets ou même des objets mats deviennent brillants. Si chaque scène devait être entièrement recalculée, ce serait une grande perte de puissance pour les GPU. Par exemple, un objet statique tel qu’un poteau électrique change très peu selon la façon dont vous vous positionnez pour l’observer.

Avec le Sampler Feedback, il sera possible d’ajouter plus d’effets à ces objets (environ toutes les trois images) et ainsi réutiliser les texels (couleur de l’objet) déjà calculés dans l’image précédente. Ray Tracing utilise déjà cette technologie, en particulier dans les scènes d’éclairage global, ce qui est très coûteux en termes de ressources.

Voici une vidéo (VOSTEN), très technique pour ceux qui voudrait comprendre parfaitement le fonctionnement et les apports de la technologie Sampler Feedback :

Toute la communauté des développeurs pourra profiter de cette nouvelle version de l’API qui améliorera considérablement l’expérience de jeu. Dans la version actuelle de Windows 10, DirectX Ray Tracing et Variable Rate Shading sont déjà pris en charge. La prochaine mise à jour de Windows 10 « 20H1 » permettra d’inclure le support de DirectX pour Mesh Shading, Sampler Feedback mais aussi la version DXR 1.1 de NVIDIA.

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