Microsoft 發表 DirectX 12 Ultimate，DXR 1.1、VRS、Mesh Shader 和 Sampler Feedback 有何作用？

繼 AMD 下一世代 RDNA 2 宣布支援光線追蹤，以及 Xbox Series X 與 PS5 公布其硬體規格之後，Microsoft 偕同 AMD 與 NVIDIA 發表 DirectX 12 Ultimate，支援光線追蹤、可變速率著色、網格著色器，以及取樣器回饋等新世代功能。

雖然肺炎疫情持續的發展，讓不少科技業大型聚會或是展覽紛紛取消，但是卻仍檔不住新世代技術的推出。Microsoft 近日與消費市場 2 大娛樂用顯示卡龍頭 AMD 以及 NVIDIA，一同發表 DirectX 12 Ultimate，其中包含光線追蹤更新版 DXR 1.1， Variable Rate Shading 可變速率著色、Mesh Shader 網格著色器，以及新加入的成員--Sampler Feedback 取樣器回饋。

▲ Microsoft 近日發表 DirectX 12 Ultimate，支援 DXR 1.1、Variable Rate Shading、Mesh Shader、Sampler Feedback 等特性，NVIDIA 宣布 GeForce RTX 系列可透過軟體升級方式完整支援，AMD 則需等到下一世代 RDNA 2 架構。

由 NVIDIA GeForce RTX 系列顯示卡率先支援的 DirectX Raytracing（DXR）更新至 1.1 版，從開發者的角度獲取許多意見回饋，主要包含以下 3 大改進：第一項為 GPU Work Creation 即可啟用光線追蹤，不再需要繞回到CPU階段，諸如透過著色器單元進行的剔除、排序等工作，可更彈性的加入光線追蹤效果。

第二項為串流處理器引擎以更有效率的方式載入新的光線追蹤著色工作，對於玩家在開放式遊戲世界探索時，物件不斷於畫面當中出現又消失的狀況較為有利。最後一項為 Inline Raytracing，提供相較於將整個工作排程排程交由 Dynamic-Shading 的另外一種處理方式，可於任何著色階段使用。

其餘可變速率著色、網格著色器等特性，已於先前「新增 RT 與 Tensor ，NVIDIA GeForce RTX 2080/2080Ti Turing 架構、Founders Edition、效能表現一次看懂」一文敘述，想深入了解的讀者可以移駕觀賞。

▲ 透過 Variable Rate Shading 可變速率著色，畫面當中不同區域能夠使用不同的檢析度繪製，例如賽車遊戲景物一閃即逝，即可使用較低速率著色。

▲ Mesh Shader 網格著色器改善頂點運算、處理方式，提供程式化、大量、有效率的頂點運算工作，降低 CPU draw call 繪製指令負擔。

由於物件材質在 3D 空間中可能出現不同的角度、遠近、被其它東西擋住等問題，需要對材質進行取樣工作，此外為了最佳化記憶體使用效率，不見得載入全部的材質貼圖，而是依據物件距離遠近，而載入不同的解析度貼圖。DirectX 12 Ultimate 比較新的技術特性為 Sampler Feedback，主要改善物件材質載入流程，透過較佳的處理效率、降低畫面閃爍情形與提升視覺品質。

過去需要透過著色器執行複雜的取樣模式，藉以判斷何時載入？載入何種貼圖材質？耗時又僅能得出不慎精確的結果，Sampler Feedback 能夠讓著色器以較具效率的方式，準備未來可能被使用的貼圖材質。此類資訊亦能夠回饋給遊戲引擎，更精確地準備貼圖材質等資源。由於可以更精確地載入所需貼圖材質，面對 2K、4K 解析度畫面，相較過去消耗更少的記憶體資源。

導入 Sampler Feedback 特性，將材質著色從繪圖流程當中的光柵化階段剝離，因此能夠事先運算材質與光線的交互作用，再將此份材質貼圖直接貼在物件身上，此技術稱之為 TTS（Texture-Space Shading）。此舉不僅能夠降低繪製流程的資源、降低打光計算量，亦能夠導入更多、更複雜的打光技巧。

▲ Sampler Feedback 讓 Texture-Space Shading 材質空間著色技巧成為可能，降低整體繪製流程打光計算量或是導入更複雜的打光技巧。

目前 NVIDIA 宣布，GeForce RTX 系列顯示卡可以透過驅動程式更新，進而支援 DirectX 12 Ultimate，AMD 則是需要透過 RDNA 2 架構才會支援。RDNA 2 未來除了推出獨立顯示卡產品，下一世代家用遊戲主機 Xbox Series X 和 PS5 也都將採用 RDNA 2。

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