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Das kann DirectX 12 Ultimate für Windows 10 und Xbox

20.10.2020 | 12:00 Uhr |

Im Jahr 2018 stellte Nvidia die RTX-Grafikkarten vor, die einige beeindruckende 3D-Techniken für Spiele ermöglichen, darunter Raytracing oder sogenannte Mesh-Shader. Microsoft benötigt jedoch einen Standard, der diese Funktionen nicht nur mit Nvidia-Hardware unterstützt – herausgekommen ist DirectX 12 Ultimate. Mit dem Update vom Mai 2020 wurde der Standard auf Windows-10-PCs ausgeliefert. Aber was kann DirectX 12 Ultimate eigentlich?

Die neue Version von DirectX fasst im Prinzip bestehende Technologien unter einer Bezeichnung zusammen und standardisiert sie für PC-Spiele und die Xbox-Spielekonsole – eine gute Nachricht für Gamer. Einige der coolsten neuen Grafiktechnologien – wie beispielsweise das Echtzeit-Raytracing – lassen sich bisher lediglich mit Nvidia-Grafikkarten darstellen: Wenn letztere Technik in Spielen aktiv ist, dann verbessert sie die visuelle Qualität drastisch. Denn sie sorgt dafür, dass das Licht wesentlich realitätsnäher dargestellt wird. Doch auch zukünftige AMD-Grafikkarten mit der auf RDNA2 basierenden Grafikchiparchitektur werden wie die Xbox Series X DirectX 12 Ultimate unterstützen.

Wie bereits erwähnt, ist Raytracing eine aufregende Technik in der Videospielgrafik. Microsoft bezeichnet die eigene Version als DirectX Raytracing (DXR). Diese inkrementelle Aktualisierung einer bestehenden Technologie bewirkt eine dramatische Verbesserung des Gesamterscheinungsbildes von Spielen. Das Geheimnis liegt darin, dass sich Licht in einem Spiel weniger künstlich, sondern verstärkt so verhält, wie wir es von der realen Welt her kennen. Die Folge: Sie sehen im Spiel realistischere Reflexionen und Brechungen im Wasser. Dazu gibt es Sonnenstrahlen, die fotorealistischer aussehen, und Schatten mit größerer, visueller Tiefe. Mit DX12 Ultimate sollen Raytracing-Effekte effizienter sein. Es wird ebenfalls eine Option geben, die Spieleentwicklern eine größere Kontrolle über das Raytracing gibt. Somit müssen sie dies nicht mehr dem System überlassen.

„Variable Rate Shading“ (VRS) ist ein weiteres Feature, das bereits in DirectX 12 enthalten war. Die Shader teilen dem System mit, wie die Färbung, die Helligkeit und der Kontrast der einzelnen Pixel aussehen sollen. Dieser Prozess kann jedoch sehr rechenaufwendig sein, und genau an dieser Stelle kommt das Variable Rate Shading ins Spiel. Es schattiert die wichtigen Teile einer Spielszene bei voller Auflösung, während die weniger wichtigen Objekte weniger GPU-Leistung für das Shading bereitgestellt bekommen.

DirectX 12: Die farblichen Unterschiede zeigen an, welche Bereiche durch Variable Rate Shading weniger detailliert dargestellt werden.
Vergrößern DirectX 12: Die farblichen Unterschiede zeigen an, welche Bereiche durch Variable Rate Shading weniger detailliert dargestellt werden.

Stellen Sie sich zum Beispiel vor, Sie fahren in einem Rennspiel ein Auto in der Verfolgeransicht eine lange Straße entlang. Hierbei ist es wichtig, dass Sie das Auto vor sich in sämtlichen Details erkennen. Gleichzeitig benötigen jedoch einzelne Bäume, Zäune oder Steine am Straßenrand, die währenddessen vorbeirauschen, nicht gleich hohe Aufmerksamkeit. Nvidia beschreibt es folgendermaßen: „Von Entwicklern ausgearbeitete Algorithmen identifizieren Pixel, die der Spieler nicht leicht erkennen kann, und Pixel, die sich nur selten ändern oder aktualisieren. Hierfür kommt VRS zum Einsatz, um die Rate zu reduzieren, mit der sie gerendert (schattiert) werden. Beispielsweise sehen schwarze Pixel in einem Schatten nicht anders aus, wenn die Schattierungsrate reduziert wird. Durch die Reduzierung der Schattierungsrate von zahlreichen Pixeln pro Bild wird also die Arbeitsbelastung der GPU verringert und die Leistung erhöht.“ Der Gesamteffekt sollte für den Spieler nicht wahrnehmbar sein, aber die Arbeit des Computers viel effizienter machen. Das bedeutet: eine noch bessere Grafik und eine höhere Spieleleistung bei verbesserter Effizienz.

Ähnlich wie Variable Rate Shading helfen auch sogenannte „Mesh Shader“ dem System, effizienter zu arbeiten. Die Funktion ermöglicht es Spielentwicklern, Welten mit vielen Details zu erstellen, ohne die CPU zu überlasten. Mesh Shader bestimmen, was in einer Szene enthalten sein muss und wie hoch die Detailstufe ausfällt („Level of Detail“, kurz auch als „LOD“ bezeichnet). Primäre Objekte werden dabei feinere Details aufweisen und somit über weitaus mehr Dreiecke – die Grundeinheit der 3D-Grafik – als andere Objekte verfügen.

Objekte hingegen, welche weiter entfernt sind, zeichnen die Mesh Shader mit weniger Dreiecken, da sie ja auch weniger Details benötigen. Nahezu alles, was Sie auf dem Bildschirm sehen, besteht aus einer unglaublichen Vielzahl von winzigen Dreiecken, die zu einer erkennbaren Figur oder zu einem Objekt zusammengesetzt sind. Das Endergebnis sollte dann sein, dass Grafikkarten eine höhere Bildwiederholrate beibehalten können, ohne wahrnehmbare Details zu verlieren, da sich die Anzahl der Dreiecke jederzeit reduzieren lässt.

Das gilt ebenfalls für das „Sampler Feedback“. Wiederum geht es darum, Spielszenen effizienter zu rendern. Die Idee dabei ist, dass der Computer intelligentere Entscheidungen über die Texturierung treffen kann, um größere, detailliertere Texturen zu rendern und dabei weniger Videospeicher zu beanspruchen. Zudem hilft Sample Feedback Ihnen, Probleme wie etwa Bildruckler und Stottern zu vermeiden. Auch hier geht es also wieder um eine effizientere Nutzung des Grafikprozessors, die insgesamt zur Steigerung der Bildraten beitragen kann.

DirectX 12 Ultimate fasst verschiedene Grafiktechniken zusammen, damit sie auf möglichst vielen Systemen laufen und für eine bessere 3D-Leistung sorgen.
Vergrößern DirectX 12 Ultimate fasst verschiedene Grafiktechniken zusammen, damit sie auf möglichst vielen Systemen laufen und für eine bessere 3D-Leistung sorgen.

Die Funktionen von DirectX 12 Ultimate versprechen, Spiele visuell beeindruckender und effizienter bei der Nutzung von Computerressourcen zu gestalten. Wie bei allen Funktionen liegt es jedoch an den Spieleentwicklern, sie zu implementieren. Mesh Shading beispielsweise wird von Nvidia seit Ende 2018 unterstützt, allerdings bisher kaum von Titeln eingesetzt. Eventuell wird sich das jedoch bald ändern, weil die Technik inzwischen Bestandteil von DirectX 12 Ultimate ist.

Auf der anderen Seite muss auch die Hardware diese Funktionen unterstützen. Angaben von Microsoft zufolge soll neue Hardware als „kompatibel mit DirectX 12 Ultimate“ bezeichnet werden. Das könnte über einen weiteren Aufkleber auf der Verpackung oder dem PC-Gehäuse passieren. Auf Konsolen wird das Xbox-Series-X-Logo für das DirectX-12-Ultimate-Symbol stehen. Wenn Sie also das DirectX-12-Ultimate- oder auch das Xbox-Series-X-Logo sehen, können Sie sich darauf verlassen, dass die Hardware mit der neuen Grafik-API auch wirklich zurechtkommt.

Wenn Sie eine Grafikkarte haben, die DirectX 12 Ultimate nicht beherrscht, dann wird jedes Spiel, das Techniken aus der API einsetzt, jedoch weiterhin mit Ihrer Hardware funktionieren. Strenggenommen bekommen Sie die grafischen Neuerungen nur nicht zu sehen. Laut Microsoft soll es keine negativen Auswirkungen auf die Hardware geben, die DirectX 12 Ultimate nicht unterstützt. Das sind gute Nachrichten für preisbewusste Spieler, die erst deutlich später aufrüsten – oder für alle diejenigen, die warten, bis die API, Spiele und Hardware weiter verbreitet sind.

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