Microsoft DirectX 12 Ultimate : la nouvelle API pour consoles et PC

Microsoft vient d’annoncer l’arrivée très prochaine de la nouvelle API DirectX 12 Ultimate. La nouvelle API graphique va permettre de mettre une norme sur la technologie RTX et ainsi faciliter le développement du RTX dans le futur à la fois pour les PC, mais aussi pour les consoles de salon. Cette API intègre plusieurs technologies comme le Ray Tracing, le Variable Shading, le Mesh Shaders et enfin le Sampler Feedback. Évidemment, les cartes graphiques de la gamme GeForce RTX, de l’architecture Turing sont compatibles avec cette API.

Microsoft DirectX 12 Ultimate : le RTX dans le viseur !

La principale nouveauté (parmi d’autres que nous allons détailler) que va apporter DirectX 12 Ultimate est la prise en charge du RTX. Le Ray Tracing (lancer de rayons en français), c’est tout simplement simuler de manière réaliste le chemin de la lumière dans une scène. Cela permet de créer des effets d’ombres plus réalistes, des effets de lumière plus réelle et apporte un éclairage beaucoup plus proche de la réalité. Nous avions d’ailleurs réalisé un test sur le Ray Tracing dans le jeu Call of Duty: Modern Warfare.

Lancé en 2018, les cartes graphiques GeForce RTX ont fait l’effet d’une petite bombe dans le milieu du hardware. Tout d’abord le prix des cartes graphiques a malheureusement fortement augmenté certes c’est un fait ! Mais la technologie également.
Les puces de dernière génération conçues par NVIDIA prennent en charge une technologie particulièrement gourmande et complexe à calculer pour le GPU. Effectivement, la technologie n’est pas nouvelle et existe déjà depuis plusieurs années, la où se trouve la nouveauté c’est la manière de la générer. Désormais, le GPU crée en temps réel les effets.

DirectX 12 Ultimate va encore simplifier le travail des développeurs en incluant dans sa bibliothèque des outils pour développer leurs jeux. Cela facilite l’implantation des technologies dans un plus grand nombre de titres. À l’heure actuelle, plus 30 jeux supportant le DirectX Ray Tracing sont, soit déjà sortis, soit vont arriver sur le marché prochainement.

Et Marcus Wassner, directeur de l’ingénierie et du graphisme chez Epic Games, n’est pas avare de compliments sur la nouvelle API de chez Microsoft.

« DirectX 12 Ultimate déverrouille la dernière technologie matérielle graphique avec la prise en charge du lancer de rayons, des shaders de maillage et de l’ombrage à débit variable. C’est le nouvel étalon-or de la prochaine génération de jeux« 

Les technologies supportées par DirectX 12 Ultimate

Le Ray Tracing

Le RTX est au centre de cette mise à jour. Jusqu’à présent la prise en charge du RTX se faisait par le biais de DirectX RayTracing (DXR) 1.1 qui se voit être mis à jour. La technologie fonctionne déjà très bien sur bon nombre de jeux tels que Call of Duty: Modern Warfare, Battlefield V, Shadow of Tomb Raider, etc.

Avec DirectX 12 Ultimate, le Ray Tracing va être plus fluide grâce notamment au RT Cores et la technologie développé par NVIDIA, le DLSS. Cette technologie permet de rendre de précieux FPS perdus avec l’activation du RTX. Vous pouvez le constater sur le test de la carte graphique Gigabyte RTX 2060 GAMING OC PRO 6G où nous avons pu faire le test avec le DLSS et sans sur le jeu Deliver Us The Moon. À l’issue de ce test, on se rend bien compte de l’importance et de l’impact du DLSS sur le boost de FPS. Nul doute, qu’avec tout cela le Ray Tracing va de plus en s’imposer lors du développement des jeux. Effectivement, les nouvelles consoles de salon viennent d’être annoncés et aussi bien la Playstation 5 que la Xbox Serie X seront équipés de cette technologie.

Variable Rate Shading

En français, ombrage à taux variables, repose sur le principe de pouvoir rendre certains éléments du jeu à différents niveaux de qualités. Il s’agit d’une technologie déjà implémentée dans le jeu Wolfenstein: Youngblood, propulsé par l’API Vulkan. Cela a permis à NVIDIA d’augmenter les performances en jeu de pas moins de 15%, ce qui est un gain intéressant. En effet, cette technologie n’a pas d’impact visuel sur les graphismes. Et celle-ci étant intégrée à la nouvelle API DirectX 12, de nombreux jeux pourraient en profiter également, que ce soit sur PC ou consoles de salons.

« DirectX 12 Ultimate va accélérer l’adoption de fonctionnalités graphiques de pointe dans les jeux, car les plateformes de développement ne sont pas fragmentées. Avec DirectX 12 Ultimate, je sais que je peux adopter immédiatement de nouvelles fonctionnalités graphiques et qu’elles fonctionneront dans les jeux PC et Xbox. Nous expérimentons déjà DirectX 12 Ultimate pour Rogue Company, qui sera lancé en 2020. »

Chris Larson – COO, Hi-Rez Studios et GM / EP de Rogue Company

Pour réaliser cela, les pixels difficilement visibles et ceux qui changent ou se mettent à jour rarement seront simplement rendus moins rapidement. Par exemple un pixel noir dans une ombre, visuellement on ne peut pas le voir si celui-ci est rendu (ombré) moins rapidement. De ce fait, la charge de travail du GPU est moins importante et nous gagnons donc en performances.

Pour donner un exemple concret, on va analyser l’image ci-dessous. la voiture, le ciel et le feuillage ont été ombrés à plein régime (shaded at full rate) pour conserver les détails fins (les pixels bleus). La zone à côté de la voiture a été ombrée une fois tous les quatre pixels (la couleur verte), et la route vers la périphérie extrême gauche et droite a été ombragée une fois tous les huit pixels (la couleur jaune). En bref, les zones floues dues à la vitesse sont difficiles à percevoir par les joueurs, donc le taux d’ombrage peut être diminué sans que cela ne se remarque et sans affecter la qualité d’image. Mais en augmentant les FPS.

Mesh Shaders

Le Mesh Shaders est, grossièrement, une technologie qui va simplement calculer le nombre de triangles à afficher selon la distance à laquelle l’objet se trouve de 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 procédé soulage donc le processeur en ne calculant que ce qui est utile et cela permet donc de gagner en performances. En effet, pourquoi afficher dans la meilleure qualité possible un objet qui est loin et dont on ne peut voir la différence entre une qualité haute et moins haute ?

Voici une vidéo de la démo Asteroids pour l’exemple. Les Mesh Shaders rendent et ajustent dynamiquement les détails de jusqu’à 350.000 astéroïdes individuels avec un niveau de détails géométriques et de performances sous-pixel qui serait autrement impossibles à atteindre.

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

Sampler Feedback

Sampler Feedback va permettre tout comme Variable Rate Shading de réduire la charge imposé au GPU et ainsi permettre d’accroître les performances globales de ceux-ci. Texture Space Shading est en charge de l’activer dans l’architecture GeForce RTX.

« En tant que développeur, une seule API pour PC et Xbox est une aubaine pour mon entreprise. si mes programmeurs connaissent  DirectX 12 Ultimate, ils peuvent coder pour pc et console« 

Koen Deetman, PDG et directeur de jeu, KeokeN Interactive

Cette petite phrase lancée par le PDG de KeokeN Interactive n’est pas anodine. Elle montre bien tout l’intérêt que va apporter DirectX 12 Ultimate dans le développement des jeux principalement.

Les jeux d’aujourd’hui n’effectuent que très peu de calculs avant l’affichage de l’image à l’écran sauf dans le cas de l’utilisation de l’anti-aliasing temporel, NVIDIA DLSS et la technique de post-traitement occasionnelle. Lorsqu’une scène s’affiche à l’écran, peu de changement se fait (comme dans le monde réel). Effectivement, du point de vue de l’observateur le principal changement va surtout être le point de vue (la où vous vous placez pour observer votre scène). Certains éléments vont changer progressivement en fonction de votre déplacement dans l’espace, des ombres peuvent apparaître, des reflets ou encore des objets mats devenir brillant. Si chaque scène devait être recalculée entièrement cela serait une grande perte de puissance et de temps pour le GPU. Un objet statique tel qu’un poteau téléphonique en bois n’évolue que très peu selon comment vous vous placez pour l’observer.

Avec le Sampler Feedback, il va être possible d’ajouter plus d’effets à ces objets (environ toutes les trois images, voire moins) et ainsi réutiliser les texels (couleur de l’objet) déjà calculées dans l’image précédentes. Le Ray Tracing utilise déjà cette technologie notamment dans les scènes d’éclairage globales qui est très coûteux en ressources.

Anton Yudintsev, PDG  de Gaijin Entertainment a déclaré aussi au sujet de DirectX 12 Ultimate que :

« En investissant dans des fonctionnalités graphiques de nouvelle génération à l’aide de Directx 12 ultimate, nous savons que notre travail profitera aux joueurs sur PC et aux futures consoles et le jeu ressemblera à ce dont nous rêvions« 

C’est toute la communauté de développeurs qui va pouvoir profiter de cette nouvelle version de l’API, qui va nettement améliorer l’expérience vidéoludique. Dans la version actuelle de Windows 10, le DirectX Ray Tracing et Variable Rate Shading sont déjà pris en charge. La prochaine mise à jour de Windows 10 « 20H1 » va permettre d’inclure la prise en charge de DirectX pour le Mesh Shading, le Sampler Feddback mais également la version DXR 1.1 de NVIDIA qui se tient prête pour cette sortie avec la prise en charge de tous les pilotes ayant attrait aux nouvelles fonctionnalités de DirectX 12 Ultimate. Vous pouvez en découvrir plus sur cette technologie via le un article de Nvidia par ici.

Et AMD dans tout ça ?

AMD a annoncé que sa prochaine génération de cartes graphiques basées sur l’architecture RDNA2 sera compatible avec cette API DirectX 12. Ce qui semble logique puisque les futures consoles PlayStation 5 et Xbox Series X le seront aussi et sont basées sur des CPU et GPU de chez AMD.

« Microsoft et AMD ont travaillé en étroite collaboration sur le développement de l’ensemble de fonctionnalités DirectX 12 Ultimate pour garantir une expérience inégalée avec l’architecture AMD RDNA 2« 

Bryan Langley, responsable du programme Graphics Group, Microsoft