微軟發布DX12終極版全麵光追時代要跑步到來

由於陌生名詞有許多，怕大家沒耐心看完，簡述本文核心意思：隻要你的硬件、係統和遊戲能夠支持DX12終極版，你的遊戲畫麵會更好，更逼真。同時也可能是微軟XBOX新機的殺手鐧，追趕索尼PS的大利器。

[PConline 雜談]近日，微軟正式發布了全新的API DX12終極版（DirectX 12 Ultimate），在DirectX 12_1的基礎上位玩家們帶來了全新的光線追蹤（DirectX Raytracing 1.1）、可變速率著色（VRS）、網狀/網格著色器（Mesh）和采樣器反饋（Sampler Feedback）等新特性。

按照慣例，每一代DX都會預製在新一代Windows版本上：DX9對應Windows XP、DX12對應Windows10等，每一代DX的應用都會對推動各種多媒體應用的新特性發揮重要作用，尤其是對於PC遊戲來說，每一代DX的特性都是未來數年內主流遊戲技術發展的風向標。

在DX被應用在Xbox平台後，開始打破PC平台和遊戲主機平台之間的界限，除了降低開發人員的移植成本外，可以更加有效地促進各種遊戲效果新特性的普及，DX12終極版也將應用在XBox Seires X上，而作為最高最高的核心技術光線追蹤，也將隨著新一世代遊戲主機的發布而插上快速普及的翅膀。

下麵，我們就一起來看看光線追蹤的現狀和DX12終極版對光追技術大規模普及的意義。

光線追蹤：從質疑到真香

英偉達（NVIDIA）在Gamescom2018大會上公布圖靈（Turing）架構顯卡後，原本在電影後期大規模使用的光線追蹤就成為遊戲領域最受關注的新技術，但由於需要專門的RT Core單元支持，隻有英偉達的RTX係列顯卡可以實現實時光線追蹤渲染，加上初期支持光追的遊戲數量不多，光追技術的發展曾經不被人看好。

實時光線追蹤技術的最大意義是明顯提高遊戲中的光影效果，從而提供更佳的遊戲畫質，部分玩家一度認為光線追蹤其實隻是一個傳統光效換個馬甲的“營銷套路”。

但實際上，RT光追比傳統提前渲染好的光線效果更為複雜，由於是根據光源位置進行實時物理渲染，玩家可以在遊戲中獲得更接近真實世界的交互體驗，舉個簡單的例子，在使用GPU光柵化技術時，我們在鏡麵或者水麵看到的鏡像都是提前渲染好的，但如果能使用光線追蹤，你可以看到與現實世界一致的光線反射，看到的都是該場景下各個物體實時反射的畫麵，除了畫麵效果外也提供了更大的交互可能。

與光線追蹤技術在電影工業屆二十多年前就開始發展的道路相似，隨著硬件的跟進，特別是RTX2060這種“實惠”產品的出現，加上前期優化不足的3A大作紛紛通過補丁大幅度提高運算效能，配合DLSS（深度學習超級采樣）抗鋸齒的使用，光線追蹤進入到一個真正“能玩”的階段，肉眼可見的畫麵提升加上入門門檻的降低，已經有越來越多人選擇升級硬件來體驗這項新技術。

DirectX 12終極版：讓開發商的開發門檻降低

踏入2020年，光線追蹤的硬件價格門檻已經被RTX2060拉到接近2000元，在英偉達的雞血驅動和各個遊戲的優化補丁加持下，現在的RTX2060已經可以獲得接近初期RTX2080的光追遊戲體驗，加上XBox Seires X和PS5兩款次時代主機先後官宣支持光線追蹤技術，雖然還有一定門檻，但硬件顯然已經不是製約光追技術普及的最大門檻。

相較之下，遊戲數量不足才是製約光線追蹤普及的最大因素，能用上該技術的遊戲基本出自大型開發商之手，雖然保證了最終呈現效果的質量，但由於遊戲類型和數量的限製，加上不開啟光追的前提下這些遊戲本身也有相當不俗的畫質表現，光線追蹤自然還無法成為玩家們的剛需。

而對於開發商來說，由於現在市麵上支持光線追蹤的遊戲平台隻有使用RTX顯卡的Windows主機，如今Steam上最熱門的顯卡還是GTX1060，在遊戲開發中加入對光追的支持邊際收益並不高，除此之外，光追在開發技術上的優化不足也提高了開發成本。

目前能完整支持DX12終極版的顯卡：RTX全係列

恭喜RTX顯卡用戶，目前在售顯卡中隻有圖靈架構的RTX顯卡能夠完整支持DX12終極版的全部新特性，因為RTX GPU本身就是圍繞著新API的技術指標而設計的。AMD則很可能需要到RDN2架構的顯卡才能完全支持。

當前的光追技術是微軟在2018年為DirectX 12引入的DirectX Raytracing（DXR1.0），該版本的DXR在軟件特性上的支持還比較基礎，它更多是圍繞著英偉達圖靈架構的硬件特性來設計，並沒有從遊戲開發者角度去考慮如何實現光追，軟件設計上也不夠成熟，這也導致了開發者們目前仍需不斷通過補丁來優化遊戲體驗。

微軟在DirectX 12 Ultimate上的DXR1.1版本，加入了允許GPU直接調用光追、按需加載光線追蹤著色器和內聯光線追蹤這三個重大改進，在提高光追效果的運行效率的同時也降低了開發者的開發難度。

允許GPU直接調用光追：跑在GPU上麵的著色器在DXR1.1中可以直接調用光線追蹤，而無需通過CPU來調用，這項功能有效提高自適應光線追蹤場景的硬件運行效率，尤其是在需要利用著色器實現剔除、排序、分類和細化等操作的複雜場景中，今後的光線追蹤工作可以直接在GPU內部完成，這也簡化了開發者們調用光追效果所需要完成的流程。

按需加載光線追蹤著色器：當玩家在遊戲場景中移動自身位置、遊戲內物件改變位置狀態的過程中，流動引擎可以根據此時的實際場景需求來加載新的光線追蹤著色器，減少不必要的渲染資源，從而提高處理過程的效率。

內聯光線追蹤（Inline Raytracing）：作為目前基於動態著色器實現光線追蹤的一種替代形式，大致可以理解為是一種經過簡化的光線追蹤，開發者在內聯光線追蹤過程中將擁有有更大的控製權，並且可以在包括計算著色和像素著色階段的任意著色階段調用它，搭配基於動態著色器的傳統光線追蹤進行混合使用，可以更好地平衡性能表現與運行效果。

這三項技術由微軟、英偉達和AMD一同研發完成，經過一年多的打磨，DXR1.1在軟硬件結合和技術成熟度上相較DXR1.0都有了較大的進步，除此之外，DX12終極版還擁有可變速率著色（VRS）、網狀/網格著色器（Mesh）和采樣器反饋（Sampler Feedback）等新特性，遊戲開發者將可以利用這些新特性更好地開發支持光追的遊戲。

DX12終極版的優化方向是提高開發者對硬件的控製力和提高總體計算效率，將首發搭載在Windows 10Version2004當中，也將集成在Xbox Series X這款次世代主機的係統底層，英偉達現有的RTX係列顯卡和AMD年底推出的RDNA2架構將完整支持這些新特性，這對遊戲開發者來說無疑是個好消息。

從本世代（PS4、Xbox One）開始，微軟和索尼在硬件層麵（均采用x86架構）與PC已經變得非常類似，這種趨勢降低了主機和PC遊戲的跨平台成本，軟件技術上的應用也更加同步，遊戲開發者們可以同時為多個平台開發遊戲，在新技術上的應用成本也變得更低，這也是這次DX12 Ultimate發布對光線追蹤技術普及最重要的意義。

主機遊戲是絕大部分遊戲開發商們利潤空間最大的市場，也引領著遊戲技術的發展，它或許不是新技術最早的采用者，但優化更佳的軟硬件可以讓它更好地使用各種新技術，DX12終極版在軟件層麵上對光追的優化和以此讓主機加入對光追技術的支持，給使用該技術的遊戲開發商們吃下了一顆定心丸：支持光線追蹤的遊戲硬件將會大幅增加，開發難度也大幅降低。

軟件開發層麵上的優化除了可以降低大型開發商們的開發成本，也為獨立開發者使用這項新技術提供更多可能，不一定要3A大作才需要光追，《我的世界》使用光追效果後畫麵脫胎換骨的驚豔效果證明了光追技術擁有非常廣闊的應用前景，雖然光追技術肯定需要EA、暴雪和育碧等大廠來推動，但是數量更多的小型開發商更能推動該技術的大規模普及。

DX12終極版會加速光線追蹤的普及

參考曆代DirectX的普及過程，光線追蹤技術在硬件層麵上的大規模普及幾乎是板上釘釘的事情，而DX12終極版在軟件層麵上實打實的優化，讓開發者可以更輕易地通過光追技術獲得立竿見影的遊戲品質提高，肯定有更多遊戲開發者願意在自己的作品中加入對光線追蹤的支持，這個軟件底層的更新最終將轉化為遊戲數量的大提升，也將大大加快光追技術從硬件到遊戲內容全麵普的速度。

微軟XBOX會否借光線追蹤彎道超車？

DX12是微軟自家的API，而且XBOX與PC的互通性也是有目共睹的了，本次DX12終極版的大改動無疑會給XBOX平台增加不少優勢，至少移植/開發光線追蹤新遊戲的成本和難度都將遠低於PS平台，微軟的這一殺手鐧，會否動搖索尼PS的地位呢？

走慢一步的A卡還能追趕嗎？

在英偉達力推RTX之後不久，在一次媒體溝通會中，AMD的技術事業部工程研發高級副總裁David Wang表示過，AMD也是有做光線追蹤的技術部署的，但目前的技術未夠成熟、體驗也還不足夠好（當時N卡確實掉幀厲害，但目前已經好很多了），成熟之後也會馬上跟進。

目前來看，英偉達貌似已經在逐步克服光追裏的難題了，但不知道是否已經到了AMD認為足夠成熟的時間節點呢？但如果現在還不交卷的話，AMD會不會繼續被拉大差距呢？這個可能要等RDNA2架構的新卡出來，我們才知道答案了。