Microsoft hat am 18. März 2019 Variable Rate Shading (VRS) für DirectX 12 vorgestellt. Die Programmierschnittstelle lässt Entwickler die Schattierungsrate gezielt über die Bildfläche steuern. So spart man Rechenleistung dort, wo eine geringere Rate die wahrgenommene Bildqualität kaum mindert. Technisch trennt VRS die Rate, mit der Pixel-Shader laufen, von der Auflösung des Rendertargets. Statt jeden Pixel einzeln zu berechnen, deckt ein einziger Shader-Aufruf einen Block wie 2×2 ab. Detailreiche Bereiche bleiben bei der vollen 1×1-Rate. Die volle Doku zu DirectX 12 liegt im Developer Blog.

Zwei Hardware-Tiers und Steuerung über Combiner

Die Spezifikation kennt zwei Stufen. Tier 1 legt die Schattierungsrate pro Draw Call fest, verschiedene Zeichenaufrufe können also mit verschiedenen Raten arbeiten. Tier 2 baut darauf auf und erlaubt eine feinere Steuerung schon innerhalb eines einzelnen Draw Calls: zum einen pro Primitiv, zum anderen über ein Screenspace-Bild, das die Rate für einzelne Bildschirmregionen vorgibt. Damit funktionieren Verfahren wie foveales Rendering oder die kantenbasierte Erhaltung der Bildschärfe. Die einzelnen Quellen der Schattierungsrate lassen sich über sogenannte Combiner verrechnen, sodass Angaben pro Draw, pro Primitiv und per Screenspace-Bild zusammenwirken. Für die Analyse zeichnet PIX on Windows VRS-Aufrufe auf, gibt sie wieder und stellt die wirksame Schattierungsrate dar. Bei der Hardware nennt Microsoft verfügbare NVIDIA-Chips sowie die kommenden Intel-Prozessoren der Generation Gen11.

Firaxis-Demo zu Civilization VI auf der GDC 2019

Als praktisches Beispiel führt der Beitrag eine Integration von Firaxis Games in Civilization VI an. In einer Szene, gemessen auf einer GeForce RTX 2060 in 4K mit einer Ausgangsleistung von rund 53 Bildern pro Sekunde, holte die Tier-1-Implementierung etwa 20 Prozent mehr Bildrate heraus. Die Tier-2-Variante schaffte rund 14 Prozent, dafür blieb laut Microsoft die Bildqualität besser erhalten. Bei Tier 1 liefen Terrain und Wasser mit der Rate 2×2, während kleinere Objekte wie Fahrzeuge, Gebäude und die Benutzeroberfläche bei 1×1 blieben. Weitere technische Details kündigte Microsoft für gesponserte Sessions auf der Game Developers Conference 2019 an. Die vollständigen Spezifikationen und Codebeispiele finden sich im verlinkten DirectX Developer Blog.