На что влияет директ икс в играх

Что такое DirectX и как он работает

Что такое DirectX

DirectX – совокупность средств (библиотек), которые позволяют программам, в основном компьютерным играм, получать прямой доступ к аппаратным возможностям видеокарты. Это значит, что вся мощь графического чипа может быть использована максимально эффективно, с минимальными задержками и потерями. Такой подход позволяет отрисовывать очень красивую картинку, а значит, разработчики могут создавать более сложную графику. Особенно заметна работа DirectX при добавлении в сцену реалистичных эффектов, таких как дым или туман, взрывы, брызги воды, отражения объектов на различных поверхностях.

Версии DirectX

От редакции к редакции, вместе с аппаратной поддержкой, растут возможности по воспроизведению сложных графических проектов. Повышается детализация мелких объектов, травы, волос, реалистичность теней, снега, воды и многого другого. Даже одна и та же игра может выглядеть по-разному, в зависимости от свежести DX.

Отличия заметны, хоть и не кардинальные. Если игрушка была написана под DX9, то изменения с переходом на новую версию будут минимальными.

На основании сказанного выше можно сделать вывод, что на самом деле, новый DirectX как таковой, слабо влияет на качество картинки, он только позволяет сделать ее лучше и реалистичнее в новых проектах или их модификациях. Каждая новая версия библиотек дает разработчикам возможность добавлять в игры больше визуальной составляющей, не повышая нагрузку на железо, то есть, без снижения производительности. Правда, это не всегда работает так, как было задумано, но оставим это на совести программистов.

Файлы

Файлы DirectX представляют собой документы с расширением dll и располагаются в подпапке «SysWOW64» («System32» для 32-битных систем) системной директории «Windows». Например, d3dx9_36.dll.

Кроме того, модифицированные библиотеки могут поставляться вместе с игрой и находиться в соответствующей папке. Это делается для минимизации проблем с совместимостью версий. Отсутствие необходимых файлов в системе может приводить к ошибкам в играх или вовсе к невозможности их запуска.

Поддержка DirectX графическими адаптерами и ОС

Максимальная поддерживаемая версия компонентов DX зависит от поколения видеокарты — чем новее модель, тем моложе редакция.

Во всех операционных системах Windows уже встроены необходимые библиотеки, и их версия зависит от того, какая ОС используется. В Windows XP может быть установлен DirectX не новее 9.0с, в семерке – 11 и неполная редакция 11.1, в восьмерке – 11.1, в Windows 8.1 – 11.2, в десятке – 11.3 и 12.

Заключение

В рамках данной статьи мы познакомились с DirectX и узнали, для чего нужны эти компоненты. Именно DX позволяет нам наслаждаться любимыми играми с великолепной картинкой и визуальными эффектами, при этом практически не снижая плавность и комфортность геймплея.

Помимо этой статьи, на сайте еще 12493 инструкций.
Добавьте сайт Lumpics.ru в закладки (CTRL+D) и мы точно еще пригодимся вам.

Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.

Источник

Количество “нужных” ядер процессора в dx9 dx11 dx12 в играх на ПК

Для правильного понимания обзора (по простому – чтоб «каши» в голове не было) внесем ясность в некоторые понятия которые используются в тексте.

Центра́льный проце́ссор (ЦП; также центра́льное проце́ссорное устро́йство — ЦПУ; англ. central processing unit, CPU, дословно — центральное обрабатывающее устройство) — электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором.

Многопото́чность — свойство платформы (например, операционной системы, виртуальной машины и т. д.) или приложения (в нашем случае – ИГРОВОГО ПРИЛОЖЕНИЯ), состоящее в том, что процесс, порождённый в операционной системе, может состоять из нескольких потоков, выполняющихся «параллельно», то есть без предписанного порядка во времени. При выполнении некоторых задач такое разделение может достичь более эффективного использования ресурсов вычислительной машины.

DirectX (от англ. direct — прямой, непосредственный, произносится как «Директ Икс» — это набор API, разработанных для решения задач, связанных с программированием под Microsoft Windows. Наиболее широко используется при написании компьютерных игр. Пакет средств разработки DirectX под Microsoft Windows бесплатно доступен на сайте Microsoft. Зачастую обновлённые версии DirectX поставляются вместе с игровыми приложениями.

Разобравшись с базовыми понятиями перейдем к самому обзору.

DirectX 9

Основной период использования данногоAPI в игровых приложениях 2003-2010г.

DirectX 11

Основным новшеством в данном API (работает на Win 7\8.1) применительно к ЦП было то, что игровые приложения могли использовать несколько заранее заданных потоков для своей работы, причем поток не был физически привязан к определенному ядру процессора. Что дало возможность полностью использовать возможности появившихся у игроков в широких массах 4х ядерных процессоров. Обычно количество потоков в играх на DX11 равно 4м (в некоторых случаях 3 или 2).

Это подтверждают результаты приведенные мной в статье:

Аналогичные результаты были получены тестерами тут:

Связано это с тем что на начало 2010г процессоров с количеством ядер более 4х в настольных игровых системах практически не было (что по статистике Steam верно и по сей день):

Основной период использования данногоAPI в игровых приложениях – примерно 2010-2020г.

DirectX 12

Теперь рассмотрим что тормозит внедрениеDX12 «широкие массы». Факторов тут много.

– Большинство видеокарт (на момент написания текста) находящихся у игроков не дают преимущества в скорости работы в DX12 по сравнению с DX11, и мало того – в DX11 они работают стабильней и быстрей. Это касается ВСЕХ поколений видеокарт Nvidia кроме последнего 10ого и поколений ниже HD 7000 у AMD (там вообще поддержки DX12 ниже 7000й серии нет). То что у АМД поколений карт с нормальной поддержкой DX12 больше прибавляет радости в жизни только тем кто их «юзает» – тк АМД «держит» только 20-25% рынка игровых видеокарт погоды это особо не делает. Ситуация изменится когда 10е и следующее 11е поколение видеокарт «зеленых» начнет доминировать в количестве над старыми решениями – процесс этот идет но когда это случится – точно не известно.

– Так же влияют тенденции «современного игростроя». ВСЕ игры класса ААА по срокам исполнения находятся в диапазоне 3-5 лет (а кто и поболе). Мало того – на рынке на данный момент доминируют серии игр, в которых игроделы постоянно используют старые «допиленные» наработки с предыдущей части игры. А код под DX12 для поддержки всех его преимуществ нужно писать « с нуля». Так же – ТОЛЬКО В КОНЦЕ 2015\НАЧАЛЕ 2016 года игровая индустрия «избавилась» от майнстрима игр у которых все еще была DX9 поддержка. Из этого следуют выводы – на ближайшие год-два массового перехода на DX12 в играх – 100% не ожидается.

– «Приставочный тормоз». К великому сожалению игроков на ПК очень многие игры на данной платформе появляются методом портирования с консолей. Обычно сейчас на ПК портируют игры с Х-BОХ ONE которая работает под управлением API очень схожим с DX11 на ПК. И поэтому пока не выйдет новое поколения приставок с букой Хы от мелкомягких (осень 2017г) которые по неподтвержденный информации работают на API аналогичном DX12, ждать кроссплатформеных игр на ПК с нормальным DX12 вообще не стоит.

– Windows 10. Планы по тотальному захвату рынка этой системой оказались у Мелкомягких полностью провальные. Более 30% игроков (на рабочих станциях процент еще выше) так и не перешли на нее по разным причинам. Поэтому изготовители игр стремясь охватить весь диапазон играющих на ПК до сих пор 100% поддерживают Win7\8.1 х64 (и соответственно DX11) в своих программах. Пара-тройка игр из магазина Мелкомякгих «only DX12» роли не сыграло.

Исходя из вышесказанного – на данный момент для игр еще не менее 1-2х лет самым актуальным будетAPIDX11 – и соответственно процессор к количеством ядер равным четырем.

Источник

Зачем каждая новая игра повторно устанавливает свою версию DirectX

DirectX входит в состав Microsoft Windows. Это группа интерфейсов API (интерфейсов прикладного программирования), которые разработчики могут использовать для 3D-графики, видео, мультимедиа, звука и функций геймпада в Windows. Многие игры в Windows используют Direct3 DirectX для графики. Если они этого не делают, они используют межплатформенные OpenGL или API Vulkan. Другие неигровые приложения могут использовать DirectX для таких функций, как 3D-графика.

Windows 7 включает DirectX 11, а Windows 10 – DirectX 12. Когда разработчики разрабатывают игры, они выбирают версии DirectX, которые хотят использовать. Например, игра, написанная только для DirectX 11, не будет работать в Windows XP, где последней версией является DirectX 9.

Если он включен в Windows, почему игры устанавливают его

Если DirectX является частью Windows, почему игры устанавливают свою версию? Короткий ответ заключается в том, что в версиях DirectX царит беспорядок.

Не существует единой библиотеки DirectX Direct3D, от которой зависели бы все игры, или даже нескольких библиотек. Разработчики игр должны ориентироваться на точную версию вспомогательной библиотеки Direct3D. Более поздняя версия библиотеки не может быть использована. Например, если разработчик игры нацелил свою игру на d3ddx10_40.dll, игра не может использовать d3ddx10_41.dll. Требуется версия 40, и подойдёт только этот файл.

Эти файлы находятся в папке C:\Windows\System32 в 64-разрядной системе, а 32-разрядные библиотеки расположены в C: \ Windows \ SysWOW64.

Даже если вы запустили последний установщик DirectX, нет никакой гарантии, что он установит все старые небольшие версии библиотек DirectX в вашей системе. Microsoft также решила не связывать эти файлы библиотеки Direct3D с самой Windows. Даже библиотеки Direct3D, созданные до выпуска Windows 10, например, не все включены в Windows 10. Они должны быть установлены приложением, которое в них нуждается. Как отмечает Microsoft в документации, предназначенной для разработчиков игр, «Windows Update и Service Packs не предоставляют никаких дополнительных компонентов DirectX».

Это также усложняется тем, что 32-разрядные игры нуждаются в 32-битных версиях файлах библиотеки, а для 64-разрядных игр требуется 64-разрядная библиотека.

Это похоже на ситуацию с библиотеками Microsoft Visual C++ Redistributable. Различные приложения зависят от разных версий библиотек, и вам нужно установить много разных версий.

Почему каждая игра должна переустанавливать DirectX

Следовательно, каждая игра должна установить точную младшую версию библиотек DirectX, в которой она нуждается. Но если вы уже установили определенную версию библиотеки DirectX один раз, то, конечно, игре не нужно запускать установщик DirectX – правильно?

Неправильно! Для игр нет возможности легко проверить, установлены ли нужные библиотеки DirectX. Как отмечает сайт поддержки Steam, установщик Microsoft DirectX является единственным официально поддерживаемым способом проверки правильности установленных файлов DirectX. Игры запускают установщик DirectX часто в фоновом режиме, который устанавливает все необходимые библиотеки и устраняет любые проблемы в системе.

Конечно, не все игры должны запускать установщик DirectX при первом запуске. Для игр, которые используют OpenGL или Vulkan, а не Direct3D DirectX, его не нужно запускать. Некоторые игры также зависят только от основных версий DirectX, таких как DirectX 11, 10 или 9, и не нужно вызывать установщик DirectX, потому что они не используют ни одну из вспомогательных библиотек.

Можно ли удалить библиотеки DirectX

Вы не должны удалять любую из библиотек DirectX в папке System32 или SysWOW64. Если они присутствуют в вашей системе, это связано с тем, что игра или другое приложение, которое вы установили, нуждались в них. Если вы начнете удалять файлы библиотеки, приложения перестанут работать. Невозможно реально определить, какие файлы библиотеки DirectX необходимы для игр в вашей системе, поэтому нет способа узнать, какие из них безопасны для удаления.

Оставьте их! Существует причина, по которой не существует официального способа удаления этих файлов библиотеки. Они не будут вызывать никаких проблем в вашей системе и будут использоваться только теми приложениями, которые их требуют.

Если вы действительно отчаянно пытаетесь очистить эти старые библиотеки, вам лучше переустановить Windows, чтобы получить новую систему вместо случайного удаления файлов библиотек. Но они снова начнут появляться после установки игр. Не беспокойтесь об этом!

Что делать, если у меня проблемы с DirectX

Если при попытке запуска или установки игры появляется сообщение об ошибке, связанное с DirectX, возможно, установщик игры не запускает входящий в комплект дистрибутив DirectX. Однако, бесполезно загружать установщик DirectX с веб-сайта Microsoft, так как вам нужно запустить установщик, который требует сама игра.

Источник

Железный эксперимент: DirectX 12 против DirectX 11

На словах у Microsoft все просто великолепно. DirectX 12 дает программисту полный доступ к комплектующим компьютера. «Полный доступ к ресурсам железа» способствует лучшей оптимизации игр. Если это интересно разработчику, конечно же. А «улучшенная оптимизация» — это рациональное использование системных требований. Цепочка ясная и логичная. По идее, все должны быть в плюсе. Разработчики реализуют свой творческий потенциал и обзаведутся любовью (и денежками) геймеров. Игроки получат качественный продукт без серьезных затрат на покупку очень мощного компьютерного железа.

30 сентября 2016 года DirectX исполнится 21 год. Но только в 12-й версии Microsoft решила перейти к низкоуровневому программированию.

Я уже высказывал свое мнение относительно DirectX 12. В последнее время среди компьютерных (и консольных тоже) игр присутствует слишком много низкокачественного продукта. Халтурят все, даже так называемые ААА-проекты то и дело щупают дно. Складывается впечатление, что разработчики вообще не утруждают себя тестированием и оптимизацией своей продукции. Либо бешеные дедлайны маркетологов заставляют программистов выпускать в продажу откровенно сырой продукт. В результате качество графики в компьютерных играх за последние пару лет кардинальным образом не увеличилось. Чего не скажешь о системных требованиях. Купить видеокарту за 650 долларов США, чтобы не получить 60 кадров в секунду в разрешении Full HD — это уж слишком, знаете ли! Выход видеокарт Polaris и Pascal отчасти исправит эту ситуацию, ведь откровенно устаревший 28-нанометровый техпроцесс используется вот уже целых пять лет. Переход на 16-нанометровые «рельсы» даст серьезный толчок в плане быстродействия. В сложившейся ситуации помочь должен и DirectX 12. Конвейер заработал, в марте поддержкой нового API обзавелись достаточно культовые франшизы про «Агента 47» и расхитительницу гробниц Лару Крофт.

Железный эксперимент: DirectX 12 против DirectX 11

Коротко o DirectX 12

Про основную «фишку» DirectX 12 я написал. Низкоуровневый API снижает уровень абстрагирования оборудования. Подробно про двенадцатую версию детища Microsoft мы уже писали. Не вижу смысла повторяться. Возможности DirectX 12 в «вакууме» наглядно демонстрирует специальный тестовый пакет бенчмарка 3DMark. Согласно результатам, эффективность низкоуровневых API (не забываем про Mantle и Vulkan) выше минимум на порядок. Все очень просто: DirectX 11 накладывает ограничения на количество команд отрисовки центрального процессора. Но будем честны: 3DMark — это всего лишь 3DMark. Цифры красивые, однако с реальностью никак не соотносятся.

Сравнение производительности DirectX 11 и DirectX 12 в 3DMark

DirectX 12 поддерживается всеми современными видеокартами, но есть один нюанс. API разделен на три уровня: DirectX 12 API, DirectX 12 _ 0 и DirectX 12 _ 1. Начальную версию интерфейса поддерживают все графические чипы AMD и NVIDIA, выпущенные по 28-нанометровому техпроцессу, а также линейка адапетров GeForce 400/500 поколения Fermi. А вот дальше начинаются расхождения. Список поколений 3D-ускорителей занесен в сводную таблицу. Под видеокартами Maxwell 1-го поколения подразумеваются адаптеры GeForce GTX 750/750 Ti.

DirectX 12 работает только с Windows 10. Маркетинг чистой воды, нацелен на увеличение числа пользователей этой ОС. Можно ли этому противостоять? Можно, но только при продвижении другого API. Например, Vulkan.

DirectX 12 работает только в среде Windows 10.

Список игр, поддерживающих DirectX 12, заметно увеличился. В этом материале мы рассмотрим HITMAN, Rise of the Tomb Raider и Ashes of the Singularity. Эти игры поддерживают и DirectX 11, и DirectX 12. Две из них вышли совсем недавно. Ashes of the Singularity все еще находится на стадии beta-тестирования. Эксклюзивно для Windows 10 вышла ремастеринг-версия культовой Gears of War. Совсем скоро появятся игры ААА-класса: Deus Ex: Mankind Divided, Forza Motorsport 6 Apex и Quantum Break. На только что прошедшей выставке GDC представили движок CryEngine V. Отныне все Xbox-эксклюзивы будут выходить в том числе и на ПК. Но только исключительно под Windows 10. Спасибо новой стратегии Microsoft.

Качество

Как я уже говорил, DirectX 12 разработан для более качественной оптимизации под современное железо. Технологии Tiled Resources, Typed UAV и Bind, входящие в состав этого API, существенно (на бумаге) экономят ресурс видеопамяти и ориентируют API на использование большего числа ядер центрального процессора. Принцип консервативной растеризации ускоряет расчет теней и фильтра MSAA. Логично, что оптимизация приведет и к улучшению качества графики, но самое главное — это все же увеличение стабильности и быстродействия.

DirectX 12 — это не про качество.

Игра про «Агента 47» сразу же получила поддержку DirectX 12. Клиент включает встроенный бенчмарк. Он заметно облегчает процесс тестирования, но некоторые коллеги отмечают, что в игре есть локации, которые сильнее нагружают систему, нежели подготовленный разработчиком скрипт. Rise of the Tomb Raider обзавелась поддержкой нового API при помощи патча. Игра также обзавелась встроенным бенчмарком.

Источник

DirectX 11 против DirectX 12: практическая польза от новой версии графического API

Оглавление

Немного теории

Для начала повторим вкратце основы о DirectX 12 из всего того, что мы рассказывали вам в своих многочисленных обзорах. Графические API обновляются довольно редко, и до сих пор большинство игр использует еще Direct3D 11 (D3D11 для краткости), которому уже больше 10 лет. Но все чаще игровые разработчики начинают использовать Direct3D 12 и Vulkan, которые появились после активного продвижения собственного API Mantle компанией AMD. Указанные API используют схожий подход по улучшению эффективности использования графических процессоров, но являются универсальными для всех современных GPU. В рамках сегодняшнего обзора мы не будем рассматривать Vulkan, но в целом этот API очень схож с D3D12 в своей основе.

Увы, при всех преимуществах новой версии DirectX, темп освоения новых возможностей разработчиками не так высок, как бы всем хотелось. До сих пор чаще всего используется DirectX 11 в виде основного API, и лишь при поддержке производителей GPU (в основном — AMD, по понятным причинам) они все же продавливаются в игры. Сначала поддержка Direct3D 12 во многих играх появлялась в экспериментальном виде, как проба пера, и частенько она не давала прироста производительности вообще, или он был крайне незначительный.

Если попытаться очень вкратце описать преимущества нового API, то главные его нововведения заключаются в асинхронных вычислениях, о которых мы поговорим ниже, и сниженной нагрузке на CPU из-за более быстрой подготовки вызовов функций отрисовки draw calls (команды, результатом которых является отрисовка полигональной сетки с соответствующими атрибутами). Каждый объект и персонаж в кадре требует исполнения нескольких таких функций отрисовки, и при большом их количестве в D3D11 довольно сильно загружается работой центральный процессор системы.

Кое-какую работу по оптимизации этой работы делает видеодрайвер (и у Nvidia он весьма эффективен, а вот D3D11-драйвер AMD справляется с оптимизацией похуже), но в любом случае, более быстрая подготовка вызовов draw calls в D3D12 может значительно снизить загрузку CPU и время простоя GPU, и в результате мы получим более высокую частоту кадров или возможность отрисовки большего количества геометрии при прочих равных. Многопоточная оптимизация для CPU в условиях D3D12 также работает куда более эффективно.

Так происходит потому, что прослойка API при управлении работой графического процессора в D3D12 стала значительно тоньше, и определенная работа была переложена с API на игровой движок, в том числе и менеджмент ресурсов. С одной стороны, это улучшает возможности по оптимизации производительности под конкретные запросы игры, с другой — увеличивает требования к знаниям и способностям игровых программистов. В случае D3D12 им приходится заниматься широким кругом задач, которыми они с D3D11 вообще не занимались. Учет особенностей разных графических архитектур и менеджмент ресурсов у всех получается по-разному, поэтому толк от D3D12 на практике есть не всегда.

Также в D3D12 были внедрены и некоторые дополнительные функции, о которых мы многократно рассказывали в своих материалах, посвященных новым графическим процессорам: консервативная растеризация, тайловые ресурсы, Raster Order Views, переменная частота затенения и другие. Пусть они кажутся не такими значимыми, как внедрение различных типов шейдеров в предыдущих версиях Direct3D, но они дают возможность или улучшить некоторые эффекты или реализовать совершенно новые. Большинство этих возможностей внедрены скорее для повышения эффективности рендеринга в уже существующих алгоритмах, но есть и кое-что новое и очень полезное, особенно для графических процессоров компании AMD.

Речь идет об асинхронных вычислениях. Современные графические процессоры состоят из большого количества различных исполнительных блоков, которые умеют исполнять разные программы, далеко не только графические. В частности, можно вспомнить давно известное аппаратное ускорение физических эффектов на GPU при помощи PhysX и различные фильтры постобработки, в том числе сложные алгоритмы имитации глобального освещения и затенения. Все это выполняется на GPU, и графические и неграфические вычисления вполне могут исполняться параллельно во многих случаях. Именно одновременное исполнение нескольких разных очередей инструкций и называется асинхронными вычислениями.

В качестве примера таких задач, которые можно исполнять параллельно, можно привести обновление карт теней или какие-то сложные алгоритмы постфильтрации — и чем сложнее математические вычисления в них, тем лучше. В последнее время к списку возможных нагрузок для асинхронных вычислений добавилась и часть работы при трассировке лучей, что также помогает повысить эффективность использования имеющихся у GPU ресурсов.

Если D3D11 предусматривает одну очередь инструкций только для графики, то новая версия API позволяет создать несколько отдельных очередей графических команд и других типов вычислений. Команды, исполняемые в разных очередях, могут быть зависимыми, и исполнение инструкций в одной из них может быть остановлено до получения результата из соседней, но они все равно исполняются вместе. Именно такой подход позволяет повысить эффективность использования имеющихся исполнительных блоков, что особенно полезно для графических процессоров AMD архитектуры GCN, которые несколько труднее загрузить работой на 100% их возможностей. Асинхронное исполнение помогает приблизиться к этому.

С графическими процессорами Nvidia дело обстоит сложнее. Часть чипов архитектуры Kepler (старшие модели) хоть и умеют запускать параллельные потоки с вычислениями, но это требует ручной оптимизации в каждом конкретном случае, имеет множество ограничений и в целом работает не слишком эффективно. В Maxwell второго поколения поддержку асинхронных вычислений улучшили, но некоторые ограничения все равно остались — динамическое распределение групп мультипроцессоров SM сделано сложно и недостаточно эффективно. Так что в играх с поддержкой D3D12 на этих GPU вряд ли получится какое-то ускорение от асинхронных вычислений, а чаще всего эта возможность вообще заблокирована в драйвере и открывается под каждое конкретное приложение.

Но в архитектуре Pascal многое изменилось, эти GPU могут распределять ресурсы мультипроцессоров между очередями команд динамически, и хотя смена контекста приводит к большой потере времени, возможности асинхронных вычислений в этом случае все равно не такие гибкие и эффективные, как в случае архитектуры GCN от конкурента. Все это привело к тому, что новые возможности используются не всеми игровыми разработчиками, ведь доля Nvidia на рынке игровых видеокарт для ПК выше. Но из-за использования графических ядер архитектуры GCN в консолях и помощи разработчикам игр от AMD, такая поддержка появляется во все большем количестве игр. Кроме этого, в последних чипах семейства Turing от Nvidia были устранены все недостатки предыдущих GPU компании, связанные с асинхронными вычислениями и они справляются с ними не хуже конкурента.

Вроде бы все наконец-то хорошо, но увы — даже объявленная поддержка D3D12 еще не значит, что игрой используются все новые функции этого API, не говоря уже о разной степени оптимизации кода, которой теперь в большей мере занимаются именно разработчики игр. В частности, менеджмент ресурсов (геометрии, текстур, буферов и т. п.) в новой версии API делается разработчиками игр самостоятельно, из-за этого иногда возникает больше проблем, чем это было с D3D11. Кроме этого, требования к объему видеопамяти у D3D12-версий чаще всего выше, также увеличена возможность появления ошибок и артефактов изображения. В качестве примера можно взять игру The Division 2, которая в D3D12-режиме при малейшей нехватке видеопамяти сразу же начинает сыпать артефактами, хотя эти же видеокарты с таким же объемом памяти прекрасно работают в D3D11-режиме.

Так, версия GeForce GTX 1060 с 3 ГБ видеопамяти в Full HD-разрешении при высоких настройках качества и использовании D3D11 показывает более чем 60 FPS, но переключение на DX12 приносит падение производительности вдвое — почти до 30 FPS. Именно менеджмент ресурсов, за который теперь отвечают разработчики игр, и привел к тому, что в D3D12 ей не хватает 3 ГБ видеопамяти. Разница между D3D11 и D3D12 именно в том, что в первом случае менеджментом ресурсов занимается API и видеодрайвер, а во втором — исключительно игровой код, написанный программистами конкретного проекта.

Эти недостатки не умаляют прелестей новой версии API, которая способна одним повышением эффективности рендеринга дать возможность увеличить количество и геометрическую сложность объектов в сцене, повысить качество эффектов и принести совершенно новые (чего стоит одна только трассировка лучей). Но делать исключительно D3D12-движок пока что никто не решается, так как устаревших видеокарт у пользователей еще довольно много, и чаще всего игры дают возможность выбора между D3D11 и D3D12. И зачастую они не будут выглядеть лучше в случае выбора более свежей версии API, а просто повысится производительность рендеринга, в лучшем случае. Сегодня мы попробуем разобраться, насколько полезно применение Direct3D 12 в современных играх.

Тестовый стенд и условия тестирования

Для того, чтобы сравнение видеокарт AMD и Nvidia было максимально корректным, мы взяли по одной видеокарте среднего уровня из предыдущего поколения: AMD Radeon RX 580 (8 ГБ) и Nvidia GeForce GTX 1060 (6 ГБ). А для того, чтобы проверить, не улучшился ли прирост от новой для D3D12 функциональности в графической архитектуре Turing, мы дополнительно протестировали еще и топовую Nvidia GeForce GTX 2080 Ti. Для всех видеокарт использовались последние версии драйверов, вышедшие на момент проведения тестов.

Так как прирост от использования новой версии API по опыту наших игровых тестов получается большим в режиме, когда скорость рендеринга ограничена CPU, то мы протестировали видеокарты сразу в двух режимах: при разрешении 1920×1080 и средних настройках качества (условно — ограниченный производительностью процессора режим) и при разрешении 2560×1440 и максимальных настройках качества (условно — режим, ограниченный производительностью видеокарты). И пусть GeForce GTX 2080 Ti даже во втором режиме частенько упирается в CPU, для основной пары сравниваемых видеокарт среднего ценового диапазона эти названия соответствуют условиям.

Тестирование производительности

Мы протестировали дюжину игр, в которых есть возможность переключения между рендерерами, использующими Direct3D 11 и Direct3D 12. Vulkan в этот раз не рассматривали, так как это все-таки иной API и напрямую сравнивать их было бы не совсем корректно. Сегодня же наша основная цель состоит в том, чтобы понять, какие преимущества (или наоборот) на практике дает использование более новой версии графического API от Microsoft для разных графических процессоров.

В список игровых проектов вошли только те игры, в которых есть встроенные бенчмарки — тестировать производительность в данном случае нужно точно, ведь при небольшой разнице в производительности, точность измерения и повторяемость нужно обеспечить максимально возможные. И еще — в этот раз мы приводим только средние показатели частоты кадров, а исследование минимальных показателей, да и вообще времени рендеринга кадров и их стабильности — дело отдельного материала. Там тоже будет много интересного.

Ashes of the Singularity: Escalation

Эта игра была одним из примеров хорошей оптимизации для D3D12 во время своего выхода, и с самого начала она отлично работала на видеокартах Radeon, а вот на GeForce дела были похуже. Но с того времени многое изменилось, теперь и графические процессоры Nvidia отлично с ней справляются. Видимо, из-за какой-то программной ошибки, Radeon RX 580 в наших условиях не получил большого прироста от перехода к D3D12, мы перепроверяли результат не один раз.

Зато обе видеокарты GeForce серьезно ускоряются именно в D3D12-версии игры — на 23% и 33% для старшей и младшей моделей. Но хорошо видно, что использование D3D12 для разгрузки CPU — не панацея, обе видеокарты остались ограничены мощностью центрального процессора. D3D11-видеодрайвер Nvidia оптимизирован довольно неплохо, но и конкурент им не сильно уступает в случае этой игры.

В более тяжелых для графических процессоров условиях, разница между версиями графического API ожидаемо снизилась, особенно для младшей пары видеокарт, но прирост в 10%-12% все же есть для среднебюджетных GPU обоих производителей. Старшая же GeForce RTX 2080 Ti даже в таких условиях частично ограничена мощностью CPU и получает от D3D12-рендерера заметное преимущество. Получается, что D3D12 полезнее именно для систем с мощными GPU.

Civilization VI

Похоже, что игра не слишком хорошо оптимизирована в ее D3D12-части, но еще хуже работает Radeon RX 580 в D3D11-режиме. Вероятно, в компании AMD решили, что все будут использовать D3D12 в случае Civilization VI (на диаграммах в названии игры опечатка) и просто незачем заморачиваться оптимизацией для младшей версии API. Наверное, смысл в этом есть, но уж очень велика разница в частоте кадров — почти двукратная.

Обе видеокарты GeForce в D3D11-режиме уперлись в производительность CPU, но старшая все же показала видимое ускорение порядка 14% при переходе к более свежей версии D3D, а вот младшая GTX 1060 в обоих режимах показывает очень близкий результат — судя по всему, D3D11-драйвер Nvidia отлично оптимизирован для этой игры.

В гораздо более тяжелых условиях с применением мультисэмплинга, Radeon RX 580 все еще получает некоторый прирост от новой версии API, но он уже значительно меньше. А вот что касается прямого конкурента этой модели — GeForce GTX 1060, то она в режиме D3D12 сдает позиции, так что на ней включать D3D12-рендерер не имеет смысла. Скорее всего, это связано с большим потреблением видеопамяти в D3D12-режиме, ведь объем VRAM у этой модели — 6 ГБ против 8 ГБ у Radeon.

Заметно более мощная и дорогая модель GeForce GTX 2080 Ti получает прирост производительности при переходе от D3D11 к D3D12, аналогичный тому, что было у (условного) конкурента от AMD, а видеопамяти у нее еще больше, так что повышенные требования к ее объему не сказываются негативно на скорости рендеринга в игре Civilization VI. Подтверждаем вывод, что больше всего смысла в D3D12 именно в случае самого мощного GPU.

Deus Ex: Mankind Divided

Еще одна игра, к созданию и оптимизации которой приложила руку компания AMD, поэтому она отлично работает на Radeon RX 580 и не очень хорошо — на обеих GeForce. Решение AMD стало единственным, которое обеспечивает прирост в режиме D3D12, хоть и довольно небольшой. Производительность рендеринга почти полностью зависит от GPU, поэтому и прирост низкий. Обе видеокарты Nvidia не просто не получают его, но и серьезно уступают себе же при использовании нового API — для GeForce RTX 2080 Ti падение скорости составило аж 24%, младшая же модель показала близкие результаты в обоих режимах.

В более сложном для GPU режиме ультра-настроек баланс загрузки сместился в сторону GPU, и разница между D3D11 и D3D12 уменьшилась, хотя знак остался тем же: Radeon RX 580 быстрее на пару-тройку процентов, GeForce GTX 1060 медленнее на 6%, а старшая видеокарта Nvidia семейства Turing и вовсе уступает себе же в D3D11-варианте уже 12%. Яркий пример игры, в которой польза от D3D12 есть только для видеокарт AMD. Это и неудивительно, так как разработчики игры с ними очень плотно сотрудничали.

Hitman 1

Что касается очередного проекта — Hitman 1, то эта игра в режиме ограничения производительности центральным процессором работает на всех представленных видеокартах абсолютно одинаково, обеспечивая 110-111 FPS в D3D11-режиме и 118-121 FPS в D3D12. Прирост от нового API есть на всех видеокартах и он составляет порядка 7%-9%, но похоже, что более интересным будет сравнение в более тяжелом для GPU режиме.

Похоже, что толк от более новой версии D3D в случае этой игры есть только при ограничении скорости рендеринга мощностью CPU, как это получилось и в этом случае для GeForce RTX 2080 Ti, которая ускорилась аж на 18% при включении D3D12-рендерера. А вот две младшие видеокарты от AMD и Nvidia показали практически идентичный результат в обоих режимах. Вывод все тот же — чем мощнее GPU, тем больше прирост от D3D12, так как скорость чаще упирается в CPU.

Hitman 2

Следующая игра серии сильнее нагружает графические процессоры, поэтому скорость рендеринга в ней не так сильно упирается в возможности CPU. Хотя некоторое ограничение есть, в D3D11-режиме все видеокарты близки. А вот при использовании D3D12 выделяется старшая видеокарта Nvidia, она одна получила прирост от более новой версии Direct3D, хоть и небольшой.

Удивительна разница между D3D11 и D3D12 для Radeon RX 580 и GeForce GTX 1060 — хотя она отрицательная для пары представленных в сравнении GPU среднего уровня, но больше всего от включения нового API пострадал почему-то Radeon, хотя куда чаще бывает наоборот. Посмотрим, что будет при увеличении нагрузки на графику.

В общем и целом, более тяжелые условия для GPU не принесли ничего нового, диаграмма схожа с предыдущей, за исключением того, что топовый Turing сильно вырвался вперед по абсолютным показателям. Парочка среднебюджетных Radeon RX 580 и GeForce GTX 1060 очень близка друг к другу в обоих режимах, решение AMD совсем чуть-чуть впереди, и для обоих нет смысла в D3D12, так как этот режим дает лишь падение скорости. А вот старшая видеокарта семейства GeForce RTX все еще получает прирост, упираясь в CPU, пусть уже и несколько меньше.

F1 2018

Игры от компании Codemasters под официальной лицензией Формулы 1 выходят постоянно, но они мало меняются год от года с графической точки зрения. Впрочем, F1 2018 стала первой, в которой появилась бета-поддержка Direct3D12, и мы этим воспользовались. Похоже, что D3D11-драйвер у AMD не очень хорошо оптимизирован и для этой игры, потому что прирост от включения D3D12 получился более чем на 50%. А вот для Nvidia разница составила всего лишь 9% и 2% для GTX 1060 и RTX 2080 Ti, соответственно, но тоже в пользу нового API.

Зато в более тяжелом режиме ситуация совершенно иная. Младший представитель Nvidia не получает от включения D3D12 никаких преимуществ, а Radeon RX 580 довольствуется 10% прироста. Примерно такая же разница для двух режимов с разными графическими API и для GeForce RTX 2080 Ti, так что в случае тяжелого для GPU режима все похоже на ничью.

Rise of the Tomb Raider

Хорошо видно, что более старая игра приключений Лары Крофт не слишком хорошо оптимизирована для Direct3D12, разница между двумя версиями API составляет лишь до 9%, но если GTX 1060 почти не получает преимущества, то две другие видеокарты показали видимый прирост частоты кадров, хоть и не слишком большой. Посмотрим, что получится в тяжелом для видеочипов режиме:

Как ни странно, но ситуация осталась почти без изменений, только относительные цифры прироста снизились, и теперь он составляет от 2% до 5% — всегда в пользу более новой версии D3D. Старшая GeForce RTX 2080 Ti заметно быстрее других видеокарт, но и для нее разница между D3D11 и D3D12 составляет лишь 5%. Главный вывод — можно смело включать D3D12-режим для видеокарт и AMD и Nvidia, и чем мощнее GPU — тем больше прирост в частоте кадров.

Shadow of the Tomb Raider

Последняя игра серии Tomb Raider получила более продвинутый D3D12-рендерер, и он явно работает лучше на видеокартах Nvidia, что тоже неудивительно, ведь именно они помогали разработчикам игры при оптимизации кода. В то время как Radeon RX 580 в D3D12-режиме уступил самому себе 5% при сравнении с D3D11-версией, GeForce GTX 1060 показала прирост скорости в 13%, а топовая карта семейства Turing вообще была почти на треть быстрее при использовании нового API.

Нагрузка на GPU увеличилась, но не настолько, чтобы скорость упиралась в него в случае GeForce RTX 2080 Ti, поэтому для этой модели выводы остались прежними — в D3D12-режиме скорость заметно выше, а нагрузка на CPU меньше. А вот парочка среднебюджетных решений, ставших весьма популярными за несколько лет, показывает очень близкие результаты в обоих режимах — обе они обеспечивают 37-39 FPS, в зависимости от условий.

The Division 1

Первая игра сериала The Division получила D3D12-рендерер не сразу по выходу, а несколько позднее. Похоже, что он не слишком хорошо подходит для графических решений Nvidia, которые не получают прироста от его использования, а старшая GeForce RTX 2080 Ti даже снижает производительность на несколько процентов. В то же время, единственный Radeon в нашем материале дает почти 10% прирост от применения нового API.

Примерно то же самое получается и при усложнении задачи для графических процессоров — повышение разрешения и качества рендеринга привело к снижению прироста и падения скорости, но их знак остался тем же: на GeForce GTX 1060 выбор API не влияет ни на что, старшая GeForce немного теряет в D3D12-режиме, а модель Radeon RX 580 оказалась быстрее при использовании новой версии API, но уже лишь на 6%.

The Division 2

Вторая часть игры явно смотрится лучше уже в D3D12-варианте, причем сразу на всех участвующих в нашем сравнении графических процессорах. Решения среднего уровня от AMD и Nvidia получают прирост от нового API порядка 10%-12%, хотя при этом Radeon RX 580 оказывается заметно производительнее своего прямого конкурента, а вот GeForce RTX 2080 Ti довольствуется вдвое меньшим приростом в частоте кадров от D3D12.

Ситуация переворачивается с ног на голову при увеличении нагрузки на GPU. Теперь среднебюджетные Radeon RX 580 и GeForce GTX 1060 показывают прирост скорости рендеринга лишь на 8% и 3%, соответственно, а вот старшая видеокарта Nvidia в более сложных для GPU условиях показала прирост FPS аж на 18%. Так что главные выводы все те же. Во-первых, в случае игры The Division 2 можно использовать D3D12-режим на видеокартах обеих компаний: AMD и Nvidia. А во-вторых, толку от нового API тем больше, чем мощнее GPU относительно CPU.

Total War: Warhammer II

Увы, но в случае игры Total War: Warhammer II, режим использования Direct3D12 остается в опытном варианте, и он абсолютно на всех видеокартах серьезно проигрывает D3D11-рендереру. Если для среднеценовых видеокарт Radeon RX 580 и GeForce GTX 1060 падение производительности составило 14%-17%, то для топовой видеокарты семейства GeForce RTX это уже минус треть скорости от D3D11-режима, что просто неприемлемо. Налицо плохая оптимизация разработчиками. Неудивительно, что из более новой Total War: Three Kingdoms такую кривую поддержку выкинули.

Почти то же самое отмечается и в более сложном графически режиме с повышенным разрешением рендеринга и максимальным качеством графики. Абсолютно все GPU при использовании более нового графического API уступают себе же в D3D11-варианте. Видеокарты средней мощности довольствуются падением частоты кадров на 10%-18%, а старшая GeForce — сразу на 27%. Вердикт: не включать D3D12 в этой игре ни в коем случае!

Metro Exodus

Игра Metro Exodus вышла не так давно, и кроме поддержки трассировки лучей DXR, имеет и D3D12-рендерер. Не очень понятно, кто виноват в таком качестве оптимизации, но на Radeon RX 580 мы отмечаем небольшой прирост в скорости рендеринга при переключении API на более новый (5%), а вот на GeForce GTX 1060 получается −4%. И если для D3D11 они обе показали 56 FPS, то в D3D12-режиме разница явно в пользу Radeon. А GeForce RTX 2080 Ti так и вовсе поразила падением скорости более чем на 20%. А ведь игра разрабатывалась с поддержкой компании Nvidia.

Даже на средних настройках в Full HD-разрешении производительность в игре упирается в GPU, ну а при усложнении задачи графический процессор и вовсе становится единственным ограничителем скорости рендеринга. Прирост от включения D3D12 в случае Radeon RX 580 немного увеличился, а вот обе GeForce все так же не получают никаких преимуществ от более современного рендерера, но хотя бы падение скорости стало меньше. В общем, польза от нового API в этой игре снова есть только для Radeon, да и то небольшая.

Выводы

Что хочется сразу отметить — все игры очень разные и сделать однозначные выводы по ним не получится. Средние показатели, полученные при сравнении двух разных версий API, дают не очень много информации, хотя кое-что можно понять и по ним. Уж очень по-разному сделаны D3D11 и D3D12-версии движков в разных играх. Соответственно, и ведут они себя совершенно по-разному на различных GPU, и две-три игры с большим падением или приростом FPS могут очень сильно повлиять на средний счет.

Архитектуры графических процессоров AMD и Nvidia сильно отличаются, качество кода для D3D12 тоже разное. Достаточно сравнить The Division 2, в котором все GPU получают преимущество от новой версии API, и Total War: Warhammer II, в которой на всех видеокартах отмечено сильное падение производительности. Поэтому лучше рассматривать сочетания конкретной игры и отдельных GPU. Но все же приведем средние показатели чисто справочно:

Как видите, по средним цифрам можно увидеть лишь то, что Radeon RX 580 в среднем лучше справляется в D3D12 в режиме средней нагрузки на GPU и большой на CPU. Это может быть вызвано в том числе и тем, что при ограничении производительности рендеринга универсальным процессором, D3D11-драйвер AMD не слишком хорошо оптимизирован для многопоточной работы. У Nvidia такая оптимизация лучше, и в режиме невысокой нагрузки на GPU видеокарты GeForce и в D3D11 выглядят неплохо.

Еще один интересный вывод по средним цифрам — в более тяжелом режиме явно виден сильный прирост скорости у GeForce RTX 2080 Ti. Так получилось из-за того, что даже в повышенном разрешении при максимальных настройках общая скорость рендеринга частенько упиралась в CPU, а в этом случае применение D3D12 дает преимущество. Получается, что больше всего смысла в использовании новой версии D3D будет именно для более мощных GPU.

Мы намеренно не взяли в сравнение архитектуру Kepler — новую версию API эти GPU поддерживают лишь номинально, в некоторых играх D3D12-рендереры вообще не работают на таких GPU, а где работают, то не только не отмечается прироста производительности, а она даже значительно ухудшается, чаще всего. Да и архитектура Maxwell не очень хороша в D3D12-играх, чаще всего и на этих GPU прироста мы не видим. Кроме этого, видеокарты с малым количеством видеопамяти всегда страдают в случае D3D12 больше, так как программисты хуже оптимизируют код, чем это делает предыдущая версия графического API. Мы увидели это на примере игры Civilization IV, в которой в том числе использовался мультисэмплинг, предъявляющий повышенные требования к объему VRAM.

Что можно выделить еще — в случае режима с высокой загрузкой GPU, у видеокарт AMD все неплохо, от новой версии API они получают прирост частоты кадров во многих случаях, хоть и небольшой. За исключением высоких разрешений при малом объеме видеопамяти и некоторых игр, в которых D3D12-движок сделан явно не очень хорошо. Для Pascal в лице GeForce GTX 1060 новая версия API помогает несколько меньше, а иногда и вовсе дает отрицательный прирост FPS.

При упоре производительности в возможности CPU, новая версия Direct3D дает куда больший прирост в большем количестве случаев, и особенно это касается видеокарт AMD, D3D11-драйвер у которых несколько хуже оптимизирован. В своих обзорах мы не раз отмечали, что в таких случаях Radeon частенько проигрывает аналогичным по скорости картам GeForce. Но теперь, когда Direct3D12 используется все чаще, ситуация начинает улучшаться. И игр с поддержкой нового API будет все больше.

Повторим главный вывод нашего небольшого исследования — все игры и движки по-разному оптимизированы для новой версии графического API DirectX, и почти невозможно дать универсальный совет, стоит ли включать D3D12-рендерер или нет. Слишком многое зависит от разработчиков игр, и в случае новой версии D3D их влияние лишь усилилось. На многое также влияет и поддержка со стороны производителей GPU, которые помогают оптимизировать код именно под свои решения. Но DirectX 12 API точно дает важные преимущества и включать его в большинстве игр можно уже без особых опасений.

Источник