مایکروسافت از یکی از مهم‌ترین به‌روزرسانی‌های فناوری DirectX Raytracing رونمایی کرده است؛ مجموعه‌ای از قابلیت‌های جدید که می‌توانند پردازش گرافیکی بازی‌های آینده را بهینه‌تر کنند و اجرای صحنه‌های پیچیده با رهگیری پرتو را برای توسعه‌دهندگان آسان‌تر سازند.
براساس اعلام رسمی مایکروسافت در وبلاگ توسعه‌دهندگان DirectX، این قابلیت‌ها در نسخه آزمایشی DirectX Agility SDK 1.722 ارائه شده‌اند. مایکروسافت این تغییرات را مهم‌ترین به‌روزرسانی DXR از زمان معرفی اولیه آن در سال ۲۰۱۸ توصیف می‌کند. تمرکز اصلی این تحول، کاهش هزینه مدیریت هندسه و به‌روزرسانی صحنه‌های پویا در بازی‌های مدرن است.
بزرگ‌ترین آپدیت DirectX Raytracing از سال ۲۰۱۸ معرفی شد
فناوری DirectX Raytracing یا DXR نخستین‌بار در سال ۲۰۱۸ معرفی شد و به توسعه‌دهندگان امکان داد جلوه‌های نوری واقع‌گرایانه‌تری را با استفاده از رهگیری پرتو در بازی‌های کامپیوتری پیاده‌سازی کنند.
این فناوری برای شبیه‌سازی رفتار نور، بازتاب‌ها و سایه‌ها کاربرد دارد، اما پردازش آن در صحنه‌های پیچیده می‌تواند فشار قابل‌توجهی به پردازنده گرافیکی وارد کند.
مایکروسافت طی سال‌های گذشته قابلیت‌های مختلفی برای بهبود DXR ارائه کرده است؛ ازجمله Shader Execution Reordering و Opacity Micromaps که در سال ۲۰۲۶ به‌صورت رسمی در DirectX Raytracing 1.2 در دسترس قرار گرفتند.
اکنون این شرکت با معرفی قابلیت‌های جدید در Agility SDK 1.722 Preview، به سراغ یکی دیگر از چالش‌های مهم رهگیری پرتو رفته است: مدیریت سریع و بهینه هندسه در محیط‌هایی که دائماً تغییر می‌کنند.
فناوری Clustered Geometry چیست و چه تأثیری بر بازی‌ها دارد؟
یکی از مهم‌ترین قابلیت‌های جدید DirectX Raytracing، فناوری Clustered Geometry است.
در موتورهای گرافیکی، اشیای سه‌بعدی از مجموعه‌ای از مثلث‌ها تشکیل می‌شوند. هرچه تعداد جزئیات هندسی بیشتر باشد، مدیریت این اطلاعات برای پردازش رهگیری پرتو دشوارتر خواهد شد.
فناوری Clustered Geometry به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد هندسه صحنه را در قالب خوشه‌های کوچک‌تر سازمان‌دهی کنند.
این ساختار می‌تواند استفاده مجدد از بخش‌های هندسی را آسان‌تر کند و نیاز به پردازش دوباره اطلاعات تکراری را کاهش دهد.
چنین قابلیتی به‌ویژه برای بازی‌هایی اهمیت دارد که دارای محیط‌های بسیار پرجزئیات، اشیای متعدد یا سیستم‌های پیشرفته نمایش جزئیات هستند.
در نتیجه، موتورهای بازی‌سازی می‌توانند مدیریت ساختارهای هندسی موردنیاز رهگیری پرتو را با انعطاف بیشتری انجام دهند.
فناوری PTLAS چگونه پردازش محیط‌های پویا را بهینه می‌کند؟
قابلیت مهم دیگر این به‌روزرسانی Partitioned Top-Level Acceleration Structures یا PTLAS نام دارد.
برای اجرای رهگیری پرتو، پردازنده گرافیکی باید اطلاعات مربوط به موقعیت اشیا و ساختار هندسی صحنه را در مجموعه‌ای از ساختارهای شتاب‌دهنده نگهداری کند.
در روش‌های متداول، تغییر موقعیت اشیا یا اضافه شدن بخش‌های جدید به محیط ممکن است باعث شود قسمت قابل‌توجهی از این ساختارها دوباره پردازش شوند.
فناوری PTLAS امکان تقسیم ساختار سطح بالای صحنه به بخش‌های مستقل‌تر را فراهم می‌کند.
با این روش، موتور گرافیکی می‌تواند قسمت‌هایی را که تغییر کرده‌اند به‌روزرسانی کند و بخش‌های بدون تغییر را حفظ کند.
این قابلیت برای محیط‌های بزرگ و پویا، مانند شهرهای مجازی، جهان‌های باز و صحنه‌هایی با تعداد زیادی شیء متحرک، کاربرد بالقوه مهمی دارد.
کاهش وابستگی به پردازنده مرکزی با پردازش مستقیم روی GPU
مایکروسافت علاوه بر دو قابلیت اصلی، پشتیبانی از ساخت غیرمستقیم ساختارهای شتاب‌دهنده یا Indirect Acceleration Structure Builds را نیز معرفی کرده است.
این ویژگی به موتورهای گرافیکی اجازه می‌دهد بخشی از اطلاعات موردنیاز برای ساخت و به‌روزرسانی ساختارهای رهگیری پرتو را مستقیماً از حافظه پردازنده گرافیکی دریافت کنند.
در روش‌های قدیمی‌تر، برخی از این عملیات به آماده‌سازی اطلاعات در سمت پردازنده مرکزی نیاز داشتند.
با رویکرد جدید، توسعه‌دهندگان می‌توانند بخش بیشتری از فرایند مدیریت صحنه را مستقیماً روی GPU انجام دهند.
این تغییر می‌تواند سربار ارتباط و هماهنگی میان CPU و GPU را در برخی سناریوها کاهش دهد.
البته میزان بهبود عملکرد به نحوه پیاده‌سازی موتور بازی، ساختار صحنه و قابلیت‌های سخت‌افزاری کارت گرافیک بستگی خواهد داشت.
آیا آپدیت جدید DirectX باعث افزایش FPS بازی‌ها می‌شود؟
یکی از مهم‌ترین پرسش‌ها درباره این به‌روزرسانی، تأثیر آن بر نرخ فریم بازی‌ها است.
قابلیت‌های جدید DXR با هدف کاهش هزینه پردازش صحنه‌های پیچیده طراحی شده‌اند؛ بنابراین در شرایط مناسب می‌توانند به استفاده بهینه‌تر از منابع پردازنده گرافیکی کمک کنند.
بااین‌حال، مایکروسافت برای این مجموعه قابلیت‌های جدید، عدد مشخص و عمومی درباره افزایش FPS بازی‌های تجاری منتشر نکرده است.
همچنین نباید انتظار داشت که نصب یک به‌روزرسانی DirectX به‌تنهایی باعث افزایش فوری عملکرد تمام بازی‌های موجود شود.
برای استفاده از این فناوری‌ها، توسعه‌دهندگان باید آن‌ها را در موتور گرافیکی یا بازی خود پیاده‌سازی کنند.
در کنار آن، کارت گرافیک و درایور نیز باید از قابلیت‌های مربوط پشتیبانی کنند.
به همین دلیل، تأثیر واقعی این تحول احتمالاً ابتدا در موتورهای بازی‌سازی و سپس در بازی‌هایی مشخص خواهد شد که برای استفاده از این امکانات توسعه یافته‌اند.
پشتیبانی کارت‌های گرافیک انویدیا، AMD و اینتل
مایکروسافت اعلام کرده است که قابلیت‌های آزمایشی جدید DXR با همکاری تولیدکنندگان بزرگ پردازنده‌های گرافیکی توسعه یافته‌اند.
براساس جدول رسمی پشتیبانی Agility SDK 1.722 Preview، کارت‌های گرافیک GeForce RTX انویدیا از قابلیت‌های جدید Clustered Geometry و PTLAS پشتیبانی می‌کنند.
در محصولات AMD، پشتیبانی اعلام‌شده به کارت‌های Radeon RX 9000 محدود شده است.
اینتل نیز پشتیبانی از این ویژگی‌ها را برای کارت‌های Arc سری B و برخی پردازنده‌های Core Ultra اعلام کرده است.
البته پشتیبانی از این قابلیت‌ها به استفاده از درایورهای سازگار و محیط توسعه مناسب نیاز دارد.
همچنین فهرست فعلی به معنای تضمین عملکرد یکسان در تمام کارت‌های گرافیک نیست و امکان دارد وضعیت پشتیبانی با انتشار درایورهای آینده تغییر کند.
تفاوت نسخه پایدار و آزمایشی DirectX Agility SDK
مایکروسافت هم‌زمان با معرفی قابلیت‌های جدید رهگیری پرتو، دو نسخه متفاوت از DirectX Agility SDK را منتشر کرده است.
نسخه 1.620 به‌صورت پایدار عرضه شده و شامل مجموعه‌ای از قابلیت‌های جدید برای توسعه‌دهندگان است.
از مهم‌ترین ویژگی‌های آن می‌توان به DirectX Dump Files برای بررسی مشکلات پردازنده گرافیکی، قابلیت‌های جدید مدیریت فرمان‌ها و بهبود فرایند آماده‌سازی شیدرها اشاره کرد.
در مقابل، نسخه 1.722 Preview به قابلیت‌های آزمایشی پیشرفته اختصاص دارد.
فناوری‌های Clustered Geometry، PTLAS و ساخت غیرمستقیم ساختارهای شتاب‌دهنده در همین نسخه آزمایشی ارائه شده‌اند.
استفاده از این قابلیت‌ها فعلاً به محیط توسعه، نسخه سازگار کامپایلر و درایورهای پشتیبانی‌شده نیاز دارد.
بنابراین قابلیت‌های جدید هنوز به‌عنوان امکانات عمومی و آماده استفاده در تمام بازی‌های ویندوز منتشر نشده‌اند.
تحول جدید DirectX چه معنایی برای بازی‌های نسل آینده دارد؟
با افزایش جزئیات محیط‌های سه‌بعدی و گسترش استفاده از رهگیری پرتو، مدیریت حجم عظیم اطلاعات هندسی به یکی از چالش‌های اصلی موتورهای بازی‌سازی تبدیل شده است.
فناوری‌های جدید مایکروسافت تلاش می‌کنند این مشکل را از طریق سازمان‌دهی بهتر داده‌ها و کاهش عملیات تکراری برطرف کنند.
چنین تغییراتی می‌توانند به توسعه‌دهندگان اجازه دهند محیط‌های پیچیده‌تر و پویاتری طراحی کنند، بدون آنکه هزینه پردازش رهگیری پرتو به همان نسبت افزایش پیدا کند.
این موضوع برای بازی‌های جهان‌باز، صحنه‌های دارای تخریب‌پذیری، محیط‌های متحرک و موتورهایی که از فناوری‌های پیشرفته مدیریت جزئیات استفاده می‌کنند، اهمیت ویژه‌ای دارد.
بااین‌حال، هنوز برای قضاوت درباره میزان تأثیر عملی این قابلیت‌ها بر بازی‌های آینده زود است.
آنچه درحال‌حاضر قطعی است، معرفی و انتشار آزمایشی مجموعه‌ای از ابزارهای جدید برای توسعه‌دهندگان است؛ ابزارهایی که مایکروسافت آن‌ها را مهم‌ترین تحول DirectX Raytracing در هشت سال گذشته می‌داند.
دیدگاه‌ها