DX12終極版橫空出世全面光線追蹤效果立竿見影
近日微軟發布全新的API DX12終極版（DirectX 12 Ultimate），在DirectX 12_1的基礎上為玩家帶來全新光線追蹤（DirectX Raytracing 1.1）、可變速率着色（VRS）、網狀/網格着色器（Mesh）和採樣器反饋（Sampler Feedback）等新特性。
照慣例每代DX都會預置在新一代Windows版本上：DX9對應Windows XP，DX12對應Windows10等，每代DX應用都會推動各遊戲應用的新特性發揮重要作用。
對於PC遊戲來說，每代DX的特性，都是未來數年內主流遊戲技術發展的風向球。
在DX用在Xbox平台後，開始打破PC平台和遊戲主機平台之間的界線。
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終極版也用在XBox Seires X遊戲主機。
而作為最高核心技術光線追蹤，也將隨新一世代遊戲主機的發布長出普遍化的翅膀。
下面我們一起來看，光線追蹤現狀和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大會公布圖靈顯卡後，原本在電影後製大規模使用的光線追蹤，成為遊戲領域最受關注的技術。
但需要硬體RT Core單元支援，只有英偉達RTX顯卡可做即時光影追蹤渲染，加上初期支援光追的遊戲數量不多，光追技術的發展曾不被看好。
即時光影追蹤技術的最大意義是明顯提高遊戲中的光影效果，從而提供更好的遊戲畫質，部分玩家一度認為光線追蹤，其實只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複雜，由於是根據光源位置進行即時物理渲染，玩家可以在遊戲中獲得更接近真實的體驗。
舉個例子，在用GPU光柵化技術時，我們在鏡面或水面上看到的都是提前渲染好的。
但如果用光線追蹤的話，你可以看到與現實一致的光線反射，看到的都是每個場景下各物體即時反射的畫面，除了畫面效果外也提供更多的交互可能。
與光線追蹤技術在電影工業上，二十多年前就開始發展相似的路，隨硬體跟上，特別是RTX2060這種「實惠」產品出現。
加上前期優化不足的3A大作通過補丁提高運算效能，配合DLSS（深度學習採樣）抗鋸齒的使用，光線追蹤進入到真正「能玩」的階段。
肉眼看到的畫面提升，加上門檻的降低，已有越來越多人選擇升級硬體來體驗這新技術。
DirectX 12終極版：讓開發商的開發門檻降低
踏入2020年，光線追蹤的硬體價格門檻已被RTX2060拉到接近2000元人民幣，在英偉達的雞血驅動和各個遊戲的優化補丁加持，現在RTX2060已可獲得近似初期RTX2080的光追遊戲體驗。
加上XBox Seires X和PS5兩款次世代主機，官方宣布支援光線追蹤，雖然還有門檻，但硬體已不是阻礙光追普及的最大門檻。
相較下遊戲數量不夠才是阻礙光追普及的最大因素，能用上該技術的遊戲都是大開發商，雖然保證呈現效果品質。
但由於遊戲類型和數量的限制，加上不開光追下這些遊戲本身也有相當不凡的畫質表現，光追自然無法成為玩家必需的。
而對開發商來說，現在市面上支援光追的遊戲平台，只有用RTX顯卡的Windows平台，當今Steam最熱門顯卡還是GTX1060，在遊戲開發中加入對光追支援的收益並不高。
除此外，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全系列
恭喜RTX顯卡用戶，目前市面顯卡中只有RTX圖靈顯卡，能完整支持DX12終極版全部新特性，因RTX GPU本身就是圍繞着新API的技術指標而設計。
當前的光追技術是微軟2018年為DirectX 12引入的DirectX Raytracing（DXR1.0），該版本DXR在軟體特性上的支援還是較基礎的。
更多圍繞着英偉達圖靈卡特性來設計，並沒有從遊戲開發者角度去考慮如何實現光追，軟體設計也不成熟，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DirectX 12 Ultimate上的DXR1.1版本，加入允許GPU直接調用光追、按需加載光追着色器和內聯光追這三個重大改進，在提高光追效果效率的同時，也降低開發難度。
允許GPU直接調用光追：
跑在GPU上面的着色器在DXR1.1中可以直接調用光線追蹤，不需經過處理器來調用，這功能有效提高自適應光追場景的硬體效率。
尤其是在需要利用着色器實現剔除、排序、分類和細化等操作的複雜場景，今後的光追工作可直接在GPU內完成，簡化開發者們調用光追效果完成的流程。
按需加載光線追蹤着色器：
當玩家在遊戲場景中移動更快、遊戲內物體改變位置的過程更快速，流動引擎可根據此時的實際場景需求來加載新的光追着色器，減少不必要的渲染資源，而提高處理效率。
內聯光線追蹤（Inline Raytracing）：
作為目前基於動態着色器實現光追的一種替代形式，可理解為是"經過簡化"的光追。
開發者在內聯光線追蹤過程中將擁有有更大的控制權，並且可以在包括計算着色和像素着色階段的任意着色階段調用它，搭配基於動態着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在軟硬體結合和技術成熟度上相較DXR1.0都有了較大的進步。
除此外DX12終極版還擁有可變速率着色（VRS）、網狀/網格着色器（Mesh）和採樣器反饋（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援光追的遊戲。
DX12終極版的優化方向，提高開發者對硬體的控制力和總體計算的效率，將首發將搭載在Windows 10 Version2004當中，也將內建在Xbox Series X這款次世代主機的系統。
英偉達現有的RTX顯卡和AMD年底推出的RDNA2架構卡，將完整支援這些新特性，這對遊戲開發者來說是好消息。
從本世代（PS4、Xbox One）開始，微軟和索尼在硬體層面（採用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，軟體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發布對光追技術普和最重要意義。
主機遊戲是遊戲開發商利潤最大的市場，也引領着遊戲技術發展，它或許不是新技術最早的應用，但優化更佳的軟硬體可以讓它更好地使用各種新技術。
DX12終極版在軟體層面上對光追的優化和以此讓主機加入對光追技術的支援，給使用該技術的遊戲開發商們吃下了一顆定心丸：支援光追的遊戲硬體將會增加，開發難度也降低。
軟體開發層面上的優化，可降低大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》使用光追效果後畫面脫胎換骨的驚艷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終極版會加速光追的普及
參考歷代DirectX的普及過程，光線追蹤技術在硬件層面上的大規模普及幾乎是板上釘釘的事情，而DX12終極版在軟體層面上實打實的優化，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追的支援，這個軟體底層的更新，最終將轉化為遊戲數量的提升，也將加快光追技術從硬體到遊戲內容普及的速度。
微軟XBOX會否借光追彎道超車？
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/開發光追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？
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