DirectX 11 против DirectX 12: в чем различия и какой использовать?
DirectX 12 был выпущен вместе с Windows 10 в 2015 году. С его выходом компания Microsoft открыла новую эру для геймеров и разработчиков игр. Способный снизить нагрузку на CPU и повысить производительность GPU, DirectX 12 быстро завоевал себе имя.
Однако действительно ли повышение производительности так просто, как переход с DirectX 11 на DirectX 12? Давайте выясним это, рассмотрев различия между DirectX 11 и 12.
Что представляет собой DirectX от Microsoft?
DirectX — это набор API, используемых для обработки задач, связанных с мультимедиа. Сюда входит программирование игр на платформах Microsoft, таких как Windows и Xbox. Чтобы представить некоторый контекст, давайте вкратце поговорим об API.
Интерфейс прикладного программирования (API) позволяет двум или более компьютерным программам общаться друг с другом. Подумайте об этом как о телефоне. Если ваша мама отправит вам сообщение со списком продуктов, ваш телефон получит эти данные и отобразит их для вас. По сути, это и есть API.
В чем разница между DirectX 11 и DirectX 12?
Итак, каковы различия между DirectX 11 и DirectX 12? Проще говоря, DirectX 12 — это последняя версия DirectX. Одно из самых заметных различий между этими двумя версиями заключается в том, как они взаимодействуют с вашим оборудованием. Большинство игр, разработанных с использованием DirectX 11, задействуют от двух до четырех ядер процессора. Одно из этих ядер обычно предназначено для того, чтобы сообщать графическому процессору, что делать.
Затем игра использует оставшиеся ядра для обработки различных параметров, требующих большого количества мощностей CPU, например, движения объектов или расстояния прорисовки. С другой стороны, DirectX 12 распределяет нагрузку на CPU между несколькими ядрами, а также позволяет каждому ядру одновременно общаться с GPU.
DirectX 12 также поставляется с некоторыми причудливыми фичами. К ним относятся асинхронные вычисления и объекты состояния конвейера (PSO). Асинхронные вычисления повышают эффективность использования GPU, позволяя нескольким рабочим нагрузкам работать параллельно. Это, по сути, раскрывает весь потенциал вашего GPU.
Представьте официанта в ресторане. Когда официант принимает заказ, он сначала спрашивает, что бы вы хотели выпить. После того как вам принесут напитки, он спросит, что бы вы хотели получить в качестве основного блюда. Ваш заказ выполняется поэтапно. Официант не спросит вас, что бы вы хотели на десерт, пока вы не съели основное блюдо. Хотя это и эффективно, но не так эффективно, как могло бы быть.
При вычислениях каждая из задач официанта будет выполняться отдельным ресурсом GPU. Пока вы не получите свой напиток, ресурсы GPU, необходимые для принятия заказа на основное блюдо, будут простаивать. С асинхронными вычислениями DirectX 12 официант сможет принимать ваш заказ одновременно, как в сети ресторанов быстрого питания. Это позволяет максимально эффективно использовать GPU и повышает производительность в играх.
В DirectX 12 также появились PSO. В DirectX 11, когда геометрия игры передается на GPU для рендеринга, различные аппаратные настройки отвечают за интерпретацию и рендеринг этих данных. Это называется графическим конвейером и представляет собой поток входных и выходных данных, который происходит во время рендеринга кадров на GPU. Однако графический конвейер DirectX 11 не идеален.
Этот конвейер содержит набор различных состояний, включая состояние растеризации, состояние наложения, состояние трафарета глубины и другие компоненты. В DirectX 11 между этими различными состояниями существуют зависимости. В результате одно состояние не может быть завершено, пока не будет определено предыдущее состояние. Это снижает загрузку GPU и увеличивает накладные расходы CPU за счет снижения производительности.
Чтобы обойти эту проблему, в DirectX 12 появились PSO, которые представляют собой объекты, описывающие состояние всего графического конвейера. PSO похожи на бутылку, в которой содержатся различные состояния и компоненты, необходимые для создания изображения. Это позволяет графическому процессору предварительно обрабатывать каждое зависимое состояние вместо того, чтобы постоянно пересчитывать состояния на основе текущего графического конвейера.
Это значительно снижает накладные расходы процессора, присутствующие в DirectX 11, и повышает производительность. Итак, как же на самом деле выглядит это различие? По данным Microsoft, DirectX 12 снижает нагрузку на CPU на 50 процентов и повышает производительность GPU на 20 процентов. Хотя это и значительные улучшения, это не означает, что вы увидите те же результаты.
Почему переход с DirectX 11 на DirectX 12 не так прост
DirectX 11 был впервые выпущен для Windows Vista 27 октября 2009 года. Таким образом, если учесть, что DirectX 12 вышел в 2015 году, то между DirectX 11 и DirectX 12 прошло шесть лет. За это время тысячи игр были разработаны с использованием DirectX 11. К сожалению, перейти с DirectX 11 на DirectX 12 не так-то просто.
DirectX 11 — это так называемый высокоуровневый API. Проще говоря, с API высокого уровня разработчикам работать проще. В результате получаются стабильные, отшлифованные и играбельные игры. С другой стороны, DirectX 12 — это низкоуровневый API, и по сравнению с DirectX 11 это совсем другой зверь. Хотя он позволяет разработчикам точно настраивать оптимизацию на гранулированном уровне, его использование требует обширных знаний.
Учитывая это, игра, разработанная на DirectX 12, может иметь худшую производительность в зависимости от знаний разработчика об API. Есть улучшения, которые приходят с DirectX 12, но все зависит от того, насколько хорошо программист может их реализовать. По этой причине многие разработчики предпочитают придерживаться высокоуровневых API, таких как DirectX 11.
Что выбрать: DirectX 11 или DirectX 12?
Ответ зависит от нескольких вещей, например, от того, какую игру вы хотите запустить. Например, Guild Wars 2 работает на DirectX 11. Даже если ваша ОС и аппаратное обеспечение используют DirectX 12, у вас не будет возможности выбрать DirectX 12 в Guild Wars 2, потому что игра не поддерживает его. Это полностью решение разработчика, компании ArenaNet.
Хотите верьте, хотите нет, но ArenaNet потребовалось девять лет, чтобы перейти с DirectX 9 на DirectX 11. Однако есть игры, которые поддерживают и DirectX 11, и DirectX 12. Например, Fortnite. В настройках игры пользователи могут переключаться между обеими версиями.
Возможность выбора между DirectX 11 и DirectX 12 также зависит от вашего оборудования. Практически любой современный GPU будет поддерживать DirectX 12, но этого нельзя сказать о более старых GPU, таких как Radeon HD 4870. Этот графический процессор, выпущенный в 2008 году, поддерживает только DirectX 10. Это означает, что на нем невозможно запустить большинство современных игр, которые работают с использованием DirectX 11 и DirectX 12.
DirectX 12 или Vulkan — что лучше в играх?
Многие современные игры при запуске в Windows предлагают выбор между двумя графическими API — DirectX 12 или Vulkan, что может вызвать у пользователей вопрос: что лучше выбрать.
В этой статье подробно об отличиях Vulkan от DirectX и о том, какие преимущества и недостатки можно получить при выборе каждой из опций для запуска вашей игры.
Что такое DirectX и Vulkan
И DirectX и Vulkan представляют собой API для взаимодействия программы, а в текущем контексте — игры, с оборудованием вашего компьютера. В то время как Vulkan — API только для графики, DirectX — набор различных API, но при выборе между ним и Vulkan в играх обычно подразумевается лишь графическая часть — Direct3D.
Оба предназначены для того, чтобы облегчить разработку игр независимо от конкретного графического оборудования пользователя, обеспечив при этом максимально высокую производительность в играх. И тот и другой графический API может работать с видеокартами AMD, NVIDIA и другими.
В то время как DirectX — разработка Microsoft и используется лишь в операционных системах этой компании, начиная с Windows 10, Vulkan может быть использован в Windows, MacOS, Linux, Android и других операционных системах.
Что выбрать — Vulkan или DirectX 12
Многие современные игры позволяют использовать как Vulkan, так и DirectX в качестве графического API. Четкого ответа на вопрос какой из этих API лучше нет, но:
- Большинство тестов показывают более высокую частоту кадров (FPS) в играх при выборе Vulkan, за счет того, что для работы этого API требуется меньше ресурсов компьютера, а также лучше реализована работа на многоядерных процессорах. Однако это может зависеть от конкретной игры и оборудования компьютера пользователя.
- Есть мнение, что выбор DirectX 12 в Windows позволяет добиться более стабильной работы игры, в некоторых случаях — избежать сбоев.
- Выбор Vulkan часто позволяет снизить нагрузку на процессор, то есть в этом плане может оказаться более эффективным.
- Визуальных отличий в картинке при одинаковых настройках графики в игре при использовании Vulkan и DirectX обычно нет.
- Работа игры при выборе того или иного API может зависеть от конкретной игры и от того, насколько успешно разработчики реализовали работу с Vulkan и/или DirectX.
Единственно верного ответа на вопрос «Что выбрать — Vulkan или DirectX 12» нет. Многочисленные тесты в сети и опыт пользователей показывают, что производительность в каждом из вариантов выбора будет зависеть:
- От самой игры.
- От настроек графики в игре.
- От графического оборудования и поколения видеокарты: например, большинство тестов показывают, что для современных видеокарт NVIDIA предпочтителен Vulkan, а для AMD обычно более быстрым оказывается DirectX 12
- В некоторых случаях — от других характеристик компьютера, таких как производительность процессора.
Подводя итог, оптимальный вариант — проверить работу и DirectX, и Vulkan, переключив API в настройках игры, после чего сделать вывод, какой из вариантов оказался предпочтительным в вашем случае, либо оставить параметры по умолчанию, если при их использовании у вас и без того нет каких-либо проблем с производительностью в игре.
DirectX 11 против DirectX 12: практическая польза от новой версии графического API
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
- Компьютер на базе процессора AMD Ryzen:
- процессор AMD Ryzen 7 1700 (3,8 ГГц);
- система охлаждения Noctua NH-U12S SE-AM4;
- системная плата MSI X370 XPower Gaming Titanium (AMD X370);
- оперативная память GeIL Evo X DDR4-3200 (16 ГБ);
- накопитель SSD Corsair Force LE (480 ГБ);
- блок питания Corsair RM850i (850 Вт);
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:
1920×1080 medium 2560×1440 maximum Radeon RX 580 11% 3% GeForce GTX 1060 4% −3% GeForce RTX 2080 Ti 2% 8% 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.
Сравнение DirectX 9, 10, 11, 12
DirectX обеспечивает стабильную работу аппаратных устройств компьютера, в том числе видеокарты – API компании Microsoft влияет на индустрию геймдева самым прямым образом, во многом задавая стандарты разработки видеоигр. Программное обеспечение распространяется бесплатно. Для раскрытия потенциала современных видеокарт и повышения производительности системы в играх рекомендуется установить последнюю версию DirectX, которая совместима с операционной системой, установленной на вашем ПК.
Влияние Директ Икс на игры
DirectX позволяет разработчикам видеоигр создавать красивую графику, применяя самые современные технологии визуализации. Реалистичное динамическое освещение, насыщенные тени, тесселяция, различные виды сглаживания и другие инструменты API используются для создания различных проектов: шутеров, квестов, стратегий, RPG и др. Благодаря DirectX игроки видят на экранах мониторов:
- объемное динамическое освещение;
- высокополигональные объекты;
- эффекты глубины резкости;
- размытие в движении;
- высокодетализированные текстуры;
- реалистичные отражения на металлических поверхностях и в воде;
- густой дым и другие спецэффекты.
Благодаря DirectX игры получают доступ к аппаратным возможностям видеокарт. Компания Microsoft поставляет API в архиве, установка происходит автоматически – пользователю достаточно запустить инсталлятор и подтвердить принятие лицензионного соглашения. Большая часть файлов DirectX хранится в папке System32. Библиотеки активируются приложениями без участия пользователя – просто запустите игру и наслаждайтесь красивой графикой!
DirectX 9 VS DirectX 11
В DirectX 11 нагрузка на GPU многоядерных видеокарт распределяется равномерно. Производительность видеоплат класса middle-end и low-end значительно увеличилась, если сравнивать с девятой версией API, при условии запуска игры с аналогичными настройками графики. В играх появились новые спецэффекты, в целом, качество графики значительно улучшилось, в том числе и за счет поддержки шейдеров 5.0 (В DX9 только 2.0). Также разработчики позаботились о совместимости мультимедйиного контента, включая видеоигры, с форматом 16:9, который окончательно вытеснил с рынка устаревшие форм-факторы 5:4 и 4:3.
К сожалению, DirectX 11 имеет определенные недостатки, которых нет у девятой версии. Во-первых, повысилось энергопотребление при выполнении вычислительных операций, которые не связаны с обработкой трехмерной графики. Во-вторых, пользователям пришлось переходить на Windows 7 – пакет DirectX 11 несовместим с более ранними версиями ОС. Кроме того, в некоторых играх отмечалось снижение четкости текстур при максимально высоком уровне сглаживания, например, в Dark Souls 2 (на некоторых видеокартах). Впрочем, на фоне преимуществ DirectX 11 недостатки кажутся несущественными.
DirectX 11 VS DirectX 12
DirectX 12 поддерживает технологию обработки лучей RTX – в некоторых играх включение трассировки существенно улучшает графику, например, в Control. В двенадцатой версии пакета возможно использование нескольких видеокарт от AMD и NVIDIA одновременно. Потоки данных распределяются по ядрам процессора равномерно. Кроме того, в DirectX 12 улучшены спецэффекты.
В сценах с небольшим количеством объектов и производительность выше с DirectX 11 (если для обработки данных достаточно одного ядра CPU). Выигрыш в производительности при использовании многопоточной технологии больше заметен на процессорах AMD, нежели на Intel – эта особенность обусловлена большим числом ядер. Из-за сложностей в программировании раскрыть все возможности движка на DirectX 12 не удастся, если изначально разработка велась под DirectX 11. Технология RTX может значительно снизить производительность системы – пользоваться главной особенностью двенадцатого Директ Икса смогут только обладатели очень мощных видеокарт.
На нашем портале можно скачать любую версию DirectX. Программное обеспечение предоставляется в архивах. Распакуйте данные и запустите установку. Дождитесь завершения инсталляции и перезапустите систему, если появится сообщение о необходимости выполнить перезагрузку.