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In un colpo solo Microsoft ha annunciato sul blog ufficiale per gli sviluppatori DirectX due importanti novità che vanno ad aggiungersi alla collezione di API dedicata allo sviluppo di videogiochi e applicazioni multimediali in generale.

directx 12

La prima prende il nome di DirectML, e va a collocarsi come API per fornire accelerazione hardware tramite le GPU a WinML (Windows Machine Learning), la piattaforma annunciata ad inizio mese sempre da Microsoft per fornire un ambiente di apprendimento automatico (noto anche in inglese come machine learning) tramite modelli di addestramento statici.

Oltre a fornire un’accelerazione hardware a WinML, il vantaggio di usare direttamente DirectML consiste nel passare da un modello di apprendimento statico ad uno dinamico ed in tempo reale, adatto anche a situazioni e a dati che cambiano di continuo come può accadere in un videogioco.

winmlarch

Ciò è stato possibile tramite un’integrazione di metacomandi (comandi non facenti parte del linguaggio, bensì direttive interpretate per tale) per Direct3D 12 grazie ad una collaborazione fra Microsoft e NVIDIA. Tale scelta consentirà ai produttori hardware di ottimizzare via driver al meglio le relative istruzioni in base alle caratteristiche hardware, sfruttando anche – qualora sia possibile – il supporto ai calcoli in virgola mobile a mezza precisione (FP16).

fp16powa

Secondo Microsoft e NVIDIA questa scelta consentirà di ottenere miglioramenti prestazionali notevoli, anche fino a 8 volte tanto rispetto ad un approccio software via shader scritti in HLSL (quindi sempre con accelerazione hardware), che dovrebbe essere comunque disponibile come soluzione di ripiego qualora non vi sia il supporto driver.

La seconda novità si chiama DirectX Raytracing (DXR) e consiste in un aggiornamento a Direct3D 12 ideato ed ottimizzato per fornire il supporto alle tecnologie di ray tracing nei motori grafici in tempo reale.
Il ray tracing è una tecnica di rendering incentrata sul percorso che effettua il raggio di luce e su come colpisce gli oggetti che incontra, e qualitativamente ideale per il calcolo di effetti ottici quali riflessi, rifrazioni, aberrazione cromatica e molto altro. Tuttavia il costo di calcolo è notevole se paragonata ad altre tecniche, e fino ad oggi il suo utilizzo nei motori grafici in tempo reale è stato molto parsimonioso o del tutto assente a seconda dei casi.

coolrt

L’aggiornamento che porta DirectX Raytracing va a colmare un vuoto presente nelle API di grafica 3D in tempo reale esistenti, fino ad oggi incentrate prevalentemente sui problemi di rasterizzazione e relegando il calcolo generico ad una funzionalità secondaria e di supporto. Le novità tuttavia non andranno a stravolgere Direct3D 12, bensì riescono a completarla e a generalizzarla, riflettendo anche i tipi di calcoli più general purpose che il problema del ray tracing pone, come la possibilità di effettuare chiamate di calcolo ricorsive.

dxrttools

Per quanto riguarda il supporto hardware Microsoft ha pensato a tutto, dando la possibilità ai produttori di schede grafiche di supportare le nuove funzionalità in maniera progressiva, creando inoltre una libreria di ripiego (chiamata Fallback Layer e basata sui compute shader) indipendente dalle capacità delle architetture hardware (a patto di disporre di un driver con supporto allo Shader Model 6.0 e 6.1).
È importante precisare come gli obiettivi di questa soluzione siano di fornire principalmente un supporto agli sviluppatori con prestazioni superiori al driver software (WARP) e di fornire una soluzione sufficientemente prestante da essere presente sì in prodotti finali, ma solo per casi comuni e tecniche su piccola scala. Infine, il Fallback Layer sarà reso disponibile sulla piattaforma di collaborazione con Github, e aperto per eventuali miglioramenti da parte di sviluppatori e produttori hardware.

DirectML e DirectX Raytracing dovrebbero arrivare con il prossimo grande aggiornamento di Windows 10 denominato Redstone 4, e saranno a disposizione per lo sviluppo di applicazioni sia classiche per desktop sia moderne per il Microsoft Store. Attualmente non ci è dato sapere quali architetture hardware forniranno o meno un supporto accelerato, e a quali funzionalità, per entrambe queste nuove tecnologie.

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Alessio Tommasini
Autore: Alessio Tommasini
Esperto in:
Programmazione, gaming, Windows
Ancora studente di informatica è appassionato di videogiochi, assemblaggio di PC e programmazione 3D tramite DirectX. Esperto di sistemi operativi Windows, videogames e periferiche.
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