Si chiama AMFS, Adaptive Multi-Frequency Shading, ed è una tecnica messa a punto dai ricercatori di Intel che dovrebbe consentire alle GPU di effettuare il pixel shading in modo più efficiente. La tecnica è stata presentata al SIGGRAPH 2014, nell'agosto scorso, ma ne dà notizia solo ora un post sul blog di Intel, offrendo documentazione sia in formato PDF che video. "Nelle GPU attuali una gran parte delle risorse di calcolo e del budget energetico è speso a eseguire il pixel shading sui core programmabili della GPU", spiega Intel.
Per oltre 20 anni il metodo prevalente nell'industria è stato il multisampling antialiasing (MSAA), dove lo shading viene richiamato una volta per triangolo e pixel. L'impatto di questa operazione è perciò fortemente legato alla complessità geometrica della scena e alla risoluzione dello schermo.
Per offrire scenari più dettagliati e visivamente appaganti gli sviluppatori usano da qualche anno una tecnica chiamata tessellation, che permette di generare una geometria molto dettagliata senza dover archiviare e trasferire grandi mesh poligonali. La tessellation però aumenta nettamente il costo - in termini di risorse - del pixel shading.
Oggi il gaming si sta spostando progressivamente dalla risoluzione Full HD a quelle WQHD e Ultra HD, un passaggio che secondo Intel è motivato anche dalla riduzione dell'aliasing. "Questo aumenta ulteriormente la quantità di lavoro di shading. Per queste ragioni è necessario ripensare il modo in cui lavora il pixel shading, in modo da raggiungere un maggiore livello di realismo visivo anche su dispositivi a basso consumo". AMFS si presenta quindi come una tecnica che punta anche al mondo mobile.
"Proponiamo una nuova architettura hardware che risolva questi problemi, rendendo il lavoro di pixel shading ampiamente indipendente dal livello di tessellation e risoluzione dello schermo".
Intel afferma che lo shading è "valutato in uno spazio parametrico definito su ogni primitiva di input di alto livello, ad esempio coarse patch. Ciò significa che lo shading è riusato in modo efficiente tra tutti i triangoli in una patch. Il tasso di shading sulla patch è nel nostro sistema, non viene determinato a priori ma scelto localmente e in automatico in base alla geometria tassellata finale".
Ciò evita potenziali problemi di under/overshading legati alla curvatura locale o allo spostamento e limita il riuso dello shading tra triangoli con orientamenti molto diversi. "La seconda e forse più importante caratteristica della nostra architettura", spiega Intel "è che permette uno shading lazy e il riuso simultaneo a differenti frequenze. Le operazioni di pixel shading possono, ad esempio, essere divise in una componente a bassa frequenza che calcola l'approssimazione dell'illuminazione globale a un tasso molto inferiore rispetto alla luce diretta. Nessuna delle tecniche di pixel shading esistenti supporta lo shading multifrequenza".
L'obiettivo generale è fornire un controllo flessibile sulla quantità di lavoro pixel shading, indipendentemente dalla geometria e dalla risoluzione del display. Ciò consente a un software di rimanere entro un dato frame time o budget energetico, massimizzando la qualità dell'immagine. Secondo i ricercatori di Intel il metodo si integra bene nelle pipeline esistenti e supporta nativamente motion/defocus blur.
 | Intel Core i7-4790K |
"In conclusione, riducendo il costo del pixel shading con tecniche di rendering avanzate come subdivision surfaces e/o stochastic rasterization speriamo di ridurre nettamente il gap qualitativo tra rendering offline e grafica in tempo reale. Immaginiamo che un futuro supporto hardware di queste caratteristiche, in combinazione a un potente sistema per il riuso dello shading, aiuti a ridurre anche i costi di sviluppo dei contenuti", sottolinea Intel.
"Questa è attualmente una limitazione fondamentale per gli studi di sviluppo. Certo, abbiamo esplorato solo alcuni possibili casi d'uso, ma nelle mani di sviluppatori preparati la flessibilità di AMFS potrebbe rappresentare uno strumento potente", conclude l'azienda.