DirectX становится ML-платформой: что линейная алгебра и нейронные шейдеры означают для будущих игр

DirectX выходит за рамки традиционных графических шейдеров. Microsoft добавляет аппаратно-ускоренную линейную алгебру непосредственно в HLSL и отдельный путь для более крупных ML-моделей, закладывая основу для нейронных текстур, обучаемых материалов, нейронного освещения и других методов рендеринга на основе ИИ.
Опубликовано:
Aleksandar Stajic
Обновлено: 26 сентября 2026 г. в 09:39
DirectX становится ML-платформой: что линейная алгебра и нейронные шейдеры означают для будущих игр

DirectX больше не является только графическим API, который отправляет традиционные шейдеры на GPU. Microsoft добавляет примитивы машинного обучения непосредственно в HLSL и второй путь для запуска более крупных ML-графов внутри экосистемы DirectX. Это меняет то, где нейронный рендеринг может находиться в будущих компьютерных играх.

Почему нейронному рендерингу нужны новые примитивы DirectX

Современные GPU уже содержат специализированное аппаратное обеспечение для матричных операций, используемых в машинном обучении. Проблема для разработчика игр заключается не только в том, существует ли это аппаратное обеспечение, но и в том, как эффективно получить к нему доступ из конвейера графики в реальном времени.

Microsoft впервые исследовала это с поддержкой Cooperative Vector. В 2026 году эта работа превратилась в более широкий дизайн DirectX Linear Algebra, который поддерживает как векторно-матричные, так и матрично-матричные операции.

Это важно, потому что разные задачи нейронного рендеринга имеют разные формы. Крошечная модель, оценивающая поведение материала для каждого пикселя, — это не та же рабочая нагрузка, что большой граф суперразрешения или шумоподавления.

Двухуровневая модель ML в DirectX

Два способа, которыми ML может войти в графический конвейер DirectX

1
1. ML на уровне шейдера
Небольшие нейронные или линейно-алгебраические рабочие нагрузки выполняются непосредственно из HLSL вместе с традиционным кодом шейдера.
2
2. DX Linear Algebra
Шейдер может запрашивать аппаратно-ускоренные векторные и матричные операции вместо ручной реализации каждого ML-примитива.
3
3. ML на уровне модели
Более крупные нейронные сети представлены как полные вычислительные графы, а не как написанные вручную фрагменты шейдеров.
4
4. DirectX Compute Graph Compiler
Запланированный Microsoft путь компилятора анализирует и понижает эти графы в оптимизированные рабочие нагрузки GPU, интегрированные с очередями и списками команд D3D12.

Что DX Linear Algebra на самом деле даёт шейдеру

Традиционный HLSL построен вокруг графических и вычислительных операций. Нейронные рабочие нагрузки сильно зависят от линейной алгебры: векторов, матриц, умножения, накопления и структур данных, оптимизированных для этих операций.

Предварительная версия Shader Model 6.10 добавляет первоклассные матричные API, чтобы разработчики могли выражать эти рабочие нагрузки более напрямую и позволить драйверу отображать их на специализированное аппаратное обеспечение.

Предварительная версия Microsoft от апреля 2026 года явно описывает это как единый путь для нейронного рендеринга, ML и задач обработки изображений, а не как функцию только для графики.

Традиционная математика шейдеров против математики шейдеров, ориентированной на ML

Традиционный фокус шейдераФокус, ориентированный на ML
Типичная работа
Аппаратный путь
Выражение разработчика

Почему Cooperative Vector был только началом

Cooperative Vector позволял потокам шейдеров запрашивать векторно-матричную работу, которую драйверы могли отображать на специализированное аппаратное обеспечение. Это было полезно для высокопараллельных рабочих нагрузок на каждый пиксель.

Позже Microsoft пришла к выводу, что многие важные ML-нагрузки требуют большего, чем векторно-матричные операции. Суперразрешение, шумоподавление, временная реконструкция, более крупные модели изображений и общий вывод могут требовать матрично-матричных операций и совместной работы множества потоков.

Поэтому DX Linear Algebra расширяет модель, а не рассматривает Cooperative Vector как окончательную абстракцию.

Что на самом деле может выполняться внутри шейдера?

Наиболее интересные ML-нагрузки на уровне шейдеров достаточно малы, чтобы выполняться рядом с графическими данными, с которыми они работают.

НагрузкаПочему ML на уровне шейдеров подходит
Нейронное сжатие текстурНебольшая сеть может восстанавливать информацию о текстуре рядом с точкой, где она нужна шейдеру
Нейронная оценка материаловОбученная функция может заменить или дополнить дорогостоящие вручную созданные вычисления материалов
Нейронное кэширование излученияВывод на уровне пикселя или локальный вывод может оценивать информацию об освещении на основе изученного поведения сцены
Небольшие ядра шумоподавления/реконструкцииML-операции могут располагаться непосредственно рядом с этапом рендеринга, который они улучшают
Вывод при обработке изображенийМатричные операции могут быть встроены в обработку на GPU без отдельной внешней среды выполнения

Почему это важно для памяти текстур

Один из повторяющихся примеров Microsoft — нейронное сжатие текстур.

Вместо хранения каждого канала текстуры с обычной точностью игра может хранить более компактное представление и использовать небольшую нейронную сеть для восстановления деталей во время рендеринга.

Это обменивает часть работы по выводу на GPU на снижение нагрузки на хранилище или память. Точная выгода зависит от техники и оборудования, но архитектурное изменение важно: часть визуальных деталей может стать вычислением вместо хранимых данных.

Почему полным моделям нужен другой путь

Ручное написание нескольких матричных операций на HLSL практично для небольших нейронных функций. Это становится гораздо менее практичным, когда нагрузка представляет собой полноценную современную модель со множеством слоёв, зависимостей и промежуточных тензоров.

DirectX Compute Graph Compiler от Microsoft предназначен для этого более крупного класса нагрузок.

Вместо переписывания модели в виде пользовательского кода шейдера компилятор может принять граф вычислений, проанализировать весь граф, спланировать память, объединить операции и преобразовать результат в работу на GPU, которая интегрируется с DirectX 12.

Граница между шейдером и графом

Когда ML-нагрузка относится к HLSL, а когда к компилятору моделей

Путь на уровне шейдераПуть на уровне модели
Размер модели
Стиль выполнения
Авторство
Область оптимизации
Типичное использование

Почему кросс-вендорная поддержка важнее ещё одной функции ИИ

AMD, Intel, NVIDIA и Qualcomm предоставляют разные архитектуры GPU и разные формы выделенного матричного ускорения.

Абстракция DirectX даёт Microsoft и производителям драйверов возможность транслировать общий HLSL или ML на уровне графа в правильный аппаратный путь.

Это не делает каждый GPU одинаково быстрым, но может снизить необходимость для игрового движка реализовывать совершенно другой API нейронного рендеринга для каждого производителя.

Какое оборудование поддерживает текущую предварительную версию?

Ответ зависит от конкретной операции линейной алгебры и предварительного драйвера.

Таблица поддержки предварительной версии Agility SDK 1.721 от Microsoft перечисляет LinAlg VectorAccumulate для оборудования AMD Radeon RX 9000 серии, оборудования Intel Xe2 или новее через предстоящий драйвер и оборудования NVIDIA RTX через поддерживаемый предварительный путь.

Это поддержка эпохи предварительной версии, а не универсальная гарантия для розничной продажи. Поддержка оборудования и драйверов может измениться до финализации.

Нейронный рендеринг становится инфраструктурой

DLSS, FSR и другие технологии нейронной графики часто обсуждаются как брендированные функции, видимые в меню настроек игры.

DirectX Linear Algebra указывает на более глубокое изменение. Нейронная операция может стать внутренней деталью реализации внутри рендерера, а не отдельной опциональной функцией постобработки.

Разработчик мог бы использовать ML для текстур, материалов, освещения, реконструкции или других локальных функций, не выставляя каждую из них как ориентированный на потребителя переключатель ИИ.

Стек нейронного рендеринга становится многослойным

Возможный будущий конвейер игры на DirectX

1
Традиционная работа движка
Симуляция, геометрия, видимость и базовый рендеринг остаются стандартными обязанностями движка.
2
Встроенные нейронные шейдеры
Небольшие обученные функции реконструируют текстуры, материалы или освещение внутри HLSL.
3
Более крупные графы ML
Полные модели реконструкции или вывода выполняются через путь DirectX на уровне графа.
4
Отображение на аппаратное обеспечение производителя
Драйверы отображают общие операции DirectX на специализированные блоки ИИ и матричные блоки GPU.
5
Видимость в PIX
Графическая работа и работа ML могут профилироваться вместе, а не существовать в отдельных непрозрачных средах выполнения.

Почему унифицированное профилирование важно

Нейронная рабочая нагрузка, которая улучшает качество изображения, всё ещё может навредить игре, если она неожиданно потребляет время кадра, пропускную способность памяти или VRAM.

Microsoft явно включает унифицированную видимость в PIX как часть направления Compute Graph Compiler. Это важно, потому что разработчикам нужно видеть графическую работу и работу ML в одном захвате кадра.

Если нейронный рендеринг становится инфраструктурой, он должен быть измеримым, как любой другой этап рендеринга.

Это не значит, что каждый шейдер станет нейронной сетью

Традиционная шейдерная математика остаётся эффективной, детерминированной и легко предсказуемой для многих задач.

Нейронная функция имеет смысл, когда она может аппроксимировать или восстанавливать что-то дорогое более эффективно, сжимать данные или обеспечивать качество, которое иначе потребовало бы слишком много обычных вычислений или памяти.

Правильная архитектура останется гибридной.

Тест ценности нейронного шейдера

Когда действительно имеет смысл внедрять ML в конвейер рендеринга?

1
1. Определите дорогостоящую традиционную операцию
Какие затраты на вычисления, пропускную способность, память или хранение вы пытаетесь заменить?
2
2. Определите нейронную замену
Что может восстановить, предсказать или сжать небольшая модель?
3
3. Измерьте стоимость вывода
Сама ML-модель потребляет время GPU, память и пропускную способность.
4
4. Измерьте стабильность качества
Ищите временные артефакты, ошибки восстановления и случаи отказа.
5
5. Измерьте чистую экономию
Техника полезна только если избегаемые традиционные затраты стоят добавленных затрат ML.
6
6. Протестируйте на разных производителях
Абстракция DirectX помогает переносимости, но реальная производительность оборудования всё равно различается.

Что это значит для геймеров

Геймеры, возможно, никогда не увидят переключатель «DX Linear Algebra» в графическом меню.

Вероятное влияние косвенное: меньший размер текстур, лучшее восстановление освещения, более эффективная нейронная графика или новые визуальные техники, которые становятся практичными, потому что движок может получить доступ к матричному ускорению через стандартный путь.

Эта функция важнее как инфраструктура, а не как бренд.

Что могло бы изменить этот ответ?

Самая большая неопределённость — окончательная розничная форма этих API. DX Linear Algebra остаётся в предварительной версии, а Compute Graph Compiler ещё не достиг широкой розничной доступности.

Окончательная поддержка оборудования, детали API, поведение компилятора и внедрение в движки могут измениться, прежде чем эти системы станут обычной инфраструктурой для выпускаемых игр.

Если крупные движки напрямую внедрят эти абстракции, нейронные шейдеры могут стать гораздо более распространёнными без необходимости отдельным командам разработчиков игр реализовывать каждую технику с нуля.

Ограничения

Эта статья объясняет документированную архитектуру DirectX от Microsoft и предварительные API. Она не утверждает, что DX Linear Algebra в настоящее время улучшает производительность в каждой игре или что Compute Graph Compiler является готовым розничным продуктом.

Примеры Microsoft описывают возможности и предполагаемое использование. Реальные преимущества зависят от модели, интеграции с движком, архитектуры GPU, драйверов и рабочей нагрузки.

Заключение

Важное изменение в DirectX — это не ещё одна галочка под названием AI.

Оно в том, что математика машинного обучения переходит в саму модель программирования графики. Небольшие нейронные функции могут находиться внутри шейдеров, более крупные модели могут перейти к компиляции на уровне графа, и один и тот же инструментарий DirectX может предоставлять эти рабочие нагрузки на нескольких GPU от разных производителей.

Именно так нейронный рендеринг перестаёт быть одной брендированной функцией и начинает становиться частью инфраструктуры рендеринга.

FAQ

DirectX Linear Algebra и нейронные шейдеры

Что такое DirectX Linear Algebra?

Это набор функций DirectX/HLSL для аппаратно-ускоренных векторных и матричных операций, используемых в задачах машинного обучения, нейронного рендеринга и обработки изображений.

Что такое нейронный шейдер?

Полезное описание простыми словами — это шейдер, который включает обученную нейронную функцию или этап ML-инференса как часть своей графической работы.

Является ли DX Linear Algebra уже обычной розничной функцией DirectX?

По состоянию на сентябрь 2026 года она остаётся в предварительной ветке Shader Model 6.10 / Agility SDK.

Что такое DirectX Compute Graph Compiler?

Это анонсированный Microsoft API компилятора ML на уровне модели, предназначенный для приёма более крупных вычислительных графов и их преобразования в оптимизированные рабочие нагрузки GPU, интегрированные с D3D12.

Почему бы не запускать каждую ML-модель напрямую в HLSL?

Небольшие функции хорошо подходят для написания на уровне шейдеров, тогда как крупные модели выигрывают от оптимизации всего графа, планирования памяти и объединения операторов.

Заменит ли это DLSS или FSR?

Не напрямую. DirectX предоставляет низкоуровневую инфраструктуру, которую производители и разработчики могут использовать для нейронной графики. Брендированные технологии по-прежнему могут реализовывать собственные модели и стратегии интеграции.

Глоссарий

Ключевые термины DirectX ML

DX Linear Algebra
API DirectX/HLSL для ускоренных векторных и матричных операций, предназначенные для нейронного рендеринга, ML и задач обработки изображений.
Cooperative Vector
Более ранний подход DirectX к ускоренным векторно-матричным операциям внутри шейдеров, который помог заложить путь нейронного рендеринга на уровне шейдеров.
Shader Model 6.10
Предварительное поколение шейдерных моделей, содержащее текущие матричные API DirectX Linear Algebra.
DirectX Compute Graph Compiler
Анонсированный Microsoft API компилятора для оптимизации и выполнения более крупных вычислительных графов ML как нативных рабочих нагрузок GPU DirectX.
Нейронный шейдер
Практический термин для шейдера, который выполняет обученный инференс или нейронные вычисления как часть графической обработки.
Граница шейдера или графа
Модель Figure Rocks для определения того, относится ли рабочая нагрузка ML к небольшим встроенным вычислениям в шейдере или к более крупному вычислительному графу на уровне модели.
Тест ценности нейронного шейдера
Рабочий процесс Figure Rocks для определения того, стоят ли традиционные вычислительные или затраты памяти, избегаемые нейронной техникой, её затрат на инференс и компромиссов по качеству.

Первоисточники

Microsoft DirectX — Evolving DirectX for the ML Era on Windows

Официальный обзор архитектуры с GDC 2026, охватывающий ML на уровне шейдеров, DX Linear Algebra и DirectX Compute Graph Compiler.

Microsoft DirectX — D3D12 LinAlg Matrix Preview

Официальный предварительный обзор за апрель 2026 года, объясняющий унифицированные API Linear Algebra, матричные операции и мотивацию нейронного рендеринга.

Microsoft DirectX — Agility SDK 1.721 Preview

Официальный выпуск за май 2026 года, документирующий обновления Linear Algebra в Shader Model 6.10 и предварительную поддержку оборудования.

Microsoft Game Dev — GDC 2026: Evolving DirectX for the ML Era

Официальное резюме Microsoft Game Dev, объясняющее ML на уровне шейдеров и на уровне моделей и роль Compute Graph Compiler.

Microsoft DirectX — D3D12 Cooperative Vector

Официальная справочная информация об аппаратно-ускоренных векторных и матричных операциях и нейронном рендеринге непосредственно из потоков шейдеров.

Related Articles

Почему в ПК-играх возникают рывки при компиляции шейдеров — и как передовая доставка шейдеров меняет ситуацию

Почему в ПК-играх возникают рывки при компиляции шейдеров — и как передовая доставка шейдеров меняет ситуацию

Заикание шейдеров возникает, когда компьютерной игре приходится компилировать программы для GPU в неподходящий момент. Microsoft Advanced Shader Delivery переносит большую часть этой работы с ПК игрока, подготавливая шейдеры для конкретного оборудования заранее и поставляя их вместе с игрой.

Больше чем сканирование – креативные способы использования и модификации amiibo"

amiibo — это фигурки персонажей, оснащенные NFC, выпускаемые компанией Nintendo с 2014 года. Технически они представляют собой небольшие носители данных внутри литых пластиковых фигурок. На практике они занимают промежуточное положение между игрушкой, предметом коллекционирования и интерфейсным устройством. Сканирование их в консоль — это лишь одна часть их жизненного цикла. Как показывают многолетние наблюдения, многие владельцы относятся к ним как к объектам с собственным творческим потенциалом.

PUBG Ally показывает, почему ИИ-напарникам нужны два мозга: быстрые рефлексы и медленное мышление

PUBG Ally показывает, почему ИИ-напарникам нужны два мозга: быстрые рефлексы и медленное мышление

Языковая модель может понимать тактику и намерения игрока, но она не должна напрямую управлять каждым движением и боевой реакцией. PUBG Ally демонстрирует более практичную архитектуру: быстрое управление на основе дерева поведения для рефлекторных действий в сочетании с небольшой языковой моделью для планирования, координации и естественного общения.

120 Гц ощущаются хуже? Чек-лист для диагностики (неверный режим, диапазон VRR, ограничения)

Более высокая частота обновления может выявить нестабильность. Используйте этот чек-лист, чтобы диагностировать, почему 120 Гц ощущаются хуже: неверный режим, неверный путь обновления, проблемы с диапазоном VRR или отсутствие ограничений.

Четкость движения: почему возникает размытие и способы решения, которые действительно работают

Размытие в движении — это не просто настройка, это сочетание тайминга и послесвечения. Изучите практический порядок: правильный режим, правильная частота обновления, а затем те немногие способы улучшения четкости, которые действительно работают.

Настройка Overdrive: чистый способ уменьшить размытие без гостинга

Овердрайв может улучшить четкость или добавить некрасивые ореолы. Используйте этот простой метод, чтобы выбрать чистую среднюю настройку, которая уменьшает размытие без артефактов гостинга.

AMD FSR Redstone — это не просто FSR 4: объяснение апскейлинга, генерации кадров, регенерации лучей и кэширования излучения

AMD FSR Redstone — это не просто FSR 4: объяснение апскейлинга, генерации кадров, регенерации лучей и кэширования излучения

Название FSR от AMD изменилось, потому что FSR больше не является одной функцией. Redstone теперь представляет собой набор технологий нейронного рендеринга с отдельными технологиями для масштабирования, генерации кадров, реконструкции трассировки лучей и обученного глобального освещения.

Windows Auto SR — это не DLSS: как работает апскейлинг на NPU без интеграции в игры

Windows Auto SR — это не DLSS: как работает апскейлинг на NPU без интеграции в игры

Windows Auto SR может масштабировать поддерживаемые игры без интеграции DLSS, FSR или XeSS. Вместо запуска модели реконструкции внутри игры на GPU Windows использует NPU, чтобы воссоздать изображение с более высоким разрешением из рендера с более низким разрешением.