DirectX 正在成为一个机器学习平台：线性代数和神经着色器对未来游戏意味着什么
DirectX 不再只是向 GPU 发送传统着色器的图形 API。微软正在将机器学习原语直接添加到 HLSL 中，并为在 DirectX 生态系统中运行更大的 ML 图开辟了第二条路径。这改变了神经渲染在未来 PC 游戏中的位置。
为什么神经渲染需要新的 DirectX 原语
现代 GPU 已经包含用于机器学习矩阵运算的专用硬件。对于游戏开发者来说，问题不仅在于该硬件是否存在，还在于如何从实时图形管线中高效地访问它。
微软最初通过 Cooperative Vector 支持对此进行了探索。2026 年，这项工作演变为更广泛的 DirectX Linear Algebra 设计，同时支持向量-矩阵和矩阵-矩阵运算。
这很重要，因为不同的神经渲染任务具有不同的形态。逐像素评估材质行为的小型模型与大型超分辨率或去噪图的工作负载并不相同。
两级 DirectX ML 模型
ML 进入 DirectX 图形管线的两种方式
DX Linear Algebra 实际上为着色器提供了什么
传统 HLSL 围绕图形和计算操作构建。神经工作负载严重依赖线性代数：向量、矩阵、乘法、累加以及针对这些操作优化的数据布局。
Shader Model 6.10 预览版添加了一流的矩阵 API，使开发者能够更直接地表达这些工作负载，并让驱动程序将它们映射到专用硬件。
微软 2026 年 4 月的预览版明确将其描述为神经渲染、ML 和图像处理工作负载的统一路径，而非仅限图形的功能。
传统着色器数学与面向 ML 的着色器数学
| 传统着色器重点 | 面向 ML 的重点 | |
|---|---|---|
| 典型工作 | ||
| 硬件路径 | ||
| 开发者表达 |
为什么 Cooperative Vector 只是开始
Cooperative Vector 允许着色器线程请求向量-矩阵工作，驱动程序可以将其映射到专用硬件。这对于高度并行的逐像素工作负载非常有用。
微软后来得出结论，许多重要的机器学习工作负载需要的不仅仅是向量-矩阵运算。超分辨率、去噪、时间重建、更大的图像模型和通用推理可能需要矩阵-矩阵运算以及跨多个线程的共享工作。
因此，DX 线性代数扩展了模型，而不是将协作向量视为最终抽象。
着色器内部实际可以运行什么？
最有趣的着色器级机器学习工作负载足够小，可以在其操作的图形数据附近执行。
| 工作负载 | 为什么着色器级机器学习适合 |
|---|---|
| 神经纹理压缩 | 小型网络可以在着色器需要纹理信息的点附近重建纹理信息 |
| 神经材质评估 | 学习函数可以替代或增强昂贵的手工编写材质数学 |
| 神经辐射缓存 | 逐像素或局部推理可以从学习到的场景行为中估计光照信息 |
| 小型去噪/重建内核 | 机器学习操作可以直接位于其改进的渲染阶段旁边 |
| 图像处理推理 | 矩阵运算可以嵌入 GPU 处理中，而无需单独的外部运行时 |
为什么这对纹理内存很重要
微软反复提到的一个例子是神经纹理压缩。
游戏可以存储更紧凑的表示，并在渲染期间使用小型神经网络重建细节，而不是以传统保真度存储每个纹理通道。
这用一些 GPU 推理工作换取了更低的存储或内存压力。具体收益取决于技术和硬件，但架构变化很重要：一些视觉细节可以变成计算而不是存储数据。
为什么完整模型需要不同的路径
在 HLSL 中手写一些矩阵运算对于小型神经函数是可行的。当工作负载是具有许多层、依赖关系和中间张量的完整现代模型时，这就变得非常不切实际。
微软的 DirectX 计算图编译器就是为这类更大的工作负载设计的。
编译器可以接受计算图、分析整个图、规划内存、融合操作，并将结果降低为与 DirectX 12 集成的 GPU 工作，而不是将模型重写为自定义着色器代码。
着色器或图的边界
机器学习工作负载何时属于 HLSL 与模型编译器
| 着色器级路径 | 模型级路径 | |
|---|---|---|
| 模型大小 | ||
| 执行风格 | ||
| 创作 | ||
| 优化范围 | ||
| 典型用途 |
为什么跨供应商支持比另一个 AI 功能更重要
AMD、Intel、NVIDIA 和高通展示了不同的 GPU 架构和不同形式的专用矩阵加速。
DirectX 抽象层为微软和驱动程序供应商提供了一个平台，将通用的 HLSL 或图级别 ML 转换为正确的硬件路径。
这并不会让每个 GPU 都同样快，但它可以减少游戏引擎为每个供应商实现完全不同的神经渲染 API 的需求。
当前预览版支持哪些硬件？
答案取决于具体的线性代数操作和预览版驱动程序。
微软的 Agility SDK 1.721 预览版支持表列出了 LinAlg VectorAccumulate 对 AMD Radeon RX 9000 系列硬件、通过即将推出的驱动程序支持的 Intel Xe2 或更新硬件，以及通过支持的预览路径的 NVIDIA RTX 硬件的支持。
这是预览时代的支持，不是通用的零售保证。硬件和驱动程序支持在最终确定之前可能会发生变化。
神经渲染正在成为基础设施
DLSS、FSR 和其他神经图形技术通常被讨论为游戏设置菜单中可见的品牌功能。
DirectX 线性代数指向更深层次的变化。神经操作可以成为渲染器内部的实现细节，而不是单一的可选后处理功能。
开发者可以将 ML 用于纹理、材质、光照、重建或其他局部功能，而无需将每个功能都暴露为面向消费者的 AI 开关。
神经渲染堆栈正在变得分层
未来可能的 DirectX 游戏管线
为什么统一性能分析很重要
一个改善图像质量的神经工作负载如果意外消耗帧时间、内存带宽或 VRAM，仍然可能损害游戏。
微软明确将统一的 PIX 可见性作为 Compute Graph Compiler 方向的一部分。这很重要，因为开发者需要在同一帧捕获中看到图形和 ML 工作。
如果神经渲染成为基础设施，它必须像任何其他渲染阶段一样可测量。
这并不意味着每个着色器都会变成神经网络
对于许多工作负载，传统着色器数学仍然高效、确定性强且易于推理。
当神经函数能够更高效地近似或重建昂贵的东西、压缩数据，或者产生原本需要过多传统计算或内存才能达到的质量时，它才有意义。
正确的架构将保持混合模式。
神经着色器价值测试
何时将机器学习放入渲染管线才真正有意义？
这对游戏玩家意味着什么
游戏玩家可能永远不会在图形菜单中看到“DX 线性代数”开关。
可能的影响是间接的：更小的纹理占用、更好的光照重建、更高效的神经图形，或者因为引擎可以通过标准路径访问矩阵加速而变得实用的新视觉技术。
该功能作为基础设施比作为品牌更重要。
什么会改变这个答案？
最大的不确定性是这些 API 的最终零售形态。DX 线性代数仍处于预览阶段，而计算图编译器尚未达到广泛的零售可用性。
在这些系统成为正常的发行游戏基础设施之前，最终的硬件支持、API 细节、编译器行为和引擎采用可能会发生变化。
如果主要引擎直接采用这些抽象，神经着色器可能会变得更加普遍，而无需各个游戏团队从头实现每一项技术。
局限性
本文解释了微软记录的 DirectX 架构和预览 API。它并不声称 DX 线性代数目前能提高每款游戏的性能，也不声称计算图编译器是成品零售产品。
微软的示例描述了能力和预期用途。实际收益取决于模型、引擎集成、GPU 架构、驱动程序和负载。
结论
DirectX 的重要变化并不是又一个名为 AI 的复选框。
而是机器学习数学正在进入图形编程模型本身。小型神经函数可以驻留在着色器内，更大的模型可以走向图级编译，而同一套 DirectX 工具链可以在多个 GPU 厂商之间暴露这些工作负载。
这就是神经渲染如何不再只是一个品牌化功能，而开始成为渲染基础设施的一部分。
常见问题
DirectX 线性代数与神经着色器
什么是 DirectX 线性代数？
什么是神经着色器？
DX 线性代数已经是普通的零售版 DirectX 功能了吗？
什么是 DirectX 计算图编译器？
为什么不直接在 HLSL 中运行每个 ML 模型？
这会取代 DLSS 或 FSR 吗？
术语表
关键 DirectX ML 术语
- DX 线性代数
- 用于加速向量和矩阵运算的 DirectX/HLSL API，面向神经渲染、ML 和图像处理工作负载。
- 协作向量
- 一种较早的 DirectX 方法，用于在着色器内加速向量-矩阵运算，帮助确立了着色器级神经渲染路径。
- 着色器模型 6.10
- 预览版着色器模型代际，包含当前的 DirectX 线性代数矩阵 API。
- DirectX 计算图编译器
- 微软宣布的编译器 API，用于将更大的 ML 计算图优化并执行为原生 DirectX GPU 工作负载。
- 神经着色器
- 一个实用术语，指着色器在图形处理过程中执行学习到的推理或神经计算。
- 着色器或图边界
- Figure Rocks 的一种模型，用于判断 ML 工作负载应作为小型内联着色器数学，还是作为更大的模型级计算图。
- 神经着色器价值测试
- Figure Rocks 的一种工作流程，用于判断神经技术所避免的传统计算或内存成本是否值得其推理成本和画质权衡。
主要来源
Microsoft DirectX — 为 Windows 上的 ML 时代演进 DirectXGDC 2026 官方架构概述，涵盖着色器级 ML、DX 线性代数和 DirectX 计算图编译器。
Microsoft DirectX — D3D12 LinAlg 矩阵预览2026 年 4 月官方预览，解释统一的线性代数 API、矩阵运算和神经渲染动机。
Microsoft DirectX — Agility SDK 1.721 预览2026 年 5 月官方发布，记录 Shader Model 6.10 线性代数更新和预览硬件支持。
Microsoft Game Dev — GDC 2026：为 ML 时代演进 DirectX微软游戏开发官方摘要，解释着色器级和模型级 ML 以及计算图编译器的作用。
Microsoft DirectX — D3D12 协作向量关于直接从着色器线程进行硬件加速向量/矩阵运算和神经渲染的官方背景资料。
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