Графический стек Mesa для Linux получил новые улучшения трассировки лучей для видеокарт AMD

Разработчик Натали Вок (Natalie Vock) из компании Valve представила очередную серию значительных улучшений производительности трассировки лучей для видеокарт AMD в Linux-драйвере Mesa. Эти изменения дополняют работу, которая была проделана ранее. Речь идёт о доработках драйвера Mesa RADV, направленных на устранение узких мест при трассировке лучей, включая оптимизацию обработки косвенных RT-диспетчей и переработку логики распределения потоков, что обеспечивает заметный прирост производительности в играх, особенно на движках Unreal Engine с активным использованием ray tracing.

Первое, из новых, улучшение было отправлено в Mesa два дня назад и уже принято. Запрос на слияние носит название «Use wave32 for RT on gfx11+». В его описании разработчик отмечает:

Компилятор ACO стал значительно лучше формировать инструкции VOPD, и результаты тестирования, судя по отзывам, указывают на небольшой, но положительный эффект от этого изменения.

Кроме того, архитектура gfx12 в будущем также начнёт требовать использования wave32 для динамического распределения регистров VGPR.

Результаты измерений на GPU navi31:

Cyberpunk 2077:
Разница при доверительном интервале 95,0%
1,12333 +/- 0,42876
1,88216% +/- 0,718391%
(t-критерий Стьюдента, объединённое s = 0,189165)

Бенчмарк Black Myth Wukong:
Разница при доверительном интервале 95,0%
4 +/- 1,30862
13,9535% +/- 4,56495%
(t-критерий Стьюдента, объединённое s = 0,57735)

Portal with RTX:
66,2 мс -> 61,5 мс (примерно 7,64% прироста производительности)

Скриншот— Cyberpunk 2077

Второй запрос на слияние, открытый примерно 20 часов назад и озаглавленный «Use function calls to separate out any-hit/intersection shader compilation», выглядит не менее интересным. В его описании говорится:

Наконец-то в трассировке лучей появились вызовы функций!

А теперь давайте использовать их для действительно крутых вещей.

С этим MR драйвер RADV может компилировать any-hit и intersection шейдеры раздельно. Больше нет принудительного встраивания всего кода в один огромный «мегашейдер»! В играх, которые активно используют и компилируют any-hit и intersection шейдеры, это даёт по-настоящему безумные улучшения на всех поколениях GPU:

Компиляция RT-пайплайнов в играх на Unreal Engine 4 с трассировкой лучей (например, Ghostwire Tokyo и The Callisto Protocol) становится в 10 раз быстрее. Да, на порядок быстрее! В одном из моих захватов Fossilize для Ghostwire Tokyo время воспроизведения сократилось с 4 минут 20 секунд до всего лишь 20 секунд.
Кроме того, в этих UE-играх часто наблюдались очень сильные фризы при компиляции нового RT-пайплайна.
Теперь эти фризы полностью исчезли.

Помимо этого, значительно улучшается и производительность во время выполнения (в затронутых приложениях). Кто бы мог подумать, что встраивание сотен шейдеров в чрезвычайно горячий цикл может негативно влиять на производительность?!
По моим прикидкам «на салфетке», чистая производительность трассировки лучей в Ghostwire Tokyo увеличивается более чем в 2 раза. В любом случае FPS возрастает примерно с 30 до 40 на моей 7900XTX.
Похоже, что с этим MR мы также примерно выходим на уровень производительности Windows в сцене Ghostwire Tokyo, которую я тестировал.

Улучшения производительности в других приложениях и не-UE4 проектах могут отличаться, но я уверен, что довольно много программ выиграют от этих изменений. (Cyberpunk 2077, впрочем, не выигрывает — игра использует максимум один any-hit шейдер и поэтому не затрагивается этим MR.)

Что касается организации MR:

Он основан на !38679 для корректного распределения регистров в any-hit шейдерах.

Большинство других коммитов ACO (529b0546, 40b49ff5 и 9702e59e) являются условно необязательными — они улучшают производительность, но этот MR полезен и без них. При необходимости я могу вынести их в отдельный MR.

Остаётся надеяться, что позднее не будет обнаружено регрессий, однако даже без глубокого анализа очевидно, что 2026 год обещает стать очень сильным для открытых графических драйверов в Linux.

Не исключено, что значительная часть этой работы направлена на подготовку новой Steam Machine.

Что касается сроков выхода следующих релизов Mesa, то текущий график выглядит следующим образом: