Background. Hardware-accelerated ray tracing has enabled ray traced reflections for real-time applications such as games. However, the number of rays traced each frame must be kept low to achieve expected frame rates. Therefore, techniques such as rendering the reflections at quarter resolution are used to limit the number of rays traced each frame. The new hardware features inline ray tracing, and hardware variable rate shading (VRS) could be combined to limit the rays even further. Objectives. The first goal is to use hardware VRS to limit the number of rays even further than rendering the reflections at quarter resolution, while maintaining the visual quality in the final rendered image. The second goal is to determine if inline ray tracing provides better performance than using ray generation shaders. Methods. Experiments are performed on a ray traced reflections pipeline using different techniques to generate rays. The techniques use inline ray tracing, inline ray tracing combined with VRS, and ray generation shaders. These are compared and evaluated using performance tests and the image evaluator \FLIP. Results. The results show that limiting the number of rays with hardware VRS result in a performance increase. The difference in visual quality between using inline ray tracing with VRS and previous techniques remain comparable. The performance tests show that inline ray tracing performs worse than ray generation shaders with increased scene complexity. Conclusions. The conclusion is that hardware VRS can be used to limit the number of rays and achieve better performance while visual quality remain comparable to previous techniques. Inline ray tracing does not perform better than ray generation shaders for workloads similar to ray traced reflections. / Bakgrund. Hårdvaruaccelererad strålspårning har möjliggjort strålspårade reflektioner för realtidsapplikationer såsom spel. Däremot måste antalet strålar som spåras hållas lågt för att förväntade bildfrekvenser ska uppnås. Därför används renderings-tekniker som att rendera reflektioner i en fjärdedels upplösning för att begränsa mängden strålar. De nya teknikerna inline strålspårning och hårdvarubaserad variable rate shading (VRS) kan användas för att minska antalet strålar ytterliggare. Syfte. Det första målet är att använda hårdvarubaserad VRS för att minska antalet strålar ytterligare jämfört med att rendera reflektioner i en fjärdedels upplösning, men samtidigt upprätthålla den visuella kvalitén. Det andra målet är att avgöra om inline strålspårning ger bättre prestanda än att använda strålgenererings shaders för reflektioner. Metod. För att svara på forskningsfrågorna ufördes experiment på en strålspårad reflektionspipeline med olika tekniker för att generera strålar. Teknikerna som testas är inline strålspårning, inline strålspårning kombinerat med VRS, samt strålgenererings shaders. Dessa jämförs och evalueras med prestandatester och bild-evaulatorn \FLIP. Resultat. Resultaten visar att minska mängden strålar med hårdvarubaserad VRS resulterar i en prestandaökning. Skillnaden i visuell kvalité mellan inline strålspårning kombinerat med VRS och tidigare tekniker är jämförbara. Prestandatesterna visar att inline strålspårning presterar värre än strålgenererings shaders vid ökad scenkomplexitet. Slutsatser. Slutsatsen är att hårdvarubaserad VRS kan användas för att minska antalet strålar och resultera i bättre prestanda, medan den visuella kvalitén är jämförbar med tidigare tekniker. Inline strålspårning ger inte bättre prestanda än strålgenererings shaders vid strålspårade reflektioner och liknande arbetsbelastning.

Bakgrund. Kostnaden att ljussätta en pixel blir dyrare med realistiska spel. Upplösningen av spel är ökas i samma tak för att visa upp detaljerna. Att rendera en blidruta för användare blir därför allt dyrare. Dynamic Resolution Rendering är ett sätt att enhetligt minska upplösningen för att öka prestandan fast med den nyligen släppta variable rate shading finns det nya sätt att öka prestandan men med mindre påverkan på bildkvalitén.Syfte. Målet är att se om adaptiv ljussätningsning via Variable Rate Shading kan tillåta liknande eller bättre resultat, med hänsyn på prestanda och bildkvalité, jämfört med den enhetliga ljussättningen av Dynamic Resolution Rendering. Metod. Denna undersökning kommer att utföras genom att implementera Variable Rate Shading och Dynamic Resolution Rendering i en Deferred Renderer. Prestandan kommer att mätas genom att ta tid för ljussättningspasset och bildkvalitén kommer att mätas genom att jämföra den slutgiltiga bildrutan av båda teknikerna mot den ursprunliga upplösningen via SSIM. Resultat. Övergripande visade Variable Rate Shading jämförelsebar prestanda när den applicerades på Deferred Lighting passet fast hade bildkvalité som liknande mer den originalupplösningen. Slutsatser. Variable Rate Shading visade sig vara jämförbar i prestandan som i jämförelse med dynamic resolution rendering, fast gav bättre möjlighet att bibehålla bildkvalitén. / Background. The shading cost of a pixel is only getting more expensive with more realistic games. Resolution of games is equally pushed to display the all the details in a scene. This causes rendering a frame to be very expensive. Dynamic Resolution Rendering has been used to uniformly decreases resolution to gain performance but with the new release of image-based shading through Variable Rate Shading could be the new way to gain performance with less impact on image quality. Objectives. The goal is to see if the adaptive shading possibilities of Variable Rate Shading can show equal or better results, in regards to performance and image quality, compared to the uniform shading of Dynamic Resolution Rendering. Methods. This investigation is performed by implementing them into the Deferred Lighting pass in a Deferred Renderer. The performance is measured by the render pass time of the Deferred Lighting and the image quality is measured by comparing the final frames of Variable Rate Shading and Dynamic Resolution Rendering against the original resolution through SSIM. Results. Overall Variable Rate Shading show comparable performance results to Dynamic Resolution Rendering but the image quality is closer to the original resolution. Conclusions. Using image-based shading on the deferred lighting pass allow the possibility of extracting similar performance gains as dynamic resolution rendering but allows maintaining higher image quality.

Background. Performance optimization is of great importance for games as it constrains the possibilities of content or complexity of systems. Modern games support high resolution rendering but higher resolutions require more pixels to be computed and solutions are needed to reduce this workload. Currently used methods include uniformly lowering the shading rates across the whole screen to reduce the amount of pixels needing computation. Variable Rate Shading is a new hardware supported technique with several functionality tiers. Tier 1 is similar to previous methods in that it lowers the shading rate for the whole screen. Tier 2 supports screen space image shading. With tier 2 screen space image shading, various different shading rates can be set across the screen which gives developers the choice of where and when to set specific shading rates. Objectives. The aim of this thesis is to examine how close Variable Rate Shading tier 2 screen space shading can come to the performance gains of Variable Rate Shading tier 1 while trying to maintain an acceptable image quality with the help of commonly used post processing effects. Methods. A lightweight scene is set up and Variable Rate Shading tier 2 methods are set to an acceptable image quality as baseline. Evaluation of performance is done by measuring the times of specific passes required by and affected by Variable Rate Shading. Image quality is measured by capturing sequences of images with no Variable Rate Shading on as reference, then with Variable Rate Shading tier 1 and several methods with tier 2 to be compared with Structural Similarity Index. Results. Highest measured performance gains from tier 2 was 28.0%. The result came from using edge detection to create the shading rate image in 3840x2160 resolution. This translates to 36.7% of the performance gains of tier 1 but with better image quality with SSIM values of 0.960 against tier 1’s 0.802, which corresponds to good and poor image quality respectively. Conclusions. Variable Rate Shading tier 2 shows great potential in increasing performance while maintaining image quality, especially with edge detection. Postprocessing effects are effective at maintaining a good image quality. Performance gains also scale well as they increase with higher resolutions. / Bakgrund. Prestandaoptimering är väldigt viktigt för spel eftersom det kan begränsa möjligheterna av innehåll eller komplexitet av system. Moderna spel stödjer rendering för höga upplösningar men höga upplösningar kräver beräkningar för mera pixlar och lösningar behövs för att minska arbetsbördan. Metoder som för närvarande används omfattar bland annat enhetlig sänkning av skuggningsförhållande över hela skärmen för att minska antalet pixlar som behöver beräkningar. Variable Rate Shading är en ny hårdvarustödd teknik med flera funktionalitetsnivåer. Nivå 1 är likt tidigare metoder eftersom skuggningsförhållandet enhetligt sänks över hela skärmen. Nivå 2 stödjer skärmrymdsbildskuggning. Med skärmrymdsbildskuggning kan skuggningsförhållanden varieras utspritt över skärmen vilket ger utvecklare valmöjligheter att bestämma var och när specifika skuggningsförhållanden ska sättas. Syfte. Syftet med examensarbetet är att undersöka hur nära Variable Rate Shading nivå 2 skärmrymdsbildskuggning kan komma prestandavinsterna av Variable Rate Shading nivå 1 samtidigt som bildkvaliteten behålls acceptabel med hjälp av vanligt använda efterbearbetningseffekter. Metod. En simpel scen skapades och metoder för Variable Rate Shading nivå 2 sattes till en acceptabel bildkvalitet som utgångspunkt. Utvärdering av prestanda gjordes genom att mäta tiderna för specifika pass som behövdes för och påverkades av Variable Rate Shading. Bildkvalitet mättes genom att spara bildsekvenser utan Variable Rate Shading på som referensbilder, sedan med Variable Rate Shading nivå 1 och flera metoder med nivå 2 för att jämföras med Structural Similarity Index. Resultat. Högsta uppmätta prestandavinsten från nivå 2 var 28.0%. Resultatet kom ifrån kantdetektering för skapandet av skuggningsförhållandebilden, med upplösningen 3840x2160. Det motsvarar 36.7% av prestandavinsten för nivå 1 men med mycket bättre bildkvalitet med SSIM-värde på 0.960 gentemot 0.802 för nivå 1, vilka motsvarar bra och dålig bildkvalitet. Slutsatser. Variable Rate Shading nivå 2 visar stor potential i prestandavinster med bibehållen bildkvalitet, speciellt med kantdetektering. Efterbearbetningseffekter är effektiva på att upprätthålla en bra bildkvalitet. Prestandavinster skalar även bra då de ökar vid högre upplösningar.

Bakgrund . Moderna spel blir mer krävande på hårdvaran och för att motverka detta utvecklas nya tekniker för att lätta på dessa krav. En sådan optimeringsteknik är Variable Rate Shading (VRS), som ingår i DirectX 12 API. Det tillåter utvecklare att variera kvaliteten på delar av ramen för att förbättra prestanda. Hur effektiv VRS är, verkar variera eftersom olika benchmark-testare får olika resultat. Detta beror med största sannolikhet på de olika scenmiljöer som används i testerna. Mål . För att ytterligare utöka de miljöer som används VRS bench-tester kommer denna studie att fokusera på att mäta och utvärdera hos VRS i en lätt miljö som skiljer sig från andra. Metoder . Metoden består av att utveckla en lättviktig Direct3D 12-applikation, implementera VRS-tekniken och mäta prestanda. För en tydlig utvärdering genomförs flera tester som mäter bildrutetid, bildhastighet och ritar samtalshastighet vid de olika inställningarna med hjälp av VRS-tekniken vid olika upplösningar över 1000 iterationer. Resultat . Genom att mäta bildrutetid, bildfrekvens och dragsamtalshastighet med VRS var det möjligt att samla in prestationsdata som visa i denna studie. Studien visar den genomsnittliga prestandan med 1x1, 2x2 och 4x4 skugghastigheter vid 480p, 1080p och 2160p upplösning. Medeldata jämfördes mellan skuggningshastigheter och upplösningar för att undersöka korrelationen och avvikelsen. Som förväntat visas generella prestandaförbättringar vid användning av VRS. Vissa inställningar visade dock inkonsekvens i avvikelser mellan skuggningshastigheter, och andra visade försämrad prestanda. Slutsatser . Slutsatsen från denna studie tider på att VRS förbättrar prestanda även i lätta applikationer, inom rimliga gränser. Prestandavinsten var dock av lägre grad vid jämförelse med andra benchmarktester. Detta tyder på att VRS är mer användbar i mer krävande miljöer.