什么是DirectX
2020-07-19 19:06:31
供稿：網友
DirectX并不是一個單純的圖形API，它是由微軟公司開發的用途廣泛的API，它包含有Direct Graphics(Direct 3D Direct Draw)、Direct Input、Direct Play、Direct Sound、Direct Show、Direct Setup、Direct Media Objects等多個組件，它提供了一整套的多媒體接口方案。只是其在3D圖形方面的優秀表現，讓它的其它方面顯得暗淡無光。DirectX開發之初是為了彌補Windows 3.1系統對圖形、聲音處理能力的不足，而今已發展成為對整個多媒體系統的各個方面都有決定性影響的接口。 DirectX 5.0
微軟公司并沒有推出DirectX 4.0，而是直接推出了DirectX 5.0。此版本對Direct3D做出了很大的改動，加入了霧化效果、Alpha混合等3D特效，使3D游戲中的空間感和真實感得以增強，還加入了S3的紋理壓縮技術。同時，DirectX 5.0在其它各組件方面也有加強，在聲卡、游戲控制器方面均做了改進，支持了更多的設備。因此，DirectX發展到DirectX 5.0才真正走向了成熟。此時的DirectX性能完全不遜色于其它3D API，而且大有后來居上之勢。
DirectX 6.0
DirectX 6.0推出時，其最大的競爭對手之一Glide，已逐步走向了沒落，而DirectX則得到了大多數廠商的認可。DirectX 6.0中加入了雙線性過濾、三線性過濾等優化3D圖像質量的技術，游戲中的3D技術逐漸走入成熟階段。
DirectX 7.0
DirectX 7.0最大的特色就是支持T&L，中文名稱是“坐標轉換和光源”。3D游戲中的任何一個物體都有一個坐標，當此物體運動時，它的坐標發生變化，這指的就是坐標轉換；3D游戲中除了場景＋物體還需要燈光，沒有燈光就沒有3D物體的表現，無論是實時3D游戲還是3D影像渲染，加上燈光的3D渲染是最消耗資源的。雖然OpenGL中已有相關技術，但此前從未在民用級硬件中出現。在T&L問世之前，位置轉換和燈光都需要CPU來計算，CPU速度越快，游戲表現越流暢。使用了T&L功能后，這兩種效果的計算用顯示卡的GPU來計算，這樣就可以把CPU從繁忙的勞動中解脫出來。換句話說，擁有T&L顯示卡，使用DirectX 7.0，即使沒有高速的CPU，同樣能流暢的跑3D游戲。
DirectX 8.0
DirectX 8.0的推出引發了一場顯卡革命，它首次引入了“像素渲染”概念，同時具備像素渲染引擎(Pixel Shader)與頂點渲染引擎(Vertex Shader)，反映在特效上就是動態光影效果。同硬件T&L僅僅實現的固定光影轉換相比，VS和PS單元的靈活性更大，它使GPU真正成為了可編程的處理器。這意味著程序員可通過它們實現3D場景構建的難度大大降低。通過VS和PS的渲染，可以很容易的寧造出真實的水面動態波紋光影效果。此時DirectX的權威地位終于建成。
DirectX 9.0
2002年底，微軟發布DirectX9.0。DirectX 9中PS單元的渲染精度已達到浮點精度，傳統的硬件T&L單元也被取消。全新的VertexShader(頂點著色引擎)編程將比以前復雜得多，新的VertexShader標準增加了流程控制，更多的常量，每個程序的著色指令增加到了1024條。
PS 2.0具備完全可編程的架構，能對紋理效果即時演算、動態紋理貼圖，還不占用顯存，理論上對材質貼圖的分辨率的精度提高無限多；另外PS1.4只能支持28個硬件指令，同時操作6個材質，而PS2.0卻可以支持160個硬件指令，同時操作16個材質數量，新的高精度浮點數據規格可以使用多重紋理貼圖，可操作的指令數可以任意長，電影級別的顯示效果輕而易舉的實現。
VS 2.0通過增加Vertex程序的靈活性，顯著的提高了老版本(DirectX8)的VS性能，新的控制指令，可以用通用的程序代替以前專用的單獨著色程序，效率提高許多倍；增加循環操作指令，減少工作時間，提高處理效率；擴展著色指令個數，從128個提升到256個。
增加對浮點數據的處理功能，以前只能對整數進行處理，這樣提高渲染精度，使最終處理的色彩格式達到電影級別。突破了以前限制PC圖形圖象質量在數學上的精度障礙，它的每條渲染流水線都升級為128位浮點顏色，讓游戲程序設計師們更容易更輕松的創造出更漂亮的效果，讓程序員編程更容易。
DirectX 9.0c
與過去的DirectX 9.0b和Shader Model 2.0相比較，DirectX 9.0c最大的改進，便是引入了對Shader Model 3.0(包括Pixel Shader 3.0 和Vertex Shader 3.0兩個著色語言規范)的全面支持。舉例來說，DirectX 9.0b的Shader Model 2.0所支持的Vertex Shader最大指令數僅為256個，Pixel Shader最大指令數更是只有96個。而在最新的Shader Model 3.0中，Vertex Shader和Pixel Shader的最大指令數都大幅上升至65535個，全新的動態程序流控制、 位移貼圖、多渲染目標（MRT）、次表面散射 Subsurface scattering、柔和陰影 Soft shadows、環境和地面陰影 Environmental and ground shadows、全局照明 （Global illumination）等新技術特性，使得GeForce 6、GeForce7系列以及Radeon X1000系列立刻為新一代游戲以及具備無比真實感、幻想般的復雜的數字世界和逼真的角色在影視品質的環境中活動提供強大動力。
因此DirectX 9.0c和Shader Model 3.0標準的推出，可以說是DirectX發展歷程中的重要轉折點。在DirectX 9.0c中，Shader Model 3.0除了取消指令數限制和加入位移貼圖等新特性之外，更多的特性都是在解決游戲的執行效率和品質上下功夫，Shader Model 3.0誕生之后，人們對待游戲的態度也開始從過去單純地追求速度，轉變到游戲畫質和運行速度兩者兼顧。因此Shader Model 3.0對游戲產業的影響可謂深遠。
DirectX 10
在DirectX 10的圖形流水線體系中，最大的結構性變化就是在幾何處理階段增加了幾何渲染單元（Geometry Shader）。幾何渲染單元被附加在頂點渲染單元之后，但它并不像頂點渲染單元那樣輸出一個個頂點，而是以圖元作為處理對象。圖元在層次上比頂點高一級，它由一個或多個頂點構成。由單個頂點組成的圖元被稱為“點”，由兩個頂點組成的圖元被稱為“線”，由三個頂點組成的圖元被稱為“三角形”。幾何渲染單元支持點、線、三角形、帶鄰接點的線、帶鄰接點的三角形等多種圖元類型，它一次最多可處理六個頂點。借助豐富的圖元類型支持，幾何渲染單元可以讓GPU提供更精細的模型細節。
幾何渲染單元賦予GPU自行創造新幾何物體、為場景添加內容的神奇能力。靈活的處理能力使GPU更加通用化，以往很多必須倚靠CPU才能完成的工作，現在完全可交由GPU處理。如此一來，CPU就有更多時間處理人工智能、尋址等工作。更令人驚喜的是，幾何渲染單元還讓物理運算的加入變得更簡單，DirectX 10可創建具備物理特性的盒子、模擬剛性物體，物理運算有望在它的帶領下逐漸走向普及?？梢灶A見，借助幾何渲染單元這一武器，顯卡性能將產生質的飛躍，我們也將體驗到速度更流暢、畫面更精美、情節更細致的游戲
DirectX 10.1
正如以前的DX版本一樣，DX10.1也是DX10的超集，因此它將支持DirectX 10的所有功能，同時它將支持更多的功能，提供更高的性能。
DX10.1的一個主要提高是改善的shader資源存取功能，在多樣本AA時，在讀取樣本時有更好的控制能力。除此之外，DX10.1還將可以創建定制的下行采樣濾波器。
DX10.1還將有更新的浮點混合功能，對于渲染目標更有針對性，對于渲染目標混合將有新的格式，渲染目標可以實現獨立的各自混合。陰影功能一直是游戲的重要特效，Direct3D 10.1 的陰影濾波功能也將有所提高，從而可望進一步提高畫質。
在性能方面，DirectX 10.1將支持多核系統有更高的性能。而在渲染，反射和散射時，Direct3D 10.1將減少對API的調用次數，從而將獲得不錯的性能提升。
其他方面，DX10.1的提高也不少，包括32bit浮點濾波，可以提高渲染精確度，改善HDR渲染的畫質。完全的抗鋸齒應用程序控制也將是DX10.1的亮點，應用程序將可以控制多重采樣和超級采樣的使用，并選擇在特定場景出現的采樣模板。DX10.1將至少需要單像素四采樣。
DX10.1還將引入更新的驅動模型，WDDM 2.1。與DX10的WDDM2.0相比，2.1有一些顯著的提高。
首先是更多的內容轉換功能，WDDM2.0支持處理一個命令或三角形后進行內容轉換，而WDDM2.1則可以讓內容轉換即時進行。由于GPU同時要并行處理多個線程，因此內容轉換的即時性不僅可以保證轉換質量，還可以提升GPU效率，減少等待時間。另外，由于WDDM 2.1支持基于過程的虛擬內存分配，處理GPU和驅動頁面錯誤的方式也更為成熟。
