DirectX12是什么？

■劉君

DirectX12是什么？

■劉君

DirectX 12是時(shí)下一個(gè)電腦愛(ài)好者關(guān)注比較高的話題，無(wú)論是Win10系統(tǒng)，還是一些大作游戲配置要求中，都可以看到有DirectX 12標(biāo)注。究竟DirectX 12是什么，有哪些作用呢？圍繞這些電腦小白朋友比較陌生的問(wèn)題，下面小編做個(gè)詳細(xì)介紹。

DirectX 12是什么？

DirectX全稱(chēng)為Direct eXtension，是由微軟公司創(chuàng)建的多媒體編程接口。

DirectX由C++編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，遵循COM。被廣泛使用于Microsoft Windows、Microsoft Xbox和Microsoft Xbox 360電子游戲開(kāi)發(fā)，并且只能支持這些平臺(tái)，DirectX 12是目前DirectX最新的版本，大家熟悉的XP系統(tǒng)內(nèi)置的版本為DirectX 9.0，Win7/8系統(tǒng)則內(nèi)置版本為DirectX 11，而Win10正式版中，將內(nèi)置最新的DirectX12。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，DirectX 12是目前微軟Windows系統(tǒng)中的DirectX最新版本。

DirectX 12有什么用？

DirectX主要功能是加強(qiáng)3D圖形和聲音效果，并提供設(shè)計(jì)人員一個(gè)共同的硬件驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，讓游戲開(kāi)發(fā)者不必為每一品牌的硬件來(lái)寫(xiě)不同的驅(qū)動(dòng)程序，也降低用戶(hù)安裝及設(shè)置硬件的復(fù)雜度。

從字面意義上說(shuō)，Direct就是直接的意思，而后邊的X則代表了很多的意思，從這一點(diǎn)上我們就可以看出DirectX的出現(xiàn)就是為了為眾多軟件提供直接的API接口服務(wù)，通常來(lái)說(shuō)，更高版本的DirectX，會(huì)具備更好的體驗(yàn)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，DirectX 12其實(shí)是一個(gè)非常重要的API更新，主要是提高了驅(qū)動(dòng)效率，給開(kāi)發(fā)者更多的控制權(quán)。DirectX 12改變了底層的API，在硬件抽象層上走得比以往更深入，具體包括了應(yīng)用可追蹤GPU流水線、控制資源狀態(tài)轉(zhuǎn)換（比如從渲染目標(biāo)到紋理）、控制資源重命名，更少的API和驅(qū)動(dòng)跟蹤，可預(yù)判屬性，多線程優(yōu)化等等，可以帶來(lái)更好的游戲體驗(yàn)。

而在PC這邊，游戲開(kāi)發(fā)者也能更容易地做好顯示效果?？傮w上來(lái)說(shuō)，本次DirectX 12是一個(gè)大家都非常喜歡看到的新版本。

DirectX版本的發(fā)展歷史

DirectX并不是一個(gè)單純的圖形API，它是由微軟公司開(kāi)發(fā)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(gè)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(yōu)秀表現(xiàn)，讓它的其它方面顯得暗淡無(wú)光。DirectX開(kāi)發(fā)之初是為了彌補(bǔ)Windows 3.1系統(tǒng)對(duì)圖形、聲音處理能力的不足，而今已發(fā)展成為對(duì)整個(gè)多媒體系統(tǒng)的各個(gè)方面都有決定性影響的接口。

DirectX 5.0

微軟公司并沒(méi)有推出DirectX 4.0，而是直接推出了DirectX 5.0。此版本對(duì)Direct3D做出了很大的改動(dòng)，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(shí)感得以增強(qiáng)，還加入了S3的紋理壓縮技術(shù)。同時(shí)，DirectX 5.0在其它各組件方面也有加強(qiáng)，在聲卡、游戲控制器方面均做了改進(jìn)，支持了更多的設(shè)備。因此，DirectX發(fā)展到DirectX 5.0才真正走向了成熟。此時(shí)的DirectX性能完全不遜色于其它3D API，而且大有后來(lái)居上之勢(shì)。

DirectX 6.0

DirectX 6.0推出時(shí)，其最大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之一Glide，已逐步走向了沒(méi)落，而DirectX則得到了大多數(shù)廠商的認(rèn)可。DirectX 6.0中加入了雙線性過(guò)濾、三線性過(guò)濾等優(yōu)化3D圖像質(zhì)量的技術(shù)，游戲中的3D技術(shù)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(chēng)是“坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和光源”。3D游戲中的任何一個(gè)物體都有一個(gè)坐標(biāo)，當(dāng)此物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的坐標(biāo)發(fā)生變化，這指的就是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；3D游戲中除了場(chǎng)景+物體還需要燈光，沒(méi)有燈光就沒(méi)有3D物體的表現(xiàn)，無(wú)論是實(shí)時(shí)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(guān)技術(shù)，但此前從未在民用級(jí)硬件中出現(xiàn)。在T&L問(wèn)世之前，位置轉(zhuǎn)換和燈光都需要CPU來(lái)計(jì)算，CPU速度越快，游戲表現(xiàn)越流暢。使用了T&L功能后，這兩種效果的計(jì)算用顯示卡的GPU來(lái)計(jì)算，這樣就可以把CPU從繁忙的勞動(dòng)中解脫出來(lái)。換句話說(shuō)，擁有T&L顯示卡，使用DirectX 7.0，即使沒(méi)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(fā)了一場(chǎng)顯卡革命，它首次引入了“像素渲染”概念，同時(shí)具備像素渲染引擎（Pixel Shader）與頂點(diǎn)渲染引擎（Vertex Shader），反映在特效上就是動(dòng)態(tài)光影效果。同硬件T&L僅僅實(shí)現(xiàn)的固定光影轉(zhuǎn)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(guò)它們實(shí)現(xiàn)3D場(chǎng)景構(gòu)建的難度大大降低。通過(guò)VS和PS的渲染，可以很容易的寧造出真實(shí)的水面動(dòng)態(tài)波紋光影效果。此時(shí)DirectX的權(quán)威地位終于建成。

DirectX 9.0

2002年底，微軟發(fā)布DirectX9.0。DirectX 9中PS單元的渲染精度已達(dá)到浮點(diǎn)精度，傳統(tǒng)的硬件T&L單元也被取消。全新的VertexShader（頂點(diǎn)著色引擎）編程將比以前復(fù)雜得多，新的VertexShader標(biāo)準(zhǔn)增加了流程控制，更多的常量，每個(gè)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(gòu)，能對(duì)紋理效果即時(shí)演算、動(dòng)態(tài)紋理貼圖，還不占用顯存，理論上對(duì)材質(zhì)貼圖的分辨率的精度提高無(wú)限多；另外PS1.4只能支持28個(gè)硬件指令，同時(shí)操作6個(gè)材質(zhì)，而PS2.0卻可以支持160個(gè)硬件指令，同時(shí)操作16個(gè)材質(zhì)數(shù)量，新的高精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)規(guī)格可以使用多重紋理貼圖，可操作的指令數(shù)可以任意長(zhǎng)，電影級(jí)別的顯示效果輕而易舉的實(shí)現(xiàn)。

VS 2.0通過(guò)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(zhuān)用的單獨(dú)著色程序，效率提高許多倍；增加循環(huán)操作指令，減少工作時(shí)間，提高處理效率；擴(kuò)展著色指令個(gè)數(shù)，從128個(gè)提升到256個(gè)。

增加對(duì)浮點(diǎn)數(shù)據(jù)的處理功能，以前只能對(duì)整數(shù)進(jìn)行處理，這樣提高渲染精度，使最終處理的色彩格式達(dá)到電影級(jí)別。突破了以前限制PC圖形圖象質(zhì)量在數(shù)學(xué)上的精度障礙，它的每條渲染流水線都升級(jí)為128位浮點(diǎn)顏色，讓游戲程序設(shè)計(jì)師們更容易更輕松的創(chuàng)造出更漂亮的效果，讓程序員編程更容易。

DirectX 9.0c

與過(guò)去的DirectX 9.0b和Shader Model 2.0相比較，DirectX 9.0c最大的改進(jìn)，便是引入了對(duì)Shader Model 3.0（包括Pixel Shader 3.0和Vertex Shader 3.0兩個(gè)著色語(yǔ)言規(guī)范）的全面支持。舉例來(lái)說(shuō)，DirectX 9.0b的Shader Model 2.0所支持的Vertex Shader最大指令數(shù)僅為256個(gè)，Pixel Shader最大指令數(shù)更是只有96個(gè)。而在最新的Shader Model 3.0中，Vertex Shader和Pixel Shader的最大指令數(shù)都大幅上升至65535個(gè)，全新的動(dòng)態(tài)程序流控制、位移貼圖、多渲染目標(biāo)（MRT）、次表面散射Subsurface scattering、柔和陰影Soft shadows、環(huán)境和地面陰影Environmental and ground shadows、全局照明（Global illumination）等新技術(shù)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(wú)比真實(shí)感、幻想般的復(fù)雜的數(shù)字世界和逼真的角色在影視品質(zhì)的環(huán)境中活動(dòng)提供強(qiáng)大動(dòng)力。

因此DirectX 9.0c和Shader Model 3.0標(biāo)準(zhǔn)的推出，可以說(shuō)是DirectX發(fā)展歷程中的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在DirectX 9.0c中，Shader Model 3.0除了取消指令數(shù)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(zhí)行效率和品質(zhì)上下功夫，Shader Model 3.0誕生之后，人們對(duì)待游戲的態(tài)度也開(kāi)始從過(guò)去單純地追求速度，轉(zhuǎn)變到游戲畫(huà)質(zhì)和運(yùn)行速度兩者兼顧。因此Shader Model 3.0對(duì)游戲產(chǎn)業(yè)的影響可謂深遠(yuǎn)。

此外，隨著Win7和Win8的推出，DirectX版本提升到了DirectX 10/11，甚至目前最新的DirectX 12。對(duì)于電腦愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，只要知道DirectX主要是為了提升游戲或者圖形性能體驗(yàn)的，更高版版的DirectX可以帶來(lái)電腦游戲性能的提升。不過(guò)也需要注意的是，最新的DirectX 12需要系統(tǒng)與硬件的支持，比如系統(tǒng)需要Win10，顯卡需要支持DirectX 12，一些老舊顯卡可能無(wú)法支持最新的DirectX 12。