DirectX 12，Windows 10的“殺手锏”

微軟的Windows 10今年夏天就可以發(fā)布了，除了界面和操作上的改進(jìn)之外，Windows 10最讓游戲玩家動(dòng)心的部分莫過(guò)于DirectX 12（以下簡(jiǎn)稱DX12）了，這是新一代的圖形API規(guī)范，那么它到底能為我們帶來(lái)什么樣的變化呢？為了及早用上DX12，我們又該做些什么準(zhǔn)備呢？

對(duì)于DX12，我們說(shuō)起來(lái)并不算陌生，超能網(wǎng)前前后后曝光DX12消息的新聞和評(píng)測(cè)有幾十篇了，大家對(duì)DX12相對(duì)DX11的性能提升印象很深刻吧，不過(guò)另一方面，DX12對(duì)我們來(lái)說(shuō)還是“熟悉的陌生人”，我們了解其中的一部分，但是更多的人還沒(méi)有最好迎接DX12的準(zhǔn)備，今天這篇文章將詳細(xì)介紹DX12到底帶來(lái)了哪些變化，又有哪些顯卡和平臺(tái)將會(huì)支持DX12。

DX12帶來(lái)的新變化

我們都知道微軟會(huì)在今年的Windows 10系統(tǒng)帶來(lái)DX12，也從之前超能網(wǎng)連篇累牘的報(bào)道與測(cè)試中知道了DX12改善了底層硬件效率，多線程支持更好，游戲性能更強(qiáng)。但大家對(duì)DX12的完整印象依然很模糊，它到底能為我們帶來(lái)什么新變化，使用DX12 API的游戲會(huì)在畫(huà)質(zhì)、性能等方面有質(zhì)的提升嗎？

就像之前的DirectX規(guī)范一樣，DX12實(shí)際上也可以分為多個(gè)功能不同的功能層（Feature Level），不過(guò)DX12這次還多了一個(gè)底層優(yōu)化，所以DX12規(guī)范可以視作三個(gè)不同層級(jí)：

D3D 12 Low Level API：這部分實(shí)際上是見(jiàn)諸報(bào)道最多的一部分，DX12相比DX11性能大提升就是底層優(yōu)化的功勞，這也是DX12最吸引人的一點(diǎn)，不論是對(duì)游戲開(kāi)發(fā)者還是對(duì)游戲玩家來(lái)說(shuō)都是如此。

底層優(yōu)化部分包括Low Overhead（低開(kāi)銷）、更多的控制及異步計(jì)算（Async Compute）等多個(gè)部分，低開(kāi)銷類似AMD提出的Mantle優(yōu)化，后者也是大幅改善了游戲的多線程效率，降低了驅(qū)動(dòng)層開(kāi)銷，現(xiàn)在這部分已經(jīng)可以使用3DMark的Driver Overhead做測(cè)試了，詳情可以參考我們之前做過(guò)的兩篇測(cè)試：

DX12 Feature Level 12_0：前面的底層優(yōu)化部分實(shí)際上是幫助DX12打通了“經(jīng)脈”，提高了開(kāi)發(fā)者的潛力，但那些并不涉及具體的招式——Feature Level 12_0這部分開(kāi)始涉及更新的3D渲染方法，包括平鋪資源（Tiled Resoure）、歸類UAV訪問(wèn)、無(wú)綁定（Bindless）等等，其中多項(xiàng)功能實(shí)際上DX11.1中就有了，不過(guò)DX11中多是T1級(jí)別的，現(xiàn)在的則是T2級(jí)別的。

DX12高級(jí)功能Feature Level 12_1：跟以往的DX11.1/11.2一樣，DX12還有比Feature Level 12_0更高級(jí)的Feature Level 12_1功能，包括立體平鋪資源（Volume Tiled Resources）、保守光柵（Conservative Rasterization）、光柵順序視圖（Raster Order Views）等，這些功能通常屬于可選支持，但它們可以更好地提升開(kāi)發(fā)者的效率或者游戲畫(huà)質(zhì)，同時(shí)對(duì)顯卡的要求也更高。

以上三部分是DX12規(guī)范的主要內(nèi)容，但這些還不是DX12的全部功能，還記得之前曝光過(guò)的DX12黑科技——A、N顯卡混合交火嗎？微軟確實(shí)在DX12中嘗試了不同顯卡的混搭技術(shù)，該技術(shù)名為Muti-Adapter（多顯卡適配器），它就可以把不同架構(gòu)的GPU聯(lián)合起來(lái)渲染。

微軟的Build大會(huì)上做過(guò)一個(gè)多顯卡的演示，分別使用獨(dú)顯及獨(dú)顯+集顯兩種方式渲染635幀的UE引擎，其中獨(dú)顯渲染幀速35.9fps，支持Muti-Adapter的集顯+獨(dú)顯平臺(tái)成績(jī)?yōu)?9.7fps，小幅優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先了獨(dú)顯平臺(tái)。（提升不大的原因主要是獨(dú)顯與集顯的性能差距通常很大，并行運(yùn)算的時(shí)候不會(huì)有CF/SLI這樣的接近2倍提升，之前Lucid的Virtu技術(shù)也是如此。）

Muti-Adapter技術(shù)另一個(gè)好處就是多卡下對(duì)GPU顯存的利用率更高，以往不論是CF還是SLI技術(shù)，DX只能將其中一個(gè)顯卡的顯存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，另一個(gè)顯卡的顯存就浪費(fèi)了，比如GTX 980顯卡雙卡SLI時(shí)，其總的顯存容量還是4GB，多卡互聯(lián)時(shí)其GPU容量并不能翻倍。

現(xiàn)在有了Muti-Adapter技術(shù)，它就可以合并所有的顯存而利用了，顯存容量可以翻倍了。（微軟的WDDM 2.0模型還支持了GPU虛擬內(nèi)存，猜測(cè)跟這個(gè)也有關(guān)系）

總之，微軟的DX12最重要的變化就是帶來(lái)了底層硬件優(yōu)化，它改善了多線程效率，降低了驅(qū)動(dòng)開(kāi)銷，這對(duì)游戲玩家和開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)都是大有裨益的。3D渲染技術(shù)上DX12也有更新，而在多卡互聯(lián)上，DX12有可能成為黑馬，如果最終對(duì)AMD、NVIDIA及Intel核顯異構(gòu)運(yùn)算支持到位，那么游戲玩家屆時(shí)就不會(huì)受CF或者SLI的限制了。

DX12顯卡兼容列表

巧婦難為無(wú)米之炊，不過(guò)在解決米之前我們得先解決做飯用鍋問(wèn)題——那些顯卡才能支持DX12，或者說(shuō)完整支持DX12，從前面的介紹來(lái)看，支持和完整支持還是有些不同的。

對(duì)于DX12支持，我們之前聽(tīng)到的最多的就是AMD、NVIDIA各自宣稱他們的GCN架構(gòu)、Fermi及之后的架構(gòu)都會(huì)支持DX12，Intel也是自第四代智能處理器、也就是Haswell開(kāi)始的核顯開(kāi)始支持DX12。

這方面，AMD之前公布了具體的DX12兼容列表了，NVIDIA前不久也公布了自家的DX12兼容名單，不過(guò)NVIDAI還趁機(jī)“黑”了AMD一把，因?yàn)锳MD的顯卡目前并不完整支持DX12規(guī)范，但N家的GTX 980/980 Ti等GM2xx核心的GPU可以完整支持DX12_1。要知道在DX11時(shí)代，AMD的顯卡能完整DX11.1及DX11.2規(guī)范，而NVIDIA的顯卡只能支持到DX11.0，現(xiàn)在只能說(shuō)是風(fēng)水輪流轉(zhuǎn)了。

AMD、NVIDIA、Intel三家廠商的GPU對(duì)DX12的詳細(xì)支持規(guī)格可以參考上圖，AMD的GCN 1.0架構(gòu)（多數(shù)HD 7000及后來(lái)的馬甲）只能支持兼容DX12、支持到Feature Level 11_1，HD 7790及R7 260/260X、R9 285等GCN新核心的顯卡可以支持到Feature Level 12_0，但目前所有顯卡都不能完整支持Feature Level 12_1功能。

NVIDIA方面，雖然Fermi及之后的顯卡都可以兼容DX12，不過(guò)真要支持DX12功能還得看Maxwell架構(gòu)，其中GM1xx第一代Maxwell架構(gòu)的顯卡可以支持到Feature Level 12_0，包括GTX 980/970/960/Titan X/980 Ti在內(nèi)的第二代Maxwell架構(gòu)則可以支持到Feature Level 12_1。

Intel方面，Haswell之后的核顯都可以兼容DX12，但說(shuō)到Feature Levei支持，Haswell及最新的Broadwell依然只能支持到Feature Level 11_1。

當(dāng)然，事情也得分兩面看，NVIDIA當(dāng)年不能完全支持DX11.1，就說(shuō)DX11.1是可選功能，實(shí)際影響不大，現(xiàn)在他們能完整支持DX12，就開(kāi)始宣傳DX12_1的好處，實(shí)際上DX12_1的3D功能也不會(huì)有什么質(zhì)變，實(shí)際游戲中也難說(shuō)能帶來(lái)明顯的體驗(yàn)差別，大家對(duì)這個(gè)問(wèn)題還是淡定就好。

DX12平臺(tái)及軟件支持

邁過(guò)硬件支持這一關(guān)之后我們還要面臨軟件平臺(tái)支持的問(wèn)題，這會(huì)涉及到我們用的操作系統(tǒng)選擇。

目前能確定支持DX12的系統(tǒng)就只有微軟全力打造的Windows 10系統(tǒng)，以往期待的Windows 7支持DX12的美夢(mèng)已經(jīng)破滅了，不過(guò)微軟多少也發(fā)了點(diǎn)善心——Windows 7/8/8.1用戶可以免費(fèi)升級(jí)Windows 10系統(tǒng)。

微軟之所以如此決絕地讓DX12成為Windows 10專屬，除了保證Windows 10只許勝不許敗的戰(zhàn)略之外，還有一個(gè)因素不能忽略——Windows 10升級(jí)了WDDM 2.0顯示驅(qū)動(dòng)引擎，支持DX12必須先支持WDDM 2.0，Windows 7支持的還只是WDDM 1.1。

WDDM 2.0中最主要的變化是支持GPU虛擬顯存尋址（GPU virtual memory），所有GPU物理內(nèi)存都被抽象成虛擬內(nèi)存，由GPU負(fù)責(zé)管理，每個(gè)步驟都可以有自己的虛擬內(nèi)存。另一個(gè)新功能是驅(qū)動(dòng)常駐（Driver residency），顯存管理器會(huì)數(shù)據(jù)從命令緩沖器提交到驅(qū)動(dòng)層之前所有分配空間都是常駐的，為此還增加了DDI設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口。

支持WDDM 2.0和Windows 10是支持DX12的一個(gè)前提，我們現(xiàn)在依然不能確定他們與DX12之間到底誰(shuí)是因誰(shuí)是果，但可以肯定的是微軟只讓W(xué)indows 10支持DX12更多地還是出于商業(yè)策略，Windows 7/8/8.1在技術(shù)上不見(jiàn)得就不能支持WDDM 2.0及DX12，現(xiàn)在我們能做的只能是祈禱Windows 10系統(tǒng)能跟Windows 7一樣大獲成功，成為游戲玩家的首選平臺(tái)，不然以后可有得糾結(jié)了。

支持DX12的引擎及游戲

有了DX12顯卡和Windows 10平臺(tái)，支持DX12還是只賣出第一步，這些內(nèi)容相當(dāng)于做飯的大廚和廚具，飯菜是否好好吃還得看食材——DX12游戲，這一項(xiàng)是目前進(jìn)度最慢的，畢竟這是最頂層的，落后于硬件和系統(tǒng)平臺(tái)是必然的，反過(guò)來(lái)說(shuō)軟硬件平臺(tái)沒(méi)準(zhǔn)備好的話，DX12游戲也不可能運(yùn)行起來(lái)。

支持DX12一勞永逸的方法還是得靠游戲引擎，目前已經(jīng)支持DX12的3D引擎有EPIC的UE 4.4、Crytek的CryEngine、Unity的Unity 5、Oxide Games的Nitrous等，已有的游戲包括《九陽(yáng)神功》、賽車游戲Forza 5等，前者是CryEnging引擎的，后者是UE引擎的。

還有很多游戲廠商自己開(kāi)發(fā)的引擎支持DX12，比如Build大會(huì)上驚艷四方的Square Enix《最終幻想》所用的 Luminous 引擎打造的的“巫女哭泣”（Witch： Chapter 0）Demo等。

值得一提的是，在首波DX12游戲中，國(guó)內(nèi)的游戲廠商這次也走在了前列，Build大會(huì)上游戲蝸牛就作為嘉賓發(fā)表了《九陽(yáng)神功》（英文King of wushu）游戲的開(kāi)發(fā)經(jīng)歷，它就使用了CryEnging引擎并支持DX12，當(dāng)然還有NVIDIA的Gameworks特效。

大部分DX12游戲發(fā)布上市也要等到今年底的圣誕節(jié)期間了，一些游戲大作可能要到明年，不過(guò)我們最早能見(jiàn)到的DX12游戲很可能是《奇點(diǎn)灰燼》（Ashes of the Singularity），這款游戲使用的Nitrous引擎也不默認(rèn)，關(guān)注過(guò)Mantle的玩家對(duì)該引擎另一個(gè)作品《Star Sworm》應(yīng)該很熟悉，它能支持Mantle也就能更好地支持DX12。

不過(guò)這款游戲之所以這么快上市很可能是它只是支持了DX12中的底層優(yōu)化功能，這部分功能之前支持Mantle的時(shí)候應(yīng)該已經(jīng)做好了，但它應(yīng)該沒(méi)有完全使用高級(jí)DX12渲染功能，否則開(kāi)發(fā)進(jìn)度上不會(huì)這么快。

總之，DX12雖然是Windows 10功能中的一部分，但對(duì)PC游戲玩家來(lái)說(shuō)DX12比目前的DX11性能更強(qiáng)、功能更多，對(duì)移動(dòng)平臺(tái)來(lái)說(shuō)，DX12也有著提升性能甚至降低功耗的奇效（GPU利用率上升，CPU功耗可以降低了）。相比DX11需要全新硬件不同，DX12可以兼容AMD、NVIDIA、Intel的DX11顯卡，雖然更高級(jí)的功能還是需要全新的硬件，但DX12相對(duì)DX11來(lái)說(shuō)總體上并沒(méi)有提高硬件需求，這種平滑升級(jí)更有利于玩家升級(jí)到Windows 10平臺(tái)。

編輯：藍(lán)色 王旭