DIRECTX_Microsoft DirectX for Windows[通俗易懂]

根据微软的声明，DirectX 10只会集成在Vista系统当中，初期不会发布类似于DirectX 9.0c这样的单独安装版本，也不会支持Windows XP，显然，微软想依靠DirectX 10 API/硬件/游戏来诱惑更多的用户更快地升级到Windows Vista。

　　这就意味着DirectX 10很可能将于2007年初伴随Vista发布，届时您想要体验DirectX 10游戏的话必须升级到Vista系统，当然一款DirectX 10规格的显卡也是必不可少的！

Windows Vista桌面基于DirectX 9

　　Windows Vista系统并不是因为集成了DirectX 10 API而备受关注，实际上大多数用户都是被其漂亮的3D桌面所吸引。许多用户感到奇怪的是，Windows Vista的3D桌面仅需要DirectX 9规格的显卡就能很好的支持，而不是微软大肆宣扬的DirectX 10，甚至连DirectX 9C也不是必须，为什么呢？

　　这是因为Windows Vista的3D桌面设计与DirectX 10开发是同步进行的，换句话说就是在DirectX 10开发的同时Vista的3D桌面已经完成。另一方面基于DirectX 9的桌面已经对显卡提出了较高要求，使得IGP厂商对微软极为不满，如果使用DirectX 10 API的话显卡的支持将会跟不上，用户升级系统也会比较困难！

　　实际上微软对现有的DirectX 9进行了不少优化，以便让3D桌面运行得更好。不过微软打算在Vista发布之后再提供一些桌面的插件或者补丁，将3D桌面完全植入DirectX 10中去，这样新显卡用户将会更好的领略到DirectX 10的新特性！ 

DirectX 10显卡 vs 游戏机

　　提起PC游戏以及显卡很多人更愿意拿它与游戏机相比，就拿现在来说微软自家Xbox360所使用的图形核心Xenos应该算是最接近DirectX 10规格的GPU了。而Sony PS3所用的图形核心规格也不低，如果拿游戏机硬件和电脑显卡相比的话，DirectX 10能否完全超越游戏机？

　　DirectX 10和Xbox360都是微软自家的孩子，微软决不会厚此薄彼或者顾此失彼！据微软表示，DirectX 10的另一大优势就是与Xbox360共享开发平台，这就意味着游戏开发商能够节约大量的时间和资源同时开发Vista和360游戏！让游戏跨平台运行，PC和游戏机互补不足，创造更大的市场，成就微软游戏霸业！

　　微软有多大野心暂且不论，这种统一开发平台无疑备受游戏厂商欢迎，当然对于游戏玩家来说也是大有裨益。DirectX 10之中除了Direct3D之外，还有DirectPlay、Direct Input及DirectMusic，XACT (跨平台音效制作工具)处理动态音效及XInput跨平台游戏控制器。它能够在不同级数的音源输出硬件上保持平衡，也能够随信所欲的在Vista和360上使用喜欢的游戏手柄，在接口方面对于游戏开发者和玩家而言都是统一的标准！

　　不过无论Xbox360还是PS3的图形核心，都是ATI/NVIDIA DirectX 9C时代的芯片，所以DirectX 10显卡在硬件层面还是图形技术上将会有更广阔的发挥空间：

　　DirectX 10 GPU拥有更多的渲染流水线，能够处理更多的纹理数据而且在API的支配下效率会很高；DirectX 10还拥有游戏机所不具备的整数指令，开发者可以把整数指令作为浮点运算，但更为复杂；DirectX 10有一个真正的整数指令集，可以尽可能完成更多的寻址计算，更多的数据打包和解包；当然这些功能并不会显示出一些新的图形特效，但它允许开发人员在GPU中高效的完成更为智能、复杂的渲染工作！

DirectX 10特性解析

　　简单地说来，DirectX 10在图形技术方面的特色在于Shader Model 4.0以及统一渲染架构。

　　Shader Model 4.0

　　现在大家在选购显卡时都会关注GPU是否支持SM3.0——DirectX 9C所必须的规格，而SM4.0就是一款DirectX 10 GPU必须具备的特性。我们都知道SM3.0相比更早的SM2.0最明显的变化就是支持FP16 HDR技术(实际上SM3.0更多的指令让GPU运行效率也大为改进)，带来更绚丽的光影效果，那么SM4.0比SM3.0优势在哪呢？

　　首先SM4.0规格令游戏程序开发员有更大的空间，例如SM4.0将不再拥有指令数值的上限，而SM3.0指令数不能超过32768条，SM2.0只有96条；色彩深度精确到32Bit；另外Texture由SM3.0的16个提升至128个，并硬件支持RGBE，令HDR不再需要特别的Decoding处理也能实现，HDR+AA将不再有这么多的麻烦。而且DirectX 10将首度实现RayTracing光线追踪，并且将位移贴图Displacement作为标准之一。

　　对比上代DirectX 9的渲染流程，新一代DirectX 10做了非常大的改动，Pipeline架构完全Shader化，淡化了渲染的慨念，新增了Geometry Shader Stage，它可以为每个顶点的边缘进行几何量Shader运算，在完成Vetex Shader及Geometry Shader Stage后，D3D10可以Stream Output，让结果直接返回流水线作业之初再进行处理，而不再需要先运行Pixel Shader Stage简化的部分程序。以往D3D拥有部分固定的机能，如Fog、Point Sprites、Clip Planes及Alphatest等特定指令，但D3D10将需要程序开发者自行用Pixel Shader语言来实现。

　　Unified Shader(统一渲染)

　　SM4.0是DirectX 10最重要的图形技术，不过最受大家关注的技术可能就是Unified Shader(统一渲染)。

　　DirectX 8以来GPU硬件就被分为顶点着色和像素渲染两大部分，分别处理3D建模和表面渲染，由于3D图形渲染的过程就是先建模后渲染，所以这种架构可以说是天经地义。而在DirectX 10中，将不再有像素和顶点之分。DirectX 10最显著的变化就是完全放弃GPU当中的固定渲染模式，并且支持GPU行为的完全自由化，即GPU不在明确划分像素着色和顶点着色单元，并且支持多种任务，如2D/3D/视频加速等等任务的自由分配。

　　这里需要注意的是，统一渲染架构是将顶点渲染和像素渲染的硬件处理单元统一起来，并不是没有顶点和像素渲染操作。实际上3D图形的渲染过程依然是先顶点再进行表面渲染处理，只不过顶点和像素都会调用统一的Shader单元，而不是原来的顶点单元/像素管线！

　　游戏性能的提升

    微软声称DirectX 10可以将游戏性能最大提高到6-8倍，这个数值看似比较夸张，不过，在架构和渲染等多方面的优化条件下，充分发挥GPU的资源是完全有可能的：

　　为了优化操作系统对游戏的支持能力，Vista加入全新的IHV控制内核及用户模式驱动程式，操作系统提升虚拟化的资料给图形程序及GPU，以加快执行效率及稳定性，配合全新D3D10的程序语言，给程序员更大的设计弹性，更能发挥硬件的应有效能。

DirectX 10的游戏特性

　　DirectX 10不仅仅是微软的一款图形API，广义上来说它包括三个部分：平台(Windows Vista以及DirectX 10 API)、硬件(GPU及显卡)和软件(DirectX 10游戏)，三者缺一不可。DirectX 10再怎么先进，最终都要落实在实际游戏上面，那么DirectX 10将会在游戏方面带来什么新特性呢？

　　More Objects(更多物体)

　　以往的游戏受限于GPU处理能力，在屏幕内往往只注重于渲染一个或者几个游戏主角，在将主人公活灵活现刻画出来的同时，游戏背景的画面却非常糙，很多游戏背景往往只是一张纸(简单的贴图)，这无疑让游戏的效果大打折扣。

　　而新一代DirectX 10游戏能够最大限度的调用GPU的所有资源，加上GPU本身拥有更多的渲染管线，因此游戏开发者得以在同一个屏幕内植入更多的物体，确保游戏主角和辅助元素都享受同等待遇，让画面表现力无可挑剔！

　　Vegetation/Foliage(植被/树叶)特效

　　玩过《上古卷轴4：埋没》游戏的玩家应该有亲身体会，当您走入草木茂盛的地区时，游戏FPS急剧下降，即便是7900GTX和X1900XTX这种顶级显卡，FPS往往降到20帧以下无法流畅玩游戏！

　　经过实际测试，在游戏其他场景(不进入草丛)FPS能够保持在50帧左右的流畅数值，一旦进入草丛画面卡的不行！这是因为独立渲染的草丛或者树叶是由庞大数量的多边形构成，对GPU的顶点渲染提出了严酷的要求，相对来说并不需要太多像素操作，如此一来大规模的像素渲染被闲置而顶点模块处于不堪重负状态——此刻正是统一渲染架构大显神威之时，如果能够将闲置的像素单元用来处理顶点，那么游戏速度就不会如此可怜了！

　　不同游戏对像素、顶点、纹理等操作的需求不尽相同，即便是同一款游戏，在不同的场景所需要的渲染负载也不同。正是因为这些特殊要求，早在DX8时代，很多图形开发商就提出了统一渲染架构的设想，现在这种架构即将在DirectX 10 GPU中实现，统一渲染在处理这种草丛或者波浪时将会有显著的效果，游戏开发者也可以大胆的在游戏中添置更多的复杂小物体！

　　Shadows(阴影)

　　不论哪个版本的DirectX，不管是哪一代显卡，光与影都是永恒的主题，因为光影最能够对人眼造成刺激，因此也最受关注。

　　在我们生活的周围环境有多少光源？谁也数不清楚，因为所有物体都是光源，在所有物体的共同作用下，所有的阴影互相作用，真实地展现在大家面前。然而3D游戏的光源数量大都是固定的，从3DMark05到3DMark06(场景一，都是SM2.0技术)，FutureMark将光源数量由8个增加至26个，单纯的增加光源就能够让画面细节表现获得大幅提升，由此可见光与影的重要性！

　　为了让游戏画面更加真实，就不得不使用更多的光源，交相辉映的阴影营造出来环境就不会显得那么做作，或许未来的DirectX 10游戏您不会特别在意光源与阴影，因为它的真实程度可能已经欺骗了你的眼睛！

　　Materials(纹理材质)

　　3D渲染出来的单个物体是否真实，几乎完全取决于纹理材质，只要建模多边形数足够多、贴图足够精细，3D实时渲染要达到真实物体的水准没有多少难度。事实上电影CG特效处理都是通过这种方式渲染而来，然后再加上高倍(64x甚至更高)抗锯齿，这样的3D渲染绝对能够骗过任何人的眼睛！

　　为什么3D游戏不采用这种方式制作更加“真实”的游戏呢？原因很简单，如果做出来一款“完美”的游戏没有任硬件能够跑得动的话，那么它的画面再完美也是一款失败的作品！这是最主要的原因，另一个原因就是如果建模和纹理贴图太过复杂的话，游戏开发进度将会十分缓慢！

　　Physics(物理加速)

　　物理加速的概念很早之前就已经提出，然而时至今日依然处于概念性阶段——AGEIA的物理加速卡仅有几款游戏能够支持，而ATI的GPU物理加速才刚刚进行完Demo演示，NVIDIA的SLI物理加速也要等待游戏厂商采用Havok FX引擎才能够出台！

　　物理加速得到了几乎所有游戏开发商和芯片厂商的支持，为何推广起来如此困难？这就是因为标准的不统一，由于AGEIA和Havok的物理引擎影响力有限，很多厂商都在观望。这一现状有望在DirectX 10推出之后得到改善，有了微软API的支持，无论哪种物理引擎都拥有发挥的空间，相信将会有更多的游戏加入更多的物理运算——届时您可以选择让当前显卡同时处理3D渲染和物理加速、或者让第二块、第三块显卡甚至购买物理加速卡专门进行物理加速！

　　DirectX 10 GPU将是更为通用化的处理器，也就是说，原本许多交由CPU进行的3D处理会被转移到GPU上面来，因为强大的GPU比CPU更适合做这些工作，由此游戏性能会大幅提高。

　　物理计算是下一代游戏体验当中的关键部分，它将增加游戏的真实感、沉浸感和带来更加有趣的体验。微软同样对物理加速非常感兴趣，在未来的DirectX 10版本中会加入物理加速的支持，而以Direct Physics统一物理标准对整个产业界都是非常有利的，微软的介入将使得物理加速更容易得到推广和普及，应用性也变得更加方便，同时DirectX 10 GPU的架构也能够让GPU更较有效的进行物理加速！

DirectX 10时代: GPU vs CPU

　　为什么GeForce 256被称为第一款GPU？因为它所具备的硬件T&L功能将原本CPU负责处理的光影转换交给了显示芯片，而光影特效处理要占据3D场景的很大比例，这种技术的实现让系统3D性能得到了大幅提高。因此显示芯片也有拥有了同CPU平起平坐的称谓——GPU！

　　自从GeForce 256开始，GPU就逐步替代CPU进行各种各样的运算，从可编程GPU到通用型GPU，GPU将更多图形相关处理纳入自己旗下。最近一段时间热门的技术就是HDTV视频加速和物理加速。DirectX 10拥有全新的DLL数据库，运行效率大幅提高；另外API将更多的将工作从CPU移交到了GPU身上。微软表示：整个API和流水线都将重新设计，CPU运行程序时间最小化，性能最大化DirectX 10的思路是在不需要CPU参与下，最大程度发挥GPU性能，如果需要CPU也参与工作的话，那么就是一个快速的，流线型的流水操作。DirectX 10赋予了GPU更有效的数据读写方式，从而使CPU将更多工作移交给显卡并进而减少程序运行时间。

　　由此可见，DirectX 10的出现进一步强化了GPU的功能和性能，使得游戏开发者可以将更多的运算交给GPU处理——这样做并不会给GPU带来多少负担，而给CPU减负可以进一步的消除游戏系统的瓶颈，使得游戏场景可以变得更加复杂，协调GPU和CPU在游戏中的负担，最大话电脑硬件的3D图形性能！

　　事实上同时代游戏机的性能强于PC的主要原因，就是游戏机的硬件配置更加合理，开发商更清楚如何调用游戏机的硬件资源，而复杂的PC系统存在多处性能瓶颈，“机能”没有得到完全发挥，DirectX 10将从根本上扭转这一点。

DirectX 10 : 值得期待

　　以上所介绍的DirectX 10图形技术仅仅是对于我们用户而言最主要的特性，其实DirectX 10的体系结构、编程语言的简化和更加灵活的调用仅针对游戏开发者、而且也只有他们才能看得懂！简言之，DirectX 10能够大幅简化程序员的工作，以尽可能简练的语言开发出尽可能复杂、真实的游戏画面！

　　DirectX 10游戏到底能给我们带来什么，或许今后当您玩到DirectX 10游戏时我们通常所说的HDR光照、动态模糊、软边阴影和物理加速等等图形技术已经难以分辨或者说是不复存在，因为展现在我们面前的图形画面将会变得非常接近现实，一切都是那么自然和谐！

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