【Visual C++】游戏开发笔记二十四 由DirectX的几个版本说开去

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作者：毛星云 邮箱： [e-mail] 期待着与志同道合的朋友们相互交流

本节是DirectX 11的一个开篇，都是些概念性的知识，希望在正式学习DirectX 11之前，对将要学习的内容有一个整体的认

知，以便更好的掌握将要学习的知识。

一、引言

在上个世纪，DirectX还没横空出世之前，游戏厂商都在努力克服着硬件不兼容造成的各种问题。但不幸的是，市面上已经存在

的各种繁杂而不统一的硬件配置，让想做出一款供大多数人们都可以畅玩的游戏的想法成为了泡影。在这样的背景下，游戏行

业急切需求一项统一的标准化的指标。于是微软公司推出了基于Windows 95的Windows Game SDK，这就是DirectX的前

身，之后Windows Game SDK就演变为了如今最新的DirectX 11。DirectX为游戏开发厂商提供了一套单一的API接口，基本

上保证了在各种繁杂的PC硬件上的兼容性。由于DirectX的发布，Windows平台下的游戏开发迎来了草长莺飞的春天，数量持

续呈井喷式增长。16年后的今天依然如此，基于DirectX的电脑游戏数量始终保持着疯狂的增长速率。

二、DirectX出现的必然性

在Windows操作系统发行之前，开发者都为DOS写游戏。这个单线程的，没GUI的操作系统在应用程序代码与程序运行的硬件之间提供给开发者一个直接的路径。这又是优点又是不足。举个例子吧，因为在游戏代码与硬件之间存在一个直接的路径，开发者能够拥有计算机的全部限权，能够将资源完全地分配给游戏运行。（这对当时不高的电脑配置，是比较不错的）但是缺点比较明显，比如需要直接为底层硬件编写代码或者使用许多第三方游戏需支持的硬件库，包括非常常见的显卡和声卡。

市面上的显卡尤其繁杂，并非所有显卡都遵循同样的标准。虽然绝大多数显卡都支持一系列共同的标准，开发者们只好被迫直接与底层显存打交道。这使在屏幕上的绘图非常不方便。开发商们理所当然地想要寻找一个更好更简单的方法。

当Windows 3.1发布的时候，有着与DOS一样的局限性。由于Windows内建于DOS之上运行，这样恰恰限制了能分给游戏运行的资源。这让游戏开发不再能充分利用全部的资源，显然对于游戏开发者来说，有些不习惯。当时开发到Windows平台下的游戏大多为卡片和棋盘类游戏，大多数游戏继续只支持在DOS下运行。在这种情形下，微软发布了DX1 ，证明了Windows操作系统下开发的游戏运行效率并不低，旨在吸引游戏开发者们从DOS游戏开发转移到Windows游戏开发的阵营。

微软于Windows 95中发布的Windows Games SDK并没有从根本上解决这个问题。Windows GamesSDK为开发者提供了一个单一的库，放置一个常规层在游戏程序与PC硬件之间，这样图形的绘制会轻松很多。第一个版本的DX依旧没有支持当时所有的硬件，但是它作为一个伟大的起点，忽然像是有了光，让游戏开发者们看到了下一代游戏开发技术的曙光，一个游戏开发的梦。一个新的纪元即将开始。这些年来，DX进行了多个版本的重大升级，每一个版本都在改善，每一个版本都在增强，每次更新都加入了许多新技术与新元素，比如网络支持，流式音频，新式输入设备等等。目前最新的版本为DX 11，兼容微软的Windows Vista 与 Windows 7 ,Windows 8操作系统。

三、 有关DirectX 10与 DirectX 9

首先要提到的是，DirectX 9目前依然是游戏开发的中流砥柱。

在2006年，DirectX 10的发行是DirectX SDK的重大飞跃。

通常，我们讲到DirectX的时候，通常都是指的Direct3D，因为Direct3D作为正面对抗OpenGL的重要武器，受到了微软最多的关怀与多次针对性的更新。所以Direct3D在DirectX的阵营中的认知度最高，它的光芒完全掩盖了其他DirectX API的发挥空间。DirectX中其他的大多数API有些被更新换代淘汰掉了，或者有轻微的变化。

Direct3D 10的API是​​非常轻量级，与历代的DirectX前辈相比，它更加容易使用。

事实上，早期版本的DirectX是出了名的难学和难用，但微软通过多年来的改进，已经让DirectX的API变得易学和易用。Direct3D10的不仅仅只是一个升级，在许多方面，它是一个全新的API。

在Direct3D 10中最引人注目的地方是的移除了是固定的流水线。流水线实质上是一组内置于API里的渲染状态与内建算法，用于物体的常见效果的渲染作用。功能固定的流水线因为可编程的物理硬件着色器而移除。图形着色器（Graphics shaders）将在这个专栏后续内容里重点讨论，我们可以通过代码的书写自定义图形硬件的几何过程，做出自己想要的效果。

图形着色器（Graphics shaders）在DirectX 8中首次推出。在Direct3D 9中，我们可以渲染几何图形，使用一些照明性能和渲染状态，拥有一些API来改变我们的几何图形，也就是从Direct3D中调用一些函数。在Direct3D 10中，我们自己可以动手做的比在着色器中做的多得多。

我们需要记住的要点是，固定功能的流水线的使用是有一定限制的，即使它内建于API之中。而着色器只受限制于游戏画面的帧速率上。想要照明的话，调用Direct3D中的函数，并enable它，设置其属性（最多8个灯）。想要渲染表面多于一个图像的话，enable它就行了。

通常，若固定功能流水线（fixed-functionpipeline）不确定是否支持，且你没有使用着色器，你就不能创建出你想要的效果。虽然平常我们会在逐步探索中发现一些小技巧和解决方法，在不使用着色器的情况下来创建一些特效，但这往往是非常繁琐和低效的。

四、 关于DirectX11与 DirectX 10

Direct3D 11在Direct3D 10.1的基础上，为下一代图形的渲染增加了一系列的新特性。新添加的DirectX 11特性包含下面这些：

★使用新的DirectCompute API在GPU上进行通用计算（General-purpose computing）

★真正的多线程渲染支持

★新的硬件分割

★支持Shader Model5.0和面向对象编程概念的着色器

★BC6（或称作BC6H）和BC7的HDR与LDR图像的分别纹理压缩

★增加了纹理分辨率的尺寸

我们具体了解了就会发现，DirectX 11更像DirectX 10.1的一个升级版，而不像DirectX 9到 DirectX 10一样，是一个彻底的改版。

浅墨认为，尽管目前DirectX 9还是主流，在接下来的数年内，DirectX 11将逐渐普及，在新一代游戏开发的浪潮中起到至关重要的作用。

五、有关DirectX 11与 OpenGL 4.0

在之前的笔记十九里面我们有讲过，一直以来，OpenGL都被视为Direct3D的宿敌。OpenGL除了支持Windows平台外，还支持基于Windows平台以外的其他平台，如Mac OS，Linux OS，iOS，Android，PS3等等。

而与之不同的是，DirectX仅可用于Windows操作系统和Xbox平台。且要达到与DirectX 10或者DirectX 11的兼容条件，硬件必须严格遵循兼容性的各项要求。

Direct3D 与OpenGL的博弈往往显得很像宗教之间的斗争。事实上，Direct3D已经把OpenGL甩在身后很多年了。微软在这些年致力于Direct3D的升级与改进，但OpenGL止步不前，并没有发行很多新的版本，年复一年地吃着老本乐不思蜀。当OpenGL 3.0首次发布的时候，人们都觉得昔日的OpenGL王者归来了，OpenGL将又一次具有和Direct3D正面抗衡的实力。但是好景不长，属于OpenGL的那个风雨飘摇的世界一直处于多事之秋，动荡不安。Direct3D没有给它任何喘息的机会，一直以压倒性的优势牢牢地占据着市场主导的地位。

值得一提的是，全新的OpenGL 4.0赶上了许多 DirectX 11的特性，特别是支持采用OpenCL进行通用计算和镶嵌（tessellation）技术，这似乎让我们看到了其光明的前景，而不是那个惨淡无力的过去——OpenGL 2.0 和OpenGL 3.0时代。

OpenGL不会退出历史的舞台，但是它真的需要做很多努力，才能达到与宿敌DirectX抗衡的实力，也要做很多努力来赢回那些在OpenGL迷失方向的时候，转投向Direct3D的人们信任的心。

正所谓得民心者得天下，图形API之间的竞争犹如当今的总统竞选，大抵也就是这个道理。

感谢一直支持【Visual C++】游戏开发笔记系列专栏的朋友们。

【Visual C++】游戏开发 系列文章才刚刚展开一点而已，因为游戏世界实在是太博大精深了~

但我们不能着急，得慢慢打好基础。做学问最忌好高骛远，不是吗？

浅墨希望看到大家的留言，希望与大家共同交流，希望得到睿智的评论（即使是批评）。

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精通游戏开发的路还很长很长，非常希望能和大家一起交流，共同学习，共同进步。

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——————————浅墨于2012年6月3日