春江水暖鸭先知——新一代Directx 10前瞻

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2024年7月2日发(作者：)

维普资讯

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新一代ＤｉｒｅｃｔＸ　１　０前瞻　

［：］北　／怅　ｊ　

１０ｏ７年春．微软即将发布靳一代操作系统Ｗｉｎｄｏｗｓ　ｖｉｓｔａ。随着ｖｉ８ｔａ一同到来的还有ＤｉｒｅｅｔＸ　１０。届时不　

二・仅将拥有一个非常华百阿盼操作系统。而且电脑游戏也会更加精彩遁真。像将难以用肉眼分辨出游戏画面与　

【实世界的差异。可以垒身心地沉漫在游戏所臂造的氟围中。ＤｌｒｅｃｔＸ　１０将舍作为游戏与电脑硬件的纽带．充　

发挥出显卡的性能ｅ夸果笔者就为大索深入介鲴撇软的新一代ＤｉｒａｃｔＸ　１０技术．让大家先知先觉为未来做好　

ｉ鲁。　

什么是ＤｉｒｅｃｔＸ　

在ＷｉｎｄＯＷＳ　９５问世后不久．微软发　

了第一个Ｄｉ　ｒｅ　ｃｔ×版本～ｖ１　０。　

ＮＶＩＤＩＡ发布了ＧｅＦｏｒｃｅ　２５６芯片时，首次在桌面电脑中引入了硬　

件级别的Ｔ＆Ｌ光照转换技术。而ＤｉｒｅｃｔＸ　７凭借对它良好的支持赢　

得了游戏开发商的广泛认同。在０ｉｒｅｃｔＸ　８中，首次引八了Ｐｉｘｅｌ　

Ｓｈａｄｅｒ像素着色处理单元并完善了Ｖｅｒｔｅｘ　Ｓｈａｄｅｒ顶点着色处理单　

ｉ　ｒｅｃｔＸ是由微软公司建立的游戏编程接　

】．由ｃ＋＋编程语言实现，遵循ｃ０Ｍ规　

。

同时它建立了一种机制　由硬件制选　

元．使得游戏开发人员可精确地控制游戏中的每～个像素　到了　

ｏｉ　ｒｅｃｔＸ　８　１的时代，又追加支持更高版本的Ｓｈ８ｄｅ　ｒ　１　４，在　

Ｄｉ　ｒｅｃｔＸ　９　０时代可以支￣Ｓｈａｄｅｒ　２　０．并且确立了３Ｄ　ＡＰＩ领域中　

无免的霸主地位　

商和游戏开发商协同制定新的标准。也　

是由此．ＤｉｒｅｃｔＸ的功能越来越强大。此　

它的影响力渐渐超越ｏｐｅｎＧＬ并被多数　

ｃ游戏开发商采用，业界有人也将它简称　

】Ｄ×。　

当然，　在　

Ｄｉ　ｒｅｃｔＸ中也不仅仅　

是３Ｄ图形，它还包　

括了多个组成部　

分　。　其　中　

ＤＩ　ｒｅｃｔＤ　Ｔａｗ是负责　

２Ｄ绘图．ＤＩ　ｒｅｃｔ３Ｄ　

负责３　Ｄ绘图，　

墨一■匝墨　　

ＤｉｒｅｃｔＳｏｕｎｄ负责游　

戏中的音频部分，　

ＤＩ　ｒｅＣｔＭ　ｕｓｉＣ别是　

ＭＩＤＩ数字乐器界面．Ｄｉｒｅｃｔｌｎｐｕｔ控制着各种输＾输出．ＤｉｒｅｃｔＰｌａｙ　

负责网络数据的传送　Ｄｊｒｅｃｔｓｅｔｕｐ剧会对各种参数进行设定．　

ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ负责播放动函．Ｄｉ　ｒｅｃｔＡｎ；ｍａｔｉｏｎ整台动画环境。　

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什么是Ｓｈａｄｅｒ？　

很多人都能理解像素、多边形、材质的概念，　

但始终对Ｓｈａｄｅ　ｒ一词难以理解。翻开字典，Ｓｈａｄｅ　ｒ　

Ｓｈａｄｅ　ｒ是具有　

可编程性的，　

开发人员可以　

用它创造出非　

常独特的游戏　

是阴影的意思，但它和３Ｄ加速卡又有怎样的关系　

呢？事实上Ｓｈａｄｅ　ｒ就是一段可以改变像素和顶点的　

小程序，因此在Ｓｈａｄｅ　ｒ规范模型中又划分出两个分　

支，一个叫做像素着色器（ＰｉｘｅＩ　Ｓｈａｄｅ　ｒｓ），一个　

叫做顶点着色器（Ｖｅｒｔｅ￣Ｓｈａｄｅｒｓ）。这个Ｓｈａｄｅｒ　

场景。　像　

ＮＶ　ＪＤ　ＪＡ和ＡＴ　Ｊ　

小程序可以为游戏场景添加一些基本的几何学特　

效。例如湖水的涟漪，它会让特定的蓝色材质发生　

移动、扭曲和倒映，这样就会给人波光粼粼的感　

觉。若是将一个物体渲染成玻璃的风格，它就会让　

的显卡都严格　

水面使用ｐｉｘｅｌ　Ｓｈａｄｅｒ￣：着色处理　

支持Ｓｈａｄｅ　ｒ的　

规格，并且为Ｓｈａｄｅ　ｒ程序作了很多优化。当然，除　

了游戏的特效之外，游戏开发人员也可以用Ｓｈａｄｅ　ｒ　

些材质发生透明和扭曲。Ｓｈａｄｅ　ｒ技术主要应用于　

目前的电脑游戏中，它使电脑游戏画面更加逼真，　

做很多其他工作。总之，Ｓｈａｄｅ　ｒ在未来的游戏中将　

发挥越来越重大的作用，在新一代ＤＸ１　０中将支持　

最新的Ｓｈａｄｅｒ　ＭＯｄｅ　Ｊ　ｖ４．０规范。　

现在的主流３Ｄ游戏画质要比几年前逼真许多。　

统一的Ｓｈａｄｅｒ处理单元　

今后在ＷＧＦ中无论是顶点的还是像素的Ｓｈａｄｅｒ￣会　

被统称为“统一Ｓｈａｄｅｒ”，两种Ｓｈａｄｅ睹Ｂ将包含在内。像　

素和顶点的Ｓｈａｄｅｒ信息交换直接由硬件层来完成，这样信　

息传递和处理的速度会更快。这是因为像素和顶点的　

Ｓｈａｄｅｒ￣漫长的演化过程中，它们的结构和所实现的功能　

当两类Ｓｈａｄｅｒ单元得到统一后，ＧＰＵ还具备了新　

这样就可以更快地运算出所要置换的顶点数据。由此，　

数据处理的流程就会大大简化，数据不必在两种Ｓｈａｄｅｒ　

单元中来回传递。　

都非常近似了。我们都知道在处理游戏场景时，像素的数　

据处理量要远远大于顶点的，顶点Ｓｈａｄｅｒ处理单元经常会　

的功能～一整数运算，可以演化咸一种全新的图形处理　

架构。举例来说，在以前的ＧＰＵ中系统要查找一个材质　

处于闲置状态。在像素和顶点Ｓｈａｄｅ　ｒ统～化后，顶点　

Ｓｈａｄｅｒ可以利用空闲的时间来处理像素Ｓｈａｄｅ￣　

数据都要在内存地址中进行检索，每次系统都会使用浮　

点数据格式进行查找。但是当两类ＳｈａｄｅｒＳ－－之后，我　

们就可以通过更加精密准确的整数格式对内存地址进行　

像素和顶点的　

Ｓｈａｄｅ　ｒ运算单元结构　

检索，所有数据无需再四舍五入，无论是显存、虚拟内　

存或系统主存都可以更加高效地存取数据。　

统一后，有个非常显　

著的优势：像素　

Ｓｈａｄｅ　ｒ单元中处理的　

材质贴图可以直接装　

载到顶点Ｓｈａｄｅ　ｒ中，　

当显存开始支持新的整数数据类型后，显卡就完全　

像是处理器一样可以自由地使用虚拟内存了。我们知道　

从Ｓｈａｄｅｒ　３．０以后，理论上讲Ｓｈａｄｅ时旨令的长度不再有　

任何限制了。今后的游戏中可能会出现许多超长的　

这样就直接可以生成　

Ｘｂｏｘ３６０中使用的就是统一Ｓｎａｄｅｒ　

Ｓｈａｄｅｒ｝￣令，只要有足够的存储空间，无论多么长的　

Ｓｈａｄｅｒ￣令ＧＰＵ都能应付。当Ｓｈａｄｅｒ单元支持整数数　

置换贴图。以前要想　

设置材质的顶点数据，必须先将材质转换为顶点Ｓｈａｄｅｒ　

据后，系统可以轻松地将这些超长Ｓｈａｄｅｒ｝￣令转化咸在　

所匹配的数据格式，但当两类Ｓｈａｄｅｒ规格统一后，基于　

ＧＰＵ内部运作的固定长度的微指令。运行短／Ｊ、而简单的　

像素的材质贴图数据可以直接装载到顶点贴图单元中，　指令时，ＧＰＵ的处理速度会更快。　

几何Ｓｈａｄｅｒ处理单元　

在新一代Ｄ×１　０中为了增强显卡的处理效能，在　

统一Ｓ　ｈ　ａ　ｄ　ｅ　ｒ的基础上又增加了一个Ｇ　ｅ　ｏｍ　ｅｔ　ｒｙ　

Ｓｈａｄｅ　ｒ每一次运行只能处理一个顶点数据，并且每次　

只能输出一个顶点的结果。在整个游戏场景中，绘制　

几何图形的任务量是非常庞大的，如果仅仅依靠Ｖｅｒ－　

Ｓｈａｄｅｒ几何处理单元。通过以上的介绍，我们不难理　

解，ＰｉｘｅＩ　Ｓｈａｄｅ　ｒ是专门处理像素的，Ｖｅ　ｒｔｅｘ　Ｓｈａｄｅ　ｒ　

是专门处理多边形顶点的，那么Ｇｅｏｍｅｔｒｙ　Ｓｈａｄｅ　ｒ是　

专门用来处理场景中的几何图形。在过去Ｖｅ　ｒｔｅｘ　

ｔｅｘ　Ｓｈａｄｅｒ来完成，处理场景的效率会很低下，并且　

如大爆炸、粒子效果、瀑布流水等复杂的场景都很难　

逼真地表现出来。　

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……　●　Ｉ　７。【．ＩＩ　Ｊ　—Ｌ　Ｊ　｛，－、、——　ｌ孙玳－ｕ　

１工业　口　上　Ｐ　ＩＩＬ／Ｊ、域Ｔ　

处理过程中又加入了Ｇｅｏｍｅｔｒｙ　Ｓｈａｄｅ　ｒ几　

几何着色器工作在顶点与像　

素着色器之间。当显卡中的　

顶点着色单元生成顶点信息　

之后，就会将这些结果交给　

几何着色器来构成更为复杂　

的几何图形，最后交由像素　

Ｇｅｏｍｅｔ￣／Ｓｈａｄｅｒ￣ｉ＇＿ｌＪ几何图形的原理　

着色器来为这些几何图形添　

加各种材质。　

何着色器，可根据顶点的信息来批量处理　

几何图形。Ｇｅｏｍｅｔｒｙ　Ｓｈａｄｅ　ｒ可以将点、　

线、三角形等基本的构图元素连接起来，　

创造出新的多边形，快速地将这些处理结　

果传递给其他Ｓｈａｄｅ　ｒ或显存，并且这个过　

程无需处理器参与。　

Ｇｅｏｍｅｔ　ｒｙ　Ｓｈａｄｅ　ｒ最重要的工作就是　

接点，将顶点之间用线连接起来。例如　

当Ｇｅｏｍｅｔｒｙ　Ｓｈａｄｅ　ｒＥ有两个顶点的信息　

Ｇｅｏｍｅｔｒｙ　Ｓｈａｄｅｒ的出现　

使得游戏开发人员可以设计出　

更为复杂的烟雾、爆炸、天气　

等效果，并且游戏场景中的模　

型可以设计得更为复杂细腻，　

Ｇｅｏｍｅｔ￣／Ｓｈａｄｅｒ几何着色器工作在顶点　

而处理器也可从这些繁重的计　

时，它就可以将两个点连接起来组成一条　

线，通过这条线可以绘制其他延长线上的　

点，而通过连接３个顶点就可绘制出一个三　

角形，最后通过计算延长线上的点，则可　

绘制出更为复杂的几何图形。　

算任务中解脱出来。　

为游戏提速。再提速！　

在未来的ＤＸ１０游戏中，场景会非常逼　

真，物体会使用更多的多边形绘制，而场景　

在ＤＸ１０中，会大幅弱化ＡＰＩ与驱动程序之间的数据迁移，让　

３Ｄ处理程序能顺畅处理对象。目前在基于ＤＸ９的游戏程序中，　

中也会包含海量的物件。例如在森林中，你　ＧｐＵｕ有６０％的时间是在执行程序，而其他４０％的时间用来处　

将会看到无数的树木，而每棵树上又会包含　

无数片精致的树叶。为了让游戏运行得更流

畅，在ＤＸ１０中引入了许多提速理念。　

理各种各样的额外开销。在ＤＸ１　０中ＧＰＵ的处理效率会提升到　

８０％，由此在游戏中就可显示出更多的物体，而游戏性能也会大　

幅提高。　

渲染～词是随着Ｔ＆Ｌ技术而提出的３Ｄ流水线处理方式，不过　

在ＤＸ１　０中，将会淡化渲染的概念，所有的一切都将使用Ｓｈａｄｅｒ处　

理。一旦处理流水线完全Ｓｈａｄｅ　ｒ化之后，就可以进行流输出　

（Ｓｔｅａｍ　Ｏｕｔ）。这有点类似使用跳转分支语句控制程序的走向。　

例如某些处理对象在生成顶点着色之后，可以通过流输出操作让　

结果直接返回流水线的源头进行几何着色处理，而不必经过像素　

着色阶段。由此就会大幅简化ＧＰＵ的开销，提高程序运行速度。　

ＤＸ１　０：Ｐ的游戏场景将非常复杂　

ＤＸ１　０是Ｖｉｓｔａ的“独生子”　

在微软官方文档中我们可以明确看到　

”Ｒｅｑｕｉｒｅｓ　Ｖｉｓｔａ”的注释，也就是说仅有新　

一

在ＤＸ１０中提供了兼容模式可以执行ＤＸ９的游戏。尽管很多新款　

游戏会支持ＤＸ１０，但是游戏开发商也照顾到广大老显卡用户，游戏　

代操作系统Ｖｉｓｔａ才可以支持ＤＸ１　０。为了能　会尽可能支持更多的显卡。因此使用ＤＸ９显卡的用户依旧可以￣：ＥＶｉｓｔａ　

上玩新款ＤＸ１　０游戏。ＮＶＩＤＩＡ的Ｇ８Ｏ￣ＵＡＴＩ的Ｒ６Ｏ０都是支持Ｄ×１　０的显　将新一代ＤｉｒｅｃｔＸ革命进行到底，微软的工程　

师们对ＤＸ１０进行了较大的改动，使之难以兼　

容旧的×Ｐ操作系统。这也就意味着我们要想　

体验ＤＸ１　０游戏的魅力，必须升级￣ｌＪＶｉｓｔａ。

卡，它们会在今年年底前陆续登场。而支持ＤＸ１０显卡的普及率要想　

真正超过Ｄ×ｇ显卡还需一定时间，因此各位玩家不必急－Ｔ－－￣买昂贵的　

ＤＸ１　０显卡。　

总结　

微软的Ｖｉｓｔａ操作系统给了我们太多的期待，ＤｉｒｅｃｔＸ　１０也给了我们对未来游戏太多的畅想。各大游戏公司　

公布的ＤＸ１０游戏截图都让我们惊叹不已。ＤＸ１０不仅仅让游戏变得更为华丽，也会大幅提高硬件的工作效率。　

虽然目前还没有一款真正支持ＤＸ１０的ＧＰＵ，但是微软的Ｘｂｏｘ３６０中所使用的Ｘｅｎｏｓ是最为接近ＤＸ１０规范的硬　

件。由￣Ｘｂｏｘ３６０的游戏和ＰＣ游戏之间可以更快地相互移植。待到ＤＸ１０真正发布时，操作系统、电脑硬件、　

游戏软件都将会有一轮新的变革。翻　

本文标签： 游戏顶点处理像素场景