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1、专题1 DirectX编程环境配置劲舞团SF ,抛砖引玉,作为游戏程序设计专业的同学，相信大家都喜欢玩游戏，特别是近年来非常流行的三维游戏，这些游戏在一定程度上改变人们的生活和娱乐方式。,3D游戏开发最流行的图形API有？,DirectGraphics OpenGL JAVA3D OpenInventor,绝对主要的地位,如果说PC用户不会不认识Windows操作系统的话，那么游戏用户也不会不知道DirectX的大名。想必大家都还记得1996年时微软随红色警戒、FIFA96等经典游戏一起发行的DirectX 3.0吧，当时DirectX是以GameSDK的软件开发工具包形式出现的。但是谁也没有
2、想到的是，经过几年的发展，DirectX竟然成为Windows操作系统极其重要的一部分，也是微软牵制众多硬件厂商的致命法宝。DirectX整合了Direct3D接口，使得3DFX苦心经营多年的Glide3D接口灰飞烟灭。微软在退出OpenGL组织之后，Direct3D也以迅雷不及掩耳之势成为3D接口的绝对主流。对于显示芯片厂商和游戏厂商而言，遵循DirectX API已经成为默认的一道死命令，而如今我们更是进入了DirectX 10时代。,什么是DirectX？ DirectX is a set of low-level APIs for creating games and other hi
3、gh-performance multimedia applications. It includes support for high-performance 2D and 3D graphics, sound, and input.（From MSDN） From a developers perspective，DirectX is a set of APIs(application programming interface) for developing multimedia applications on the Windows platform.（From Introductio
4、n to 3D Game Programming with DirectX 9.0） DirectX是Microsoft开发的一套功能丰富的底层的API，用于在Windows平台上开发游戏和其他高性能的多媒体应用程序。,麻雀虽小，五脏俱全,DirectX的优势,微软的支持 为软件开发者提供硬件无关性； 专为Windows平台的游戏设计而开发 包含多个部分，而OpenGL则只是3D图形接口 版本更新快，紧跟图形硬件发展的步伐 已经是民用市场的主流API,DirectX的组成部分,DirectX Audio,DirectSound DirectMusic,DirectX Graphics,Dire
5、ctInput,DirectShow DirectPlay,2D（DirectDraw) 3D（Direct3D）,音频,输入设备,图形,音、视频流媒体,网络,现已不推荐使用,DirectX的发展简史,在DirectX普及之前，大多数的游戏都是在DOS下开发的，因为DOS可以直接访问硬件，开发人员几乎无需考虑各种硬件平台对游戏的兼容性。但是Windows将很多系统的底层访问权限都保护起来，一时间，很多开发人员都难以适应。微软清醒地意识到，如果不能全面打开Windows下的娱乐市场，那么Windows始终取代不了经典的DOS。为此，他们提出了HAL（Hardware Abstraction La
6、yer，硬件抽象）和HEL（Hardware Emulation Layer，硬件模拟）两项标准。,在DirectX诞生之初，业界已经有众多标准，其中有两个重要的标准：OpenGL和Glide3D，特别是非常成熟的OpenGL，它被用于图形、影像服务器，制作电影、科教片等等，随着技术逐渐成熟，越来越普及，如当时大名鼎鼎的Quake III游戏就是基于这个标准的，而DirectX，很多硬件、主流游戏都不支持它，没有游戏、没有硬件，即使有再好的标准也是没有意义的，DirectX的魅力一直没有得到表现，但是它有微软的支持推广，它就有希望。,DirectX的发展简史,DirectX经历了多个版本，从最
7、早的DirectX到最新的DirectX 10，每一个版本的出现都会导致一大批支持该新版本DirectX的新游戏出现。下面我们就来看看DirectX的发展都经历了哪些版本 。,DirectX的发展简史,DirectX 1.0：为游戏而生 DirectX出现是在Windows发布后，整个Windows3.1的操作系统还很脆弱，加上DirectX标准刚刚推出，很多硬件不支持，很多主流游戏也不支持，当时基本都采用专业图形APIOpenGL，缺乏硬件的支持成了其流行的最大障碍。 但是随着Windows 95的发布，稳定的窗口操作系统，出现了划时代的变化，DirectX的命运也由此改变。DirectX
8、1.0可以直接读取硬件信息，开发的游戏能实现对二维（2D）图像进行加速，这时候的DirectX不包括现在所有的3D功能，还处于一个初级阶段。,DirectX 2.0：2D崛起3D雏形 1996年，终于DirectX升级到了2.0，这个时候标志性的产物诞生了，2.0最大的改善是在DirectDraw，而且这个时代的经典游戏也出现了，很有代表意义的红色警报(RedAlert)和Diablo(恐惧)，红警的Windows版本和Diable都是在DirectX的标准上开发的。可惜的是，当时很多老显卡由于不能完全支持DirectX 2.0，而不能玩Diable。除了2D以外，DirectX 2.0的D3
9、D部分的雏形基本完成，由于当时3D游戏较少，很多都是基于DOS开发的。世嘉公司的VR战士的PC版本就是基于DirectX 2.0开发完成的，虽然效果粗糙了一些，但Direct 3D魅力还是可以感受到的。,Red Alert, 1996,DirectX 3.0：D3D发展壮大 1997年微软发布了最后一个版本的Windows 95，同年发布了DirectX 3.0，此时3D游戏开始深入人心，这时候DirectX的魅力被众多软硬件厂商看好，让Direct3D有了与OpenGL与Glide3D格斗的勇气。从这个版本开始，很多玩家知道了DirectX的存在，也是这个时候开始出现了3D加速卡，如3DFX
10、的Voodoo，Nvidia的Riva 128，Intel的I740。,古墓丽影 2,DirectX 5.0：D3D日益强大 微软没有发布4.0版本的DirectX，DirectX 3.0发布后没多久就直接发布了DirectX 5.0。尽管5.0与3.0时间间隔不长，但它的意义可不简单。此版本对Direct3D做出了很大的改动，加入了雾化效果、Alpha混合等3D特效，使3D游戏中的空间感和真实感得以增强，还加入了S3的纹理压缩技术。同时，DirectX 5.0在其它各组件方面也有加强，在声卡、游戏控制器方面均做了改进，支持了更多的设备。除此以外在游戏系统的兼容性方面作了很大改善 。因此，Di
11、rectX发展到DirectX 5.0才真正走向了成熟。此时的DirectX性能完全不逊色于其它3D API，而且大有后来居上之势。,极品飞车 3,在DirectX 5.0发布不久第二代3D加速卡问世了，这一代3D加速卡借助DirectX6.0的技术争得不可开交。主要代表显卡是Nvidia的Riva TNT2，并连的VooDoo2，VooDoo3。到了这个时代，市场格局已经很清晰，是Nvidia与3DFX的斗争。DirectX 6.0的3D效果更多了，加入了双线性过滤、三线性过滤等优化3D图像质量的技术，而且借助硬件的强大性能，可以渲染出高分辨率下的32位色的3D效果，这也是当时GPU所最为追
12、求的功能。这一点采用PCI总线技术的VooDoo系列败下阵来，它只能支持800x600下的16位色渲染，而Nvidia一开始就使用先进的AGP总线结构，高规格，新技术，每次发布新品都给用户更高性能的享受，每次成功都为他奠定显卡老大的基础。除了高分辨率渲染，DirectX 6.0的另外一大特色便是支持标准纹理压缩算法，微软公司从S3公司（先已经被VIA收购）取得S3TC授权并将其加入DirectX 6.0。对于当时的3D游戏而言，如何提高纹理效果是一件很头疼的事情，因为与之相配套的3D显卡在性能上无法满足大量纹理的需求，此时使用压缩技术自然是一条捷径。,DirectX 6.0：D3D权威出现,D
13、irectX 7.0最大的特色就是支持T&L，该技术中文名称是 “坐标转换和光照”。在T&L问世之前，位置转换和灯光都需要CPU来计算，CPU速度越快，游戏表现越流畅。使用了T&L功能后，这两种效果的计算用显示卡的GPU来计算，这样就可以把CPU从繁忙的劳动中解脱出来。换句话说，拥有T&L显示卡，使用DirectX 7.0，即使没有高速的CPU，同样能流畅的跑3D游戏。DirectX 7的发布又一次把显卡市场进行重新整合，T&L成为当时人们关注的焦点。这个时代的代表性产品是GeForce 2系列和GeForce4 MX系列。这时候第一块支持T&L功能的显示卡是Nvidia的Geforce 25
14、6，同时ATI发布的Radeon7500，一度成为支持T&L功能的效果最好的显示卡，这个阶段3DFX公司走到尽头，成为显卡中的历史。,DirectX 7：D3D权威确立,Counter-Strike,DirectX 8.0：D3D的疯狂 2001年微软发布了DirectX 8.0，一场显卡革命开始，它首次引入了顶点着色器(Vertex Shader)与像素着色器(Pixel Shader)的概念，反映在特效上就是动态光影效果。硬件T&L仅仅实现的固定光影转换相比，VS和PS单元的灵活性更大，它使GPU真正成为了可编程的处理器。这意味着程序员可通过它们实现3D场景构建的难度大大降低，通过VS和P
15、S的渲染，可以很容易的营造出真实的水面动态波纹光影效果。此时DirectX的权威地位终于建成，代表产品：GeForce4 Ti系列，后期ATI的Radeon8500。DirectX 8的发布成了真正的第4代3D加速卡时代来临的标志。,极品飞车6,2002年底，微软正式发布DirectX 9.0，提升了Vertex Shader和Pixel Shader的版本，从而展现出更为强大的性能。 PS 2.0具有完全的可编程架构，传统的硬件T&L单元也被取消，能对纹理效果即时演算、动态纹理贴图，还不占用显存，提高了材质贴图的分辨率；所支持的硬件指令从28160，可同时操作的材质从616，单元的渲染精度已
16、达到浮点精度，可以使用多重纹理贴图，可操作的指令可以任意长，电影级别的显示效果轻而易举的实现。VS 2.0编程将比以前复杂得多，新的VS标准增加了循环操作指令，提高处理效率。DirectX 9.0中还包含了NURBS和Displacement Mapping（置换式贴图）这两项关键的技术。让游戏程序设计师们更容易更轻松的创造出更漂亮的效果，让程序员编程更容易。,DirectX 9.0 ：让人耳目一新,总体而言，DirectX 9.0是对于DirectX 8.1版本的补充，出现这一现象是因为3D显卡技术的发展滞后于DirectX接口。从技术角度来看，DirectX 9.0c相对于DirectX 9.0b还是有着很多的变化，不过Microsoft对于版本提升相当谨慎，因此很多用户都将DirectX 9.0c称作为准DirectX 10。在DirectX 9.0c架构中，最终的改进便是引入3.0版本的Pixel/Vertex Shader，并且支持ATI的3Dc纹理压缩技术和nVIDIA主导的HDR技术。,Quake 4,
