Vista SP2用戶迎來(lái)Windows 7中的DirectX 11支持

Win7之家（ airtaxifl.com）：Vista SP2用戶迎來(lái)Windows 7中的DirectX 11支持

 我們已經(jīng)知道，微軟將會(huì)通過(guò)更新的形式將Windows 7中的一些特性移植到Vista SP2中。而事實(shí)上，此更新同時(shí)也將會(huì)將Vista的圖形性能和支持帶上一個(gè)新的臺(tái)階。

因?yàn)椋�通過(guò)此更新，微軟將會(huì)為Vista SP2用戶提供DirectX 11支持。微軟發(fā)言人稱Vista SP2的用戶將會(huì)獲得最新的DirextX平臺(tái) - DirectX 11。通過(guò)新的更新版，Vista SP2的用戶也將享受到DirectWrite, Direct2D, Direct3D 11, Direct3D 10 Level 9, 和DXGI 1.1技術(shù)。

此前，DirectX 11是Windows 7的內(nèi)置組件，Vista SP2的默認(rèn)DirectX版本為DirectX 10。

PS：WIN+R運(yùn)行dxdiag即可查看自己的DirectX 版本

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DirectX 11具有如下特點(diǎn)：

1，Direct3D11渲染管線：

看上去，DirectX 11比DirectX 10更酷。DirectX 11的很多提升意味著更高的特性性能，而這些特性很少能在DX10中看到。DirectX 11和DirectX 10兩者最大的不同之處在于管線，可以說(shuō)DirectX 11的渲染管線標(biāo)志著繪圖硬件以及軟件功能革命性一步。DirectX 11加入了對(duì)Tessellation（鑲嵌）的支持。Tessellation 由外殼著色器（Hull Shader）、鑲嵌單元（tessellator）以及域著色器（Domain Shader）組成。同時(shí)還加入了計(jì)算著色器（Compute Shader），計(jì)算著色器與DX10中引入的GS不同，它并不是渲染管線的一部分，CS也是DirectX 11的重要改進(jìn)之一，可以很大程度上協(xié)助開(kāi)發(fā)人員彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)與虛幻之間的差別。

2，Tessellation鑲嵌技術(shù)：

在此之前，關(guān)于DirectX 11的報(bào)道可謂鋪天蓋地。事實(shí)上，自R600發(fā)布時(shí)，DirectX 11這個(gè)字眼才開(kāi)始越來(lái)越多的出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上。盡管R6xx和R7xx硬件都具有tessellator單元，但是由于tessellator屬于專有實(shí)現(xiàn) 方案（proprietary implementation），所以R6xx和R7xx硬件是不能直接兼容DirectX 11，更何況DirectX 11采用了極其精密老練的設(shè)置過(guò)程。事實(shí)上，DX11 tessellator單元本身不具備可編程性，DX11向tessellator (TS)輸入或者從中輸出的過(guò)程是通過(guò)兩個(gè)傳統(tǒng)的管線階段完成的：Hull Shader (HS，外殼著色器)和Domain Shader (DS，域著色器)。

tessellator可以把一些較大的圖元（primitive）分成很多更小的圖元，并將這些小圖元組合到一起，形成一種有序的幾何圖形，這種幾何圖 形更復(fù)雜，當(dāng)然也更接近現(xiàn)實(shí)。這個(gè)過(guò)程也被稱作細(xì)分曲面（Subdivision Surfaces）。舉例來(lái)說(shuō)，tessellator可以讓一個(gè)立方體，通過(guò)處理看起來(lái)像是個(gè)球形，這樣的話無(wú)疑節(jié)省了空間。此外，圖形的質(zhì)量、性能以 及可控性也達(dá)到了一定的促進(jìn)。

Hull Shader負(fù)責(zé)接收一種由全四邊形網(wǎng)格（quad mash）計(jì)算得到的圖元數(shù)據(jù)（稱作patches），并計(jì)算控制點(diǎn)（control points）的各種變換以及輸入的圖元各個(gè)邊的鑲嵌配置（tessellation factors），從而進(jìn)行鑲嵌。其中Control points用來(lái)定義想要得到的圖形（比如說(shuō)一個(gè)曲面或者其他）的圖形參數(shù)。如果您經(jīng)常用Photoshop繪圖軟件的話，不妨把Control points理解為PS的鋼筆工具：用平面代替線的貝塞爾曲線功能。Hull Shader采用control points來(lái)決定如何安排tessellator處理數(shù)據(jù)，利用Tessellator生成大批量的新的圖元，然后將這些圖元以及控制點(diǎn)傳送給 Domain Shader，Domain Shader將這些數(shù)據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)換成3D處理中的頂點(diǎn)，最后GPU生成曲線以及多邊形。

3，多線程的支持：

由于DX11所新增的特性甚至可以應(yīng)用到DX10硬件中，所以我們對(duì)于DX11的快速應(yīng)用都非常期待和樂(lè)觀。DX11特性還包括很重要一點(diǎn)：支持多線程 （multi-threading）。沒(méi)錯(cuò)，無(wú)論是DX10還是DX11，所有的色彩信息最終都將被光柵化并顯示在電腦顯示屏上（無(wú)論是通過(guò)線性的方式還 是同步的），但是DX11新增了對(duì)多線程技術(shù)的支持，得益于此，應(yīng)用程序可以同步創(chuàng)造有用資源或者管理狀態(tài)，并從所有專用線程中發(fā)送提取命令，這樣做無(wú)疑 效率更高。DX11的這種多線程技術(shù)可能并不能加速繪圖的子系統(tǒng)（特別是當(dāng)我們的GPU資源受限時(shí)），但是這樣卻可以提升線程啟動(dòng)游戲的效率，并且可以利 用臺(tái)式CPU核心數(shù)量不斷提高所帶來(lái)的潛力。

對(duì)于場(chǎng)景中的人像和三個(gè)鏡像，DX11會(huì)啟動(dòng)四個(gè)單獨(dú)線程進(jìn)行并行處理，效率自然要比現(xiàn)在依次進(jìn)行的做法高很多。

搭載8顆以及16顆邏輯核心的CPU系統(tǒng)已經(jīng)離我們?cè)絹?lái)越近，現(xiàn)在游戲開(kāi)發(fā)商們也該趕緊行動(dòng)起來(lái)了，是時(shí)候解決有些游戲在雙核心系統(tǒng)中運(yùn)行緩慢的問(wèn)題了。 但是開(kāi)發(fā)一款能夠很大程度上促進(jìn)雙核以上系統(tǒng)普及的游戲，所能夠獲得的利潤(rùn)以及需要的付出目前來(lái)講還很不樂(lè)觀，所以這一進(jìn)程進(jìn)展緩慢。對(duì)于大多數(shù)游戲而 言，充分利用四核心以及超過(guò)四核心的多線程優(yōu)勢(shì)還非常困難。盡管如此，通過(guò)多線程技術(shù)讓簡(jiǎn)單的平行運(yùn)算資源產(chǎn)生并顯示出來(lái)，確實(shí)為采用平行運(yùn)算代碼的游戲 提供了走紅的機(jī)會(huì)，這些游戲代碼也可以以單線程編碼的方式存在。由于DX11系統(tǒng)中并不是采用一條線程處理所有DX state change以及draw call（或者說(shuō)大量同步線程共同負(fù)責(zé)某一任務(wù)）的方式，所以游戲開(kāi)發(fā)者可以很自然的創(chuàng)造出線程處理某個(gè)場(chǎng)景的某一類或者某一群的客體對(duì)象，并為將來(lái)所有 客體對(duì)象或者實(shí)體為各自的線程處理打下基礎(chǔ)（如果邏輯核心最終達(dá)到數(shù)百顆之后，這種線程處理方式對(duì)于提取硬件性能尤為重要）。

此外，DX10硬件也能夠在運(yùn)行DX11游戲時(shí)支持多線程，微軟的這一計(jì)劃相當(dāng)令人興奮，不過(guò)值得一提的是，AMD以及NVIDIA必須為各自的DX10 硬件開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟件才能達(dá)到這一效果（因?yàn)槿绻麤](méi)有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)支持的話，DX10硬件即便可以運(yùn)行DX11游戲，對(duì)于玩家而言并不會(huì)看到真正應(yīng)有的 效果）。當(dāng)然了，我們希望NVIDIA，特別是AMD（因?yàn)樗�同時(shí)也是一家可以生產(chǎn)多核心 CPU的廠商）能夠?qū)Υ烁信d趣。而且，如果A/N這么做到話，無(wú)疑會(huì)為游戲開(kāi)發(fā)商們開(kāi)發(fā)DX11游戲提供誘因，即便是A/N的DX11硬件還在襁褓之中。

4，計(jì)算著色器Compute Shader：

很多游戲開(kāi)發(fā)者都對(duì)DX11新增的Compute Shader（通常簡(jiǎn)稱為CS）特性嘖嘖稱贊。CS的這一渲染管線能夠進(jìn)行更多的通用目的運(yùn)算。我們既能在某種可以用來(lái)被執(zhí)行數(shù)據(jù)的操作中看到這種特性，又能在某種可以用來(lái)操作的數(shù)據(jù)中看到這種特性。

在DirectX11以及CS的幫助下，游戲開(kāi)發(fā)者便可以使用更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并在這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中運(yùn)行更多的通用算法。與其他完整的可編程的DX10和DX11管線階段一樣，CS將會(huì)共享一套物質(zhì)資源（也就是著色處理器）。

相應(yīng)的硬件需要在運(yùn)行CS代碼時(shí)更靈活些，這些CS代碼必須支持隨機(jī)讀寫(xiě)、不規(guī)則列陣（而不是簡(jiǎn)單的流體或者固定大小的2D列陣）、多重輸出、可根據(jù)程序 員的需要直接調(diào)用個(gè)別或多線程的應(yīng)用、32k大小的共享寄存空間和線程組管理系統(tǒng)、原子數(shù)據(jù)指令集、同步建構(gòu)以及可執(zhí)行無(wú)序IO運(yùn)算的能力。

與此同時(shí)，CS也將會(huì)隨之失去一些特性。因?yàn)閱蝹�(gè)線程已經(jīng)不再被看成是一個(gè)像素，所以線程將會(huì)喪失幾何集合功能。這就意味著，盡管CS程序依然可以利用紋 理取樣功能，但是自動(dòng)三線LOD過(guò)濾計(jì)算將會(huì)喪失自動(dòng)功能（LOD必須被指定）。此外，一些并不重要的普通數(shù)據(jù)的深度剔除（depth culling）、反鋸齒（anti-aliasing）、alpha混合（alpha blending）以及其他運(yùn)算不能在一個(gè)CS程序中被執(zhí)行。

除了某些特殊應(yīng)用的渲染，游戲開(kāi)發(fā)者可能同時(shí)也希望做一些諸如IK(inverse kinematics，反向運(yùn)動(dòng)學(xué))、物理、人工智能以及其他在GPU上執(zhí)行的傳統(tǒng)的CPU任務(wù)之類的運(yùn)算。用CS算法在GPU上執(zhí)行這些數(shù)據(jù)意味著這些 數(shù)據(jù)將會(huì)更快的被渲染，而且一些算法可能在GPU上的執(zhí)行速度更快。如果某些總是產(chǎn)生同樣結(jié)果的算法既可以出現(xiàn)在CPU上又可以出現(xiàn)在GPU上的話，諸如 AI以及物理等運(yùn)算甚至可以同時(shí)在CPU和GPU上運(yùn)行（這種運(yùn)算實(shí)際上也可以代替帶寬）。

即便是這些運(yùn)算代碼在相同的硬件（CPU或者GPU）上運(yùn)行，PS以及CS代碼的執(zhí)行也是兩個(gè)截然不同的過(guò)程，這主要取決于被執(zhí)行的算法。有趣的是，暴露 數(shù)據(jù)以及柱狀數(shù)據(jù)經(jīng)常被用作HDR渲染。用PS代碼計(jì)算這些數(shù)據(jù)的話就需要幾條通道和幾種技巧，以便提取所有像素，從而集中或者平分這些數(shù)據(jù)。盡管共享數(shù) 據(jù)將會(huì)或多或少的減緩處理速度，但是共享數(shù)據(jù)的方式要比在多通道中計(jì)算速度更快，而且這樣可以使CS成為這些算法的理想處理階段。

5，Shader Model 5.0：

DirectX 10的Shader Model 4.0（Shader Model以下簡(jiǎn)稱“SM”）帶來(lái)了整數(shù)運(yùn)算和位運(yùn)算的功能，DirectX 10.1的SM 4.1加入了對(duì)MSAA的直接采樣和控制。而DirectX 11包含的SM 5.0，采用面向?qū)ο蟮母拍�，并且完全可以支持雙精度數(shù)據(jù)。隨著SM 5.0的發(fā)布，微軟也會(huì)將HLSL語(yǔ)言更新至最新版本，其中包含了諸如動(dòng)態(tài)著色、動(dòng)態(tài)分支和更多的對(duì)象等�？傊�，面向?qū)�業(yè)開(kāi)發(fā)人員的SM 5.0，依舊是以降低編程的難度和復(fù)雜為目的。

為了解決Shader靈活性與彈性不足的問(wèn)題，微軟在HLSL5.0中帶來(lái)解決之道。 HLSL5.0提出shader子程序的概念，即允許程序員將各種小段、簡(jiǎn)單或?yàn)閭�(gè)別需要而特制的shader程序鏈接起來(lái)，再根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)用，這 樣既能夠提高硬件兼容性，同時(shí)減少“巨型shader”對(duì)寄存器空間的占用，有效提升性能。

6，改進(jìn)的紋理壓縮：

精細(xì)的紋理對(duì)視覺(jué)效果的增益是顯而易見(jiàn)的。目前的3D游戲越來(lái)越傾向于使用更大、更為精細(xì)的紋理，但是過(guò)大的紋理嚴(yán)重占用顯存和帶寬。由于目前紋理壓縮仍 然不支持HDR圖像，因此DirectX 11提出了更為出色的紋理壓縮算法——BC6和BC7。BC6是為HDR圖像設(shè)計(jì)的壓縮算法，壓縮比為6∶1；而B(niǎo)C7是為低動(dòng)態(tài)范圍紋理設(shè)計(jì)的壓縮模 式，壓縮比為3∶1。兩種壓縮算法在高壓縮比下畫(huà)質(zhì)損失更少，效果更出色。

紋理質(zhì)量對(duì)畫(huà)面效果起著至關(guān)重要的作用。比如我們運(yùn)行3D游戲時(shí)，畫(huà)面內(nèi)同樣一個(gè)物體，觀察距離較遠(yuǎn)時(shí)，紋理銳利而清晰，但當(dāng)你拉近視角，近距離細(xì)看時(shí)， 紋理就非常粗糙了。更不用說(shuō)在某些游戲中還有類似放大鏡、望遠(yuǎn)鏡等道具，啟用這些道具后，只能看到更為粗糙和不真實(shí)的紋理。出現(xiàn)這種問(wèn)題，一方面是紋理壓 縮率損失嚴(yán)重，細(xì)膩的紋理壓縮存放后，損失大量細(xì)節(jié)；另一方面是大紋理難以保證保證游戲運(yùn)行速度和軟件體積，如果在游戲中大面積采用分辨率高達(dá) 4000dpi的紋理貼圖，那么顯卡的運(yùn)算資源和顯存容量很快就會(huì)告罄。因此，DirectX 11最快速和最直觀的改變就是再次改進(jìn)了紋理的壓縮算法，將紋理體積和紋理質(zhì)量控制在一個(gè)相當(dāng)優(yōu)秀的范圍之內(nèi)。

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