Компьютер для игр: технология DirectX

DirectX настолько прочно вошел в обиход игроманов всего мира, что сегодня просто невозможно представить себе жизнь в игре без этой технологии. Стоит ли говорить о том, что не только среднестатистический пользователь стремится заполучить в свое пользование самые новые обновления DirectX, а еще и разработчики игр и приложений также стоят в рядах желающих. Качая, устанавливая «фич для ускорения», задумываемся ли мы об истинном его предназначении, знаем ли мы что это за зверь, кто и как, а главное с чем его ест? Незаменимая технология отметила свой юбилейный выпуск, десятую версию DirectX увидел мир. Давайте «отмотаем кинопленку» и посмотри на DirectX в другом ракурсе.

Такой ли уж грустный праздник день рождения?

История берёт своё начало с 1984 года, именно в тот самый момент, когда фирма Apple заявила всему миру о первом компьютере, который работал не под «командной строкой», а под графической операционной системой. И это несмотря на то, что подобный интерфейс был изобретён не фирмой Apple. Совокупность наглядного управления и манипулятора «мышь» стала достижением молодых программистов Джобса и Возняка Стивенсона, которые имели твёрдое убеждение внедрить данный революционный принцип управления компьютером в массы.

Практически все части DirectX API представляют собой наборы COM-совместимых объектов. Component Object Model (Компонентная Модель Объектов) — спецификация интерфейса, в котором функции вызываются через указатели. Объекты COM могут описываться такими языками программирования, как C/C++, Delphi или даже Basic).

Традиционная формулировка определения DirectX, которую любой любопытствующий может найти в недрах Internet, звучит, как, коллекция API (application programming interface — интерфейс программирования приложений), созданного для удобного и эффективного решения задач программирования, связанных с игровым и видео программированием под Windows NT и Microsoft Windows.

Широкое применение DirectX получил при написании компьютерных игр, 3D-приложений, аудио проигрывателей и других приложений под Windows. Они то и получают, благодаря технологии DirectX, возможность доступа к некоторым функциональным частям аппаратного обеспечения, при этом абсолютно отсекается необходимость прописывать аппаратно-зависимый программный код (то есть, если в аппаратной части нет каких либо возможностей, то они эмулируются). Разнообразные библиотеки API из комплекта DirectX под Microsoft Windows сейчас доступны и на сайте Microsoft.

Раньше, DirectX, разработчики по умолчанию вкладывали в дистрибутивы игр, но сейчас DirectX включают в стандарт для ПО Windows. Как правило, новые версии DirectX идут вместе с приложениями, потому, что DirectX API, достаточно часто обновляется, соответственно, включенная в ОС Windows версия, не всегда радует новизной.

Другими словами, DirectX - это некое хранилище традиционных деталей и инструментов, функций, пользование которыми позволяет программистам получать наслаждение, а не корпеть над постоянным прописыванием ряда типичных процессов для звука и видео.

Представляете, что было раньше, за долго до рождения DirectX? Вы абсолютно правы, картина вырисовывается весьма печальной: разработчики, подобно пчелам выполняли статичные движения, при этом, еще требовалась высокая степень сосредоточенности. Каждый раз учитывать в коде невероятное множество разнообразных видео, звуковых карт, устройств ввода, в процессе установки игр для пользователя еще и производителя указывать и модель видеокарты, да еще и прерывание для звуковой карты! Можете себе представить? Здесь уж точно не до сладкого чая с баранками…Что же говорить о бедолагах пользователях? Появление DirectX, набора API, просто перевернуло весь мир с ног на голову; весь мир и миллиарды жизней на земле! Все! Разработчики больше не греют голову, как бы осуществить поддержку аудио – видеоадаптеров. Больше не нужно отвлекаться от сути. Несовместимость больше не проблема, если, конечно, у карты есть поддержка DirectX. Ну, а где счастье разработчикам, там счастье и рядовым пользователям.
Почти все части DirectX API представляют собой наборы совместимых объектов (СОМ). Хронология DirectX примерно выглядит так:

Маленькая история великого свершения

Итак, с истинным предназначением DirectX и с тем, кто этого «зверя» ест, вроде разобрались. А вот причины появления DirectX пока не совсем ясны. На деле все просто. История эта началась в 1995 году, этот год, собственно, и стал знаменующим в облегчении жизни программистов планеты. В 1995 году корпорация Microsoft выводит в свет новую операционную систему Windows 95. Как ни печально, но на Windows 95 уж очень начинает плеваться IT – общественность. Все то, что копилось и взращивалось в эру 486-х компьютеров, резко вылилось на головы разработчиков системы. Что делать? Продукт «мелкомягкий»: с длинным шлейфом огромного количества ошибок, с большой требовательностью к оперативной памяти, невероятно тормозной GDI-графикой, да много еще косяков можно перечислить. Суть остается той же: нестерпимое фиаско, неоправданные надежды и крупнейшее разорение. Разработчики хватаются за голову, отдел маркетинга не спит ночами, программисты обогащают производителей кофе: надо что-то делать и, причем срочно. «Дифференцируйся, или проиграешь» - становится девизом этого нелегкого времени. Выход в итоге найден. Ребята доказывают свою талантливость, увидев и воплотив в жизнь то, что находится под носом - разработки новых игр: шутеров, аркады и стратегии, появились даже безусловные хиты, вроде Civilisation 2 Сида Мейера. Это позволило им хоть как то оправиться от стресса и в некоторой степени разрешить возникшую проблему.

Дело в том, что популярность операционной системы зависит от популярности приложений, работающих в ней, при этом, согласитесь, самые популярные приложения, отличающиеся своей массовостью, это, конечно же, игры. Соответственно игры, написанные под Windows 95, становятся необходимы, как воздух. Разработчики игр вяло отреагировали на возможность писать игры под «неповоротливое» детище Microsoft, предпочитая писать их под DOS. Только нетребовательные к ресурсам бесконечные пасьянсы и головоломки выходят в то время под Windows 95. Ну кого устроит такое положение дел? Вот и Microsoft не устроило. Через некоторый промежуток времени выходит графическая библиотека WinG, частично решающая поставленные задачи. Именно по средствам WinG стали появляться новые игры, о которых упоминалось выше. Но кардинально ситуация в не менялась, WinG не тянула на «отлично». Следует помнить, что это всего на всего графическая библиотека с ограничением в 256 цветов, поддержкой исключительно 2-D графики, с полным отсутствием поддержки звука, устройства ввода – вывода и сетевых возможностей. При этом господа геймеры, зная, что WinG совместима с Windows 3.xx, отдавали свое предпочтение связке DOS + Windows 3.xx + WinG, которая работала при прочих равных условиях намного быстрее. На этом этапе становится ясно как белый день, что просто полумерами обойтись ну никак нельзя.

С этого момента начинается самое интересное. Еще в далеком для нас с вами 1992 году, небольшая британская контора RenderMorphics, согласно историческим справкам, начала разработку 3D графического API под названием Reality Lab для медицинского оборудования и приложений CAD. К 1995 году компания RenderMorphics успевает выпустить уже две версии этого программного продукта. Весьма – весьма впечатляющие результаты в области 2D и 3D RenderMorphics демонстрирует в 1995 году. Вот тут - то гигант Microsoft замечает RenderMorphics и устремляет свои усилия на возможность партнерства. В итоге Microsoft покупает RenderMorphics в феврале 1995 года.

После поглощения Microsoft RenderMorphics срочным образом разработанный 3D графического API под названием Reality Lab для медицинского оборудования и приложений CAD начинают переделывать под Windows 95. В сжатые сроки, уже к сентябрю 1995 года, разработчики получают новое детище – комплект библиотек Games SDK. Он вызывает мощный взрыв мирового масштаба среди пользователей, даже не имея Direct3D компонента (именно поэтому тогда Games SDK еще никто не называл DirectX 1.0), без которого сегодня уже просто нельзя представить жизнь. Тогда же в 32-битную приставку SEGA Saturn портируют файтинг «Virtual Fighter». Оценив первую быструю и красивую игру под Windows 95, новой ОС пророчат перспективное будущее.

Развивая успех, летом 1996 года Microsoft выпускает обновленный Games SDK под названием DirectX 2.0. На деле, конечно, не все вышло «шито – крыто», как предполагалось. В составе обновленного комплекта библиотек выходит Direct3D, тем самым узаконив свое пребывание. Но, на начальном этапе, DirectX отличался своей нестабильностью, однако полностью обрел привычные и законченные очертания. Нестабильность DirectX подпитывалась еще и мощной конкуренцией со стороны OpenGL производства Silicon Graphics и с API вроде 3Dfx Glide, которые пользовались исключительно видеокартами компании 3DFX. При продвижении Direct3D, корпорация Microsoft постоянно сталкивается с ними лбами, вопроса противостояния конкурентов мы коснемся выше.

Тем не менее, со дня выхода DirectX название комплекта библиотек остается тем же, растут при этом только численные обозначения. DirectX 3.0 увидел свет спустя лишь несколько месяцев после описанных событий. По сути являющийся второй версией с исправленными недоработками. Сразу за DirectX 3.0, летом 1997 года, появляется пятая версия, минуя четвертую, в ней то DirectInput выводится как самостоятельный компонент. Следом по нарастающей: шестая и седьмая версии и, наиболее стабильный в работе DirectX 7.0., отличающийся не только стабильностью, но и весьма удобным пользованием для интерфейсов. DirectX 7.0. становится победоносной над конкурентами, о которых мы упоминали ниже. А произошло это потому, что разработка позволила перенести огромный кусок обработки 3D процессов с центрального процессора на графический чип. Вот здесь то, разработчики игр и начинают отдавать предпочтение DirectX все чаще и чаще.

К отличительным чертам восьмой версии DirectX относятся наличие вертексных и пиксельных шейтеров. Специальные короткие программы, предназначенные для выполнения на графическом процессоре расчета освещения и создания различных спецэффектов, шейтеры становятся весьма удобными в использовании. DirectX становится индустриальным стандартом, начиная с версий 8.0/8.0a. Поддерживать формат стали в игровых приставках Microsoft Xbox и Xbox 360. Sony PlayStation 3 не использует Direct3D, несет на борту гибрид NVIDIA GeForce 6/7 и GeForce 8. DirectX 9.0 поддерживает Shader Model 2.0 и DirectPlay, затем — и Shader Model 3.0.

Как уже упоминалось, DirectX новая версия доступна для скачивания на сайте Microsoft, к тому же Microsoft на бесплатной основе распространяет комплект разработчика DirectX SDK. Любая версия DirectX предполагает возможность совместимости с предыдущими версиями. Если вами используется, например, DirectX 7.0., то и при установке DirectX 9.0. приложение или игра будет работать.

О врагах и прочих доброжелателях.

Думаю, нужно коснуться такого щекотливого момента, как война конкурентов. Как вы помните, в начале своего пути на Олимп, DirectX сталкивался с некоторыми подводными камнями: с нестабильностью в работе начальных версий и с основными конкурентами OpenGL и API 3Dfx Glide. Так вот, эти ребята не лыком шиты, использовали только видеокарты компании 3DFX. Но традиции, возможно, не уступают качеству, так как, например, в легендарном Quake используется OpenGL, а в первых частях Tomb Raider — DosGlide. При этом если Glide сейчас все же предпочитает общаться и с 3Dfx, то OpenGL категорически против, оставаясь и сейчас основным конкурентом DirectX. Id Software и сейчас предпочитает писать игры под OpenGL, я думаю, чисто по привычке.

Забавный факт, но от полного забвения в свое время OpenGL спасла всего лишь одна игра, и имя ей Quake. На удивление многих, в этой игре в качестве графического интерфейса использовался именно OpenGL. К этому времени Microsoft начала предпринимать отчаянные попытки полностью вытеснить этот интерфейс за счет DirectX. Но игра имела большой успех, вскоре стали появляться продолжения — WinQuake, GLQuake, Quake 2, и т.д. Стали выходить игры, использующие графический движок Quake. Quake-подобных игр стало так много, что попытка Microsoft с треском провалилась.

OpenGL начал свою историю в 1992 году, когда товарищи из Silicon Graphics создали открытый стандарт, назвав его, собственно, OpenGL. Создавался стандарт для профессиональной сферы графических станций. Вот и активно поддерживался общественностью, в частности поклонниками Linux. Даже в названии сквозит GL, то есть Graphic Library (графическая библиотека). Ну, а раз профи, то отношение к персональным ПК и играм отношение имел весьма отдаленное. В Microsoft тогда и подумать не могли, что сами начнут разрабатывать API, поэтому и включили OpenGL в ОС Windows NT. Что сделаешь, спустя короткий срок детище Microsoft Direct3D, доступный лишь в Windows, начинает жестко позиционировать себя как замену кроссплатформенному OpenGL в игровой сфере. Результат позиционирования нам уже известен. OpenGL, еще в те мохнатые годы, заняв прочные позиции в профессиональном секторе, благодаря своей переносимости, там и остался, уступив игровую нишу DirectX. Здесь, конечно, сыграло свою роль и то, что OpenGL просто не в состоянии догнать прогресс в графических технологиях. Почти десять лет прошло между выходом версии 1.0. и версии1.4. В данный момент пишут о скором выходе OpenGL 3.0. при этом он позиционируется конкурентом DirectX 10, но на деле это не так. Просто потому, что OpenGL это только графический стандарт, никак не работающий со звуком, сетью и устройствами ввода – вывода как DirectX. Посмотрим, возможно OpenGL 3.0. будет работать вместе с DirectX 10, но заменить его навряд ли.

Что нового в десятке

Вообще свет мог и не увидеть DirectX версию десять в привычном виде. Товарищи из Microsoft планировали хорошо поработать и переработать в итоге стандарт, уже и имя ему новое придумали - Windows Graphics Foundation (WGF) 1.0. Решили, сделали: стандарт переработали, только имя оставили, «своя рубашка ближе к телу». Что сделали? Видоизменили процесс взаимодействия железа с приложениями, распределили нагрузку между графическими и центральными процессорами. В переработанном стандарте графический процессор видеокарты намного мощнее. Мощность наблюдается не только в способности обсчета еще большего количества пикселей в те же сроки, что и ранее, но и в работе с новыми текстурами, объектами и явлениями, не известными ранее. Центральный процессор таким образом получил избавление от ненужной нагрузки, что позволяет ему теперь быстрее обсчитывать другие задачи.

Самый смак обновлений в DirectX10:

Игра Age of Conan на DirectX 9.	Игра Age of Conan на DirectX 10.

Версия DirectX 10 актуальна только для платформы Windows Vista и ни для какой другой. И дело здесь не обычном желании разработчиков, дело в том, что в Windows Vista реализована абсолютно новая модель дисплейного драйвера Windows Display Driver Model (WDDM).

Что дальше?

Уже более пяти лет, 2002 года, DirectX совместим с Microsoft NET, это дает определенные преимущества при разработке приложений. «Managed DirectX» с заявленной производительностью 98% отличается от обычной, неуправляемой версии.

Еще один инструмент разработки Microsoft, призванный упростить разработку игр и мультимедиа - приложений – XNA. Весьма удобный путь интеграции с HLSL, DirectX и другими инструментами, собранными в единую систему.
Поддерживая постоянную обратную связь с потребителями программного обеспечения, как с разработчиками программного, так и аппаратного обеспечения, Microsoft долгих 12 лет является ведущим законодателем в производстве аппаратной трехмерной графики игрового класса.

Источник - CNews.ru // www.cnews.ru