Двадцать лет спустя. Эволюция API Microsoft DirectX
Сегодня DirectX, разрабатываемый компанией Microsoft, уже воспринимается как должное. Все привыкли, что этот API является неотъемлемой частью Windows. Новая итерация «оси» под номером 10 не стала исключением. Еще осенью прошлого года Microsoft анонсировала двенадцатое поколение DirectX. Этому событию предшествовало пять лет почти полной тишины из стана Microsoft. Компания ограничивалась лишь плановыми обновлениями API, и никакой определенности насчет будущего DirectX не было. Масла в огонь подливало и то, что многие компании-разработчики в открытую поддерживали конкурирующую технологию OpenGL. В их число входила, например, компания Valve. Вдобавок ко всему, компания AMD представила свой низкоуровневый программный интерфейс Mantle, который должен был составить конкуренцию как OpenGL, так и DirectX. К счастью, Microsoft не вышла из игры, и все это время разработчики компании упорно трудились над созданием DirectX 12, который станет частью анонсированной в январе операционной системы Windows 10. Релиз «десятки» запланирован на ближайшую осень, а это значит, что уже в конце 2015 (либо в начале 2016) мы увидим первые игры, поддерживающие новый API.
Даже спустя столько лет первый Crysis по-прежнему хорош. А ведь это всего лишь DirectX 10
Чтобы немного скрасить время ожидания, мы предлагаем вам вспомнить, как создавался и развивался DirectX на протяжении последних 20 лет.
С чего все начиналось. DirectX 1.0 История появления DirectX берет свое начало в первой половине 1990-х годов, когда компания Microsoft занималась разработкой операционной системы Windows 95, которая должна была прийти на смену MS-DOS. Главным преимуществом MS-DOS было то, что она пользовалась популярностью у разработчиков игр. По мнению трех программистов Microsoft — Крэйга Эйслера (Craig Eisler), Алекса Сен-Джона (Alex St. John) и Эрика Энгстрома (Erik Engstrom) — даже после выхода Windows 95 многие разработчики могли отдать предпочтение MS-DOS как более подходящей для создания игр платформе. Чем же «дос» так нравился программистам? Все дело в том, что, программируя под MS-DOS, разработчики обращались напрямую к железу, то есть имели прямой доступ к видеокарте, клавиатуре, мыши, звуковым устройствам и другим частям системы. Подобный подход использовался в программировании под консоли, однако создание игр для компьютера осложнялось тем, что, в отличие от приставок, здесь не было фиксированной конфигурации системы. Это приходилось учитывать при написании кода, что значительно усложняло жизнь девелоперам.
Крэйг Эйслер — один из создателей DirectX
Источник изображения
Так или иначе, но обращаться напрямую к аппаратной части компьютера в Windows 95 стало невозможно. Причиной этого была новая защищенная модель памяти, которая запретила прямой доступ к устройствам. Шел 1994 год, Windows 95 была на подходе, и Microsoft требовалось быстрое и эффективное решение возникшей проблемы. Им стал API DirectX, за создание которого отвечали как раз Эйслер, Сен-Джон и Энгстром. Релиз DirectX версии 1.0 состоялся 30 сентября 1995 года под названием Windows Games SDK.
Первая итерация DirectX была очень упрощена относительно своих будущих версий. Она поддерживала вывод двухмерной графики, звуков, а также обрабатывала данные, поступающие с различных манипуляторов.
DirectX 1.0 разрабатывался для Windows 95
Источник изображения
Разработчики игр встретили DirectX довольно прохладно. Во-первых, они не были уверены, что Microsoft будет поддерживать API на протяжении долгого времени. Недоверие к Microsoft возросло после того, как компания свернула поддержку API WinG, который рассматривался как один из «помощников» в портировании игр с DOS на Windows. Во-вторых, «девяносто пятая» была требовательней к аппаратной части, из-за чего производительность в играх, как правило, снижалась в сравнении с MS-DOS. Ну и в-третьих — у DOS было огромное количество энтузиастов, которые ни в какую не хотели программировать под Windows.
Стоит сказать, что к моменту появления DirectX разработчикам игр уже был доступен API OpenGL, разработанный компанией Silicon Graphics Inc и представленный в 1992 году. Но в Microsoft решили пойти своим путем. В дальнейшем противостояние DirectX и OpenGL было похоже на битву Давида против Голиафа. Microsoft, прежде всего, брала своей финансовой мощью, а Silicon Graphics — репутацией и техническим опытом. Так, выбор в пользу OpenGL тогда сделал создатель Doom и Quake Джон Кармак (John Carmack). Он считал, что программный код DirectX слишком сложный для программирования, и поэтому в открытую поддерживал более «дружелюбный» интерфейс OpenGL. Конечно же, на планы Microsoft это никак не повлияло, но прохладная встреча DirectX со стороны разработчиков ясно дала понять, что работы у инженеров компании целый непочатый край.
Скриншот из игры Doom, за разработку которой отвечал Кармак
Источник изображения
В роли догоняющего. DirectX 2.0 и далее Следующее поколение API DirectX было представлено в середине 1996 года. Наконец-то в состав программного интерфейса были включены пакеты Direct3D и DirectPlay. С тех пор API состоял из следующих компонентов:
DirectDraw. Использовался для отрисовки двухмерной графики. Direct3D (D3D). Использовался для отрисовки трехмерной картинки. DirectPlay. Представлял собой сетевой программный интерфейс. DirectInput. Использовался для обработки данных, поступающих с различных манипуляторов. DirectX Media. Представлял собой набор API для работы с мультимедиа. DirectMusic. Использовался для проигрывания музыки. DirectSound. Использовался для записи и воспроизведения звука. DirectSound3D. Предназначен для работы с пространственным звуком. DirectX Media Objects. Потоковые объекты, такие как энкодеры, декодеры и эффекты. DirectSetup. Отвечал за установку всех компонентов DirectX. DirectX 2.0 предназначался для операционных систем Windows 95 и Windows NT 4.0. С момента выпуска первой ОС прошло совсем мало времени, поэтому для этой версии было выпущено очень мало игр. Microsoft воспользовалась моментом и начала активно продвигать API среди разработчиков. Ради этого во время конференции GDC в 1996 году Microsoft даже устроила специальное мероприятие, где представила некоторые новые возможности DirectX.
Вскоре после появления второго поколения API свет увидел и DirectX 3.0. Это случилось в сентябре 1996 года. Ближе к концу года были представлены дополнения в виде версий 3.0a и 3.0b. В сравнении со второй итерацией API третье поколения получило лишь незначительные изменения, которые так и не смогли повлиять на положение DirectX среди девелоперов.
Так выглядела картинка с применением DirectX 3.0
Источник изображения
Немного исправить ситуацию получилось у DirectX 5.0, который появился в августе 1997 года. А что же случилось с четвертым поколением? Дело в том, что разработка 4-й и 5-й итераций API началась одновременно. DirectX 4.0 рассматривался как решение на самое ближайшее время. Оно не должно было привнести каких-либо кардинальных изменений в сравнении с версией 3.0 — только несколько новых «фич». В то же время пятая версия разрабатывалась с прицелом на перспективу. Однако разработчики не проявили интереса к новым возможностям DirectX 4.0, Microsoft свернула проект. Во избежание путаницы было решено пропустить версию 4.0 и сразу выпустить DirectX 5.0.
Главным достоинством пятой итерации DirectX стал намного упрощенный код. Писать программы с помощью API стало легче, и DirectX уже не вызывал у девелоперов такой неприязни, как поначалу. Главным же недостатком пятой «директрисы» было отсутствие поддержки технологии мультитекстурирования (multitexturing). Суть этой технологии заключается в наложении на грань сразу нескольких текстур за один проход. Но тут Microsoft улыбнулась удача. В то время алгоритмы мультитекстурирования были не столь эффективны, а железо — недостаточно производительным для того, чтобы применять технологию без ущерба для производительности. Чаще всего вместо нее разработчики использовали обычные многократные проходы, во время каждого из которых на грань накладывалась только одна текстура. Для девелоперов было важно, чтобы новые игры запускались и на старых машинах, поэтому в большинстве приложений мультитекстурирование не использовалось. Microsoft от этого лишь выиграла.
А это уже DirectX 5.0
Источник изображения
Главный недостаток DirectX 5.0 был исправлен уже в следующем поколении API под логичным номером 6. Эта итерация DirectX появилась в августе 1998 года и вновь получила улучшения у области создания программ — код стал еще проще и еще понятнее. Также DirectX 6.0 мог похвастаться поддержкой мультитекстурирования. Но исправившись, Microsoft допустила очередную ошибку — новый API не поддерживал на аппаратном уровне технологию T&L (Transform and Lightning), которая предназначалась для обработки освещения и трансформации объектов в реальном времени. Как показало время, у Microsoft был еще год в запасе для реализации поддержки T&L. GeForce 256, первая видеокарта с движком T&L, появилась только в 1999 году. Кстати, начиная с этой версии, DirectX стал своего рода мультиплатформенным продуктом. Microsoft пыталась продвинуть свою операционную систему Windows CE для консолей и вместе с «осью» поставляла специальную версию DirectX 6. Однако эксперимент, скажем прямо, не удался.
Первая часть знаменитой серии Thief использовала DirectX 6.0
Источник изображения
DirectX 7.0 был выпущен в сентябре 1999 года и исправил главный недостаток своего предшественника, получив поддержку технологии T&L на аппаратном уровне. Кроме этого, в рамках DirectX 7.0 Microsoft представила новый формат текстур с расширением .dds. Плюс новая версия API умела выделять вершинные буферы в видеопамяти. Это было первое существенное преимущество DirectX над OpenGL за все время существования API. И что важно, Microsoft продолжала гнуть свою линию по развитию мультитекстурирования. В этой области DirectX 7.0 также получил несколько новшеств, но написание кода для использования мультитекстурирования все еще было очень и очень непростой задачей даже для опытных девелоперов.
DirectX 7.0 в игре Midtown Madness 2
Источник изображения
Страница №2: «Великий перелом. DirectX 8.0 и 9.0», «Неверный ход. DirectX 10», «Работа над ошибками. DirectX 11», DirectX 11.3 и 12 и «Заключение»
Полный текст статьи читайте на Ferra.ru
