Dx10和Dx9的一些区别

引言： 
      DX10发布已经有一段时间了，网上可以查到很多关于Dx9与10的区别的文章。但是大多数都是从玩家角度考虑的。只是展示一下Dx9和Dx10分别渲染出的图片，并且Dx9所渲染的图片经常会缩水很多，目的就是为了展示出Dx10的强大。给大多数人的理解就是，DX10能做出比Dx9好很多的画面。我并不否认Dx10比Dx9优化了很多，但是随便展示出两张图片进行对比，其实意义也不是特别的大。因为我们不知道帧率的对比。而且虽然很多新的技术在Dx9 里面没有，但是还是有一部分可以用其他方法模拟出来的，只是效率上有所下降。

      本文简单介绍了DX10和DX9的一些技术上的区别。从程序员的角度看DX10比DX9优势的地方。适合对于Dx有一定了解的朋友。

正文： 
      在Windows 98的年代里，GDI和DirectX是完全独立的两个接口。GDI（Graphical Device Interface）是专门用于二维图形显示的接口，封装了一些基本的功能，效率相对DirectX来说要低一些。而DirectX是专门用于游戏开发领域的，它允许用户通过这个接口直接与硬件交互。但是这两个接口之间的交互是非常受限制的，主要原因就是由于底层的驱动架构：

     我们看到，在这个驱动模型里面，底层的硬件驱动都是独立的两部分。直到Windows Vista的发布，微软更新了底层的驱动模型

     在这个新的驱动架构下，所有的图形接口都是基于DirectX Runtime的。这就为GDI和DirectX交互提供了可能，这也是Vista能够提供更好的用户界面体验的一个重要原因。DirectX9为了向下兼容，所以不得不做一些妥协的工作。例如当VRAM的占用超出了一定界限的时候，Dx9会发出error，而这并不是因为驱动无法提供更多的VRAM。事实上，底层驱动完全可以提供几乎无限的VRAM，但是为了向下兼容其他比较旧的显卡，因为这些卡在这里面可能会出现问题，所以Dx9还会出现Error。由于这种向下兼容的被迫妥协，不免使得Dx9在Vista下的表现不能完全利用底层的优势。对于Dx熟悉的朋友可能会注意到，在Dx9与Dx10之间，有一版Dx 9Ex。这一个版本的Dx是不能在XP下运行的，因为它更多的利用了新的驱动模型的优势，需要新的驱动模型才可以支持。而XP下的驱动模型还是上面的模型。Dx10是完全建立在新的驱动模型下面的全新的接口，它在Vista下可以完全发挥底层设计的优势。但是也同样需要WDDM的支持，这就是DX10不能在XP下运行的最主要的原因了。

     简单从底层介绍了一下Dx9与Dx10的区别（希望了解更深入的朋友，可以查看DX SDK里面的Graphics APIs in Windows那篇文章）。那么下面我来介绍一下从编程接口角度看，DX10为我们带来了一些什么样的变化：

完全的可编程管线： 
     在DX10里面，是没有固定管线的。如果程序员想用这个接口渲染图形的话，就必须自己写Shader脚本来实现图元的现实。事实上，在大多数次时代的三维游戏中，几乎很少有单纯的固定管线渲染的图元了。因为Phong模型的表现力毕竟还很有限，只通过diffuse, specular等一些简单的属性描述出的东西很难让人信服。可能唯一大量需要固定管线的部分就是二维图形UI部分了。如果UI不是特别复杂，只是渲染二维图片的话，固定管线的功能也就很方便了。不过实现一个模拟固定管线的Shader脚本也并不是什么麻烦事情，所以即使Dx10没有固定管线，也对程序员来说，也不是什么损失了。

完全的HLSL脚本编写： 
     对于早期的可编程管线有了解的朋友，可能会想起来，在Dx8的时候是可以用类汇编语言来编写Shader脚本的。在Dx9可以用两者任意一个来编写Shader了。但是在DX10里面，是不可以用汇编来写shader脚本的。

Shader Model 4.0： 
     在Dx10里的Shader是基于Shader Model 4.0的。具体细节我不是很清楚，但是SM 4.0有更多的指令数。如果实现个多光源的效果，可能在SM2.0里面只能做到8个（当然不排除能做更多个），是因为指令数目是有限制的。那么在新的 SM4.0里面，肯定是可以实现更多的光源数目了。当然这只是一个例子而已，而且多光源技术也不是什么先进的东西，很多场景中都被延迟光照所取代了。

没有CAPS： 
     在Dx9里面，程序员经常会查询那些功能是被硬件所支持的，哪些是不能的。而在Dx10里面，CAPS的概念就被移除了。一块显卡或者支持DX10的所有特性，或者干脆就不是块DX10显卡。那么意味着程序员可以使用DX10的一切功能而不需要在这之前查询当前硬件是否支持这项功能。

Geometry Shader: 
     GS是DX10新推出的一个概念。它是在VS和PS之间的一个GPU Kernel类型，负责接收由VS处理后的顶点，然后可以生成新的顶点，重新做处理。举一个简单的例子，粒子系统，假设有1k个粒子。那么每帧实际需要从 CPU传输到GPU的数据是1K*4，因为每个粒子由四个顶点组成。而这些数据是要走PCIE总线的，这个总线的带宽的效率远远不及GPU On Chip Memory的。如果有了GS，我们完全可以只传输每个粒子的中心，然后GS由粒子中心信息生成新的顶点。那么这样以来，就可以省下四倍的传输。当然这只是一个简单的例子而已，而且即使在DX9上渲染粒子系统，粒子的更新如果用GPU来处理的话，完全可以不传输每个粒子的信息。

Shader脚本开始支持整型数据： 
     在DX9里面，实际上Shader中是没有整数的概念的。即使在VS或者PS里面声明一个int，其实硬件通过float的转换来处理的。在DX10里面，是有对于整数的支持的。可以对整数进行位运算等操作，这些都是在硬件上实现的。输入的纹理的数据类型也可以是整型的。

     贴两张网上对比Dx9和Dx10的效果图吧，^_^。

    

    

     左边的两张是Dx9的右边是Dx10的。

     DX10有了这些变化后，可以方便程序员进行开发。但不是说DX10可以做到的东西，DX9就完全做不到，只不过是DX10的效率更高一些。我们看上面的对比图，其实如果做一个fake的光照效果，左下角的图完全可以用DX9模拟出来（个人感觉只是右边加上了点后处理特效而已）。举另一个例子来说，用 DX10做阴影效果，Shadow Volumn可以在GPU端利用GS来生成，然后用Stream-out功能把生成的资源再利用，从而做出这个效果。但是我们也同样在DX9上看到了 Shadow Volumn的Demo。其实效果是差不多的，主要区别在于前者利用了GPU去生成Shadow Volumn，这个任务本身就是一个并行的过程，GPU处理要优于CPU处理。而且渲染是在GPU端进行的，如果利用CPU生成的数据，就必须把数据通过 PCIE传输到显卡上，这些也是很耗时的过程。当然，如果实在要用DX9在GPU端生成Shadow Volumn，还可以通过CUDA，OpenCL等一些通用计算接口来帮助处理。但是这样会给程序很大限制，因为AMD和Nvidia有各自不同的解决方案，如果你用了其中一家的，就很难在另一家的卡上Work（OpenCL除外）。