跨越OpenGL和D3D的鸿沟(三):交集?并集?

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上一篇讲到了如何填平OpenGL和D3D之间一些原本被认为位于底层的区别。本篇将剖析两个API在功能上的异同,以及直接相互访问的可能性。

功能

D3D9的功能早已被OpenGL 2.0所覆盖,网上可以找到很多资料,这里就不提了。本文注重的是新的GPU特性。下表列出了D3D10+的新功能,以及实现该功能所需要的OpenGL扩展或核心。

D3D 10的功能 OpenGL所对应的
Geomrtry shader GL_ARB_geometry_shader4或OpenGL 3
Stream output GL_EXT_transform_feedback或OpenGL 3
State对象 无,需要在上层封装GL_EXT_direct_state_access
Constant buffer GL_ARB_uniform_buffer_object或OpenGL 3
Texture array和新的资源格式 GL_EXT_texture_array
+GL_ARB_texture_compression_rgtc
+GL_ARB_texture_rg
+GL_ARB_texture_rgb10_a2ui
+GL_EXT_texture_integer或OpenGL 3
texture和sampler解偶 GL_ARB_sampler_objects或OpenGL 3
在shader里进行整数和位操作 GL_ARB_shader_bit_encoding或OpenGL 3
Multisampled alpha-to-coverage GL_NV_multisample_coverage或OpenGL 3
D3D 10.1的功能 OpenGL所对应的
读取multisample depth/stencil纹理 GL_ARB_texture_multisample或OpenGL 3
Cubemap array GL_ARB_texture_cube_map_array或OpenGL 4
gather4 GL_ARB_texture_gather或OpenGL 4
D3D 11的功能 OpenGL所对应的
Compute Shader GL_ARB_cl_event + OpenCL
Dynamic Shader Linkage GL_ARB_gpu_shader5或OpenGL 4
Multithreading
Tessellation GL_ARB_tessellation_shader或OpenGL 4

这些都是DX SDK文档里提到的功能,其他一些比较小的功能,也可以很容易找到OpenGL的对应。从上表可以看出,几乎所有D3D的功能都可以直接用相应的OpenGL功能代替,同时没有性能损失。需要重点讨论的是一些例外:

State对象

D3D 10新增了State对象,可以极大地减少由于改变渲染状态所需的系统调用次数。OpenGL中目前还没有State对象,所以只能在上层自行封装。虽然 有些 性能损失,但接口可以和D3D统一起来。ARB针对OpenGL的State对象进行过旷日持久的讨论,还最终各大厂商没有达成一致。不过这是个趋势,相 信不久的将来就会出个相关的扩展。到时候这个区别就能被完美地填平。

Compute Shader

D3D 11引入了compute shader,在D3D中直接提供了GPGPU的能力。OpenGL没有因此增加一种shader,而是增强和同门师弟OpenCL的互操作能力。 OpenGL和OpenCL能直接共享texture和buffer等,起到了和compute shader等价的功能。与GLSL和HLSL的关系一样,这里存在着shader语言不同的问题,而且没有Cg可以作为桥梁,目前只能写两份代码。

Multithreading

D3D 11的multithreading能力允许多个context都调用D3D11 API,每个context保存下来的API调用流可以在主context执行依次执行。OpenGL目前也没有引入该机制,需要在上层自行实现。话说回 来了,目前的所有显卡 驱动都没有实现multithreading,所以所有多context都是由D3D runtime软件实现的,没有达到应有的提速效果。自己实现一个command list也能达到那样的性能。仍然希望某一天multithreading能成为OpenGL的功能 之一,简化上层的工作。

总结

所以说,OpenGL和D3D功能的交集几乎就是它们的并集,并不会因为需要兼容两者而失去很多功能。从功能上说,OpenGL和D3D之间的分歧甚至小于OpenGL和OpenGL ES。破解了第一篇说的流言4。

互操作

神奇扩展WGL_NV_DX_interop的 出现,使得OpenGL可以正式与D3D进行互操作。(严格来说,互操作能力源自它的前身WGL_NVX_DX_interop,但鉴于他是个NVX实验 性质的扩展,最好小心点用。)该扩展的目的是,在D3D中建立资源,而在 OpenGL中访问它。目前可以支持的是D3D9的纹理、render target和VB的读写。D3D10+的支持将在未来加入。两个API之间所需的同步也是自动完成的。

使用WGL_NV_DX_interop进行相互渲染的范例如下:

// 跟平常一样建立D3D设备和资源
d3d->CreateDevice(..., &d3dDevice);

d3dDevice
->CreateRenderTarget(width, height, D3DFMT_A8R8G8B8,
    D3DMULTISAMPLE_4_SAMPLES, 
0,
    FALSE, 
&dxColorBuffer, NULL);

d3dDevice
->CreateDepthStencilSurface(width, height, D3DFMT_D24S8,
    D3DMULTISAMPLE_4_SAMPLES, 
0,
    FALSE, 
&dxDepthBuffer, NULL);

// 把D3D设备注册给OpenGL

HANDLE gl_handleD3D 
= wglDXOpenDeviceNV(d3dDevice);

// 把D3Drender target注册成OpenGL纹理对象

GLuint names[
2];
HANDLE handles[
2];

handles[
0= wglDXRegisterObjectNV(gl_handleD3D, dxColorBuffer,
    names[
0], GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE, WGL_ACCESS_READ_WRITE_NV);
handles[
1= wglDXRegisterObjectNV(gl_handleD3D, dxDepthBuffer,
    names[
0], GL_TEXTURE_2D_MULTISAMPLE, WGL_ACCESS_READ_WRITE_NV);

// 现在纹理就可以当成普通的OpenGL纹理来用了

// D3D和OpenGL渲到同一个render target

direct3d_render_pass(); 
// 和平常一样进行D3D渲染

// 锁定render target,交给OpenGL

wglDXLockObjectsNV(handleD3D, 
2, handles);

opengl_render_pass(); 
// 和平常一样进行OpenGL渲染

wglDXUnlockObjectsNV(handleD3D, 
2, handles);

direct3d_swap_buffers(); 
// D3D present

这样两个API可以和谐共处了,但这个扩展目前仅限于NV的卡。

本篇讨论了两个API在功能上的交集和并集,以及互操作的方法。下一篇是本系列的结局,将讨论一些平台相关的问题,并进行系统性的总结。

posted on 2011-07-20 12:44  龚敏敏  阅读(3653)  评论(1编辑  收藏  举报