比较DirectX和OpenGL的区别

OpenGL是个专业的3D程序接口,是一个功能强大,调用方便的底层3D图形库。OpenGL的前身是SGI公司为其图形工作站开发的IRIS GL。IRIS GL是一个工业标准的3D图形软件接口,功能虽然强大但是移植性不好,于是SGI公司便在IRIS GL的基础上开发了OpenGL。OpenGL的英文全称是“Open Graphics Library”,顾名思义,OpenGL便是“开放的图形程序接口”。虽然DirectX在家用市场全面领先,但在专业高端绘图领域,OpenGL是不 能被取代的主角。

OpenGL是个与.硬件无关的软件接口,可以在不同的平台如Windows 95、Windows NT、Unix、Linux、MacOS、OS/2之间进行移植。因此,支持OpenGL的软件具有很好的移植性,可以获得非常广泛的应用。由于 OpenGL是3D图形的底层图形库,没有提供几何实体图元,不能直接用以描述场景。但是,通过一些转换程序,可以很方便地将AutoCAD、3DS等 3D图形设计软件制作的DFX和3DS模型文件转换成OpenGL的顶点数组。

在OpenGL的基础上还有Open Inventor、Cosmo3D、Optimizer等多种高级图形库,适应不同应用。其中,Open Inventor应用最为广泛。该软件是基于OpenGL面向对象的工具包,提供创建交互式3D图形应用程序的对象和方法,提供了预定义的对象和用于交互 的事件处理模块,创建和编辑3D场景的高级应用程序单元,有打印对象和用其它图形格式交换数据的能力。

OpenGL的发展一直处于一种较为迟缓的态势,每次版本的提高新增的技术很少,大多只是对其中部分做出修改和完善。1992年7月,SGI公司发布了 OpenGL的1.0版本,随后又与微软公司共同开发了Windows NT版本的OpenGL,从而使一些原来必须在高档图形工作站上运行的大型3D图形处理软件也可以在微机上运用。1995年OpenGL的1.1版本面 市,该版本比1.0的性能有许多提高,并加入了一些新的功能。其中包括改进打印机支持,在增强元文件中包含OpenGL的调用,顶点数组的新特性,提高顶 点位置、法线、颜色、色彩指数、纹理坐标、多边形边缘标识的传输速度,引入了新的纹理特性等等。OpenGL 1.5又新增了“OpenGL Shading Language”,该语言是“OpenGL 2.0”的底核,用于着色对象、顶点着色以及片断着色技术的扩展功能。

OpenGL 2.0标准的主要制订者并非原来的SGI,而是逐渐在ARB中占据主动地位的3Dlabs。2.0版本首先要做的是与旧版本之间的完整兼容性,同时在顶点 与像素及内存管理上与DirectX共同合作以维持均势。OpenGL 2.0将由OpenGL 1.3的现有功能加上与之完全兼容的新功能所组成(如图一)。借此可以对在ARB停滞不前时代各家推出的各种纠缠不清的扩展指令集做一次彻底的精简。此 外,硬件可编程能力的实现也提供了一个更好的方法以整合现有的扩展指令。

目前,随着DirectX的不断发展和完善,OpenGL的优势逐渐丧失,至今虽然已有3Dlabs提倡开发的2.0版本面世,在其中加入了很多类似于DirectX中可编程单元的设计,但厂商的用户的认知程度并不高,未来的OpenGL发展前景迷茫。

Open GL现状

Open GL仍然是唯一能够取代微软对3D图形技术的完全控制的API。它仍然具有一定的生命力,但是Silicon Graphics已经不再以任何让微软不悦的方式推广Open GL,因而它存在较高的风险。游戏开发人员是一个有着独立思想的群体,很多重要的开发人员目前仍然在使用Open GL。因此,硬件开发商正在设法加强对它的支持。Direct3D目前还不能支持高端的图形设备和专业应用; Open GL在这些领域占据着统治地位。最后,开放源码社区(尤其是Mesa项目)一直致力于为任何类型的计算机(无论它们是否使用微软的操作系统)提供Open GL支持。

高级功能
OpenGL被设计为只有输出的,所以它只提供渲染功能。核心API没有窗口系统、音频、打印、键盘/鼠标或其它输入设备的概念。虽然这一开始看起来像是 一种限制,但它允许进行渲染的代码完全独立于他运行的操作系统,允许跨平台开发。然而,有些整合于原生窗口系统的东西需要允许和宿主系统交互。这通过下列 附加API实现:
* GLX - X11(包括透明的网络)
* WGL - Microsoft Windows 

另外,GLUT库能够以可移植的方式提供基本的窗口功能。

DirectX
DirectX是一种应用程序接口(API),它可让以windows为平台的游戏或多媒体程序获得更高的执行效率,加强3d图形和声音效果,并提供设计 人员一个共同的硬件驱动标准,让游戏开发者不必为每一品牌的硬件来写不同的驱动程序,也降低用户安装及设置硬件的复杂度。这样说是不是有点不太明白,其实 从字面意义上说,Direct就是直接的意思,而后边的X则代表了很多的意思,从这一点上我们就可以看出DirectX的出现就是为了为众多软件提供直接 服务的。 

举个例子吧,骨灰级玩家(玩游戏比较长的)以前在DOS下玩游戏时,可不像我们现在,安装上就可以玩了,他们往往首先要先设置声卡的品牌和型号,然后还要 设置IRQ(中断)、I/O(输入于输出)、DMA(存取模式),如果哪项设置的不对,那么游戏声音就发不出来。这部分的设置不仅让玩家伤透脑筋,而且对 游戏开发者来说就更头痛了,因为为了让游戏能够在众多电脑中正确运行,开发者必须在游戏制作之初,便需要把市面上所有声卡硬件数据都收集过来,然后根据不 同的 API(应用编程接口)来写不同的驱动程序,这对于游戏制作公司来说,是很难完成的,所以说在当时多媒体游戏很少。微软正是看到了这个问题,为众厂家推出 了一个共同的应用程序接口——DirectX,只要这个游戏是依照Directx来开发的,不管你是什么显卡、声卡、统统都能玩,而且还能发挥更佳的效 果。当然,前提是你的显卡、声卡的驱动程序也必须支持DirectX才行。 

DirectX是由很多API组成的,按照性质分类,可以分为四大部分,显示部分、声音部分、输入部分和网络部分。 

显示部分担任图形处理的关键,分为DirectDraw(DDraw)和Direct3D(D3D),前者主要负责2D图像加速。它包括很多方面:我们播 放mpg、DVD电影、看图、玩小游戏等等都是用的DDraw,你可以把它理解成所有划线的部分都是用的DDraw。后者则主要负责3D效果的显示,比如 CS中的场景和人物、FIFA中的人物等等,都是使用了DirectX的Direct3D。

声音部分中最主要的API是DirectSound,除了播放声音和处理混音之外,还加强了3d音效,并提供了录音功能。我们前面所举的声卡兼容的例子,就是利用了DirectSound来解决的。

输入部分DirectInput可以支持很多的游戏输入设备,它能够让这些设备充分发挥最佳状态和全部功能。除了键盘和鼠标之外还可以连接手柄、摇杆、模拟器等。 

网络部分DirectPlay主要就是为了具有网络功能游戏而开发的,提供了多种连接方式,TPC/IP,IPX,Modem,串口等等,让玩家可以用各种连网方式来进行对战,此外也提供网络对话功能及保密措施。



DirectX并不是一个单纯的图形API,它是由微软公司开发的用途广泛的API,它包含有Direct Graphics(Direct 3D+Direct Draw)、Direct Input、Direct Play、Direct Sound、Direct Show、Direct Setup、Direct Media Objects等多个组件,它提供了一整套的多媒体接口方案。只是其在3D图形方面的优秀表现,让它的其它方面显得暗淡无光。DirectX开发之初是为 了弥补Windows 3.1系统对图形、声音处理能力的不足,而今已发展成为对整个多媒体系统的各个方面都有决定性影响的接口。
DirectX 是一组低级“应用程序编程接口 (API)”,可为 Windows 程序提供高性能的硬件加速多媒体支持。Windows 支持 DirectX 8.0,它能增强计算机的多媒体功能。使用 DirectX 可访问显卡与声卡的功能,从而使程序可提供逼真的三维 (3D) 图形与令人如醉如痴的音乐与声音效果。 
   DirectX 使程序能够轻松确定计算机的硬件性能,然后设置与之匹配的程序参数。该程序使得多媒体软件程序能够在基于 Windows 的具有 DirectX 兼容硬件与驱动程序的计算机上运行,同时可确保多媒体程序能够充分利用高性能硬件。 
   DirectX 包含一组 API,通过它能访问高性能硬件的高级功能,如三维图形加速芯片和声卡。这些 API 控制低级功能(其中包括二维 (2D) 图形加速)、支持输入设备(如游戏杆、键盘和鼠标)并控制着混音及声音输出。构成 DirectX 的下列组件支持低级功能: 

Microsoft DirectDraw 
Microsoft DirectDraw API 支持快速访问计算机视频适配器的加速硬件功能。它支持在所有视频适配器上显示图形的标准方法,并且使用加速驱动程序时可以更快更直接地访问。 DirectDraw 为程序(如游戏和二维图形程序包)以及 Windows 系统组件(如数字视频编解码器)提供了一种独立于设备之外的方法来访问特定显示设备的功能,而不要求用户提供设备功能的其它信息。 
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Microsoft Direct3D 
Microsoft Direct3D API (Direct3D) 为大多数新视频适配器内置的 3-D 调色功能提供界面。Direct3D 是一种低级的 3-D API,它为软件程序提供一种独立于设备之外的方法以便与加速器硬件进行有效而强大的通信。Direct3D 包含专用 CPU 指令集支持,从而可为新型计算机提供进一步加速支持。 
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Microsoft DirectSound 
Microsoft DirectSound API 为程序和音频适配器的混音、声音播放和声音捕获功能之间提供了链接。DirectSound 为多媒体软件程序提供低延迟混合、硬件加速以及直接访问声音设备等功能。维护与现有设备驱动程序的兼容性时提供该功能。 
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Microsoft DirectMusic 
Microsoft DirectMusic API 是 DirectX 的交互式音频组件。与捕获和播放数字声音样本的 DirectSound API 不同,DirectMusic 处理数字音频以及基于消息的音乐数据,这些数据是通过声卡或其内置的软件合成器转换成数字音频的。DirectMusic API 支持以“乐器数字界面 (MIDI)”格式进行输入,也支持压缩与未压缩的数字音频格式。DirectMusic 为软件开发人员提供了创建令人陶醉的动态音轨的能力,以响应软件环境中的各种更改,而不只是用户直接输入更改。 
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Microsoft DirectInput 
Microsoft DirectInput API 为游戏提供高级输入功能并能处理游戏杆以及包括鼠标、键盘和强力反馈游戏控制器在内的其它相关设备的输入。 
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Microsoft DirectPlay 
Microsoft DirectPlay API 支持通过调制解调器、Internet 或局域网连接游戏。DirectPlay 简化了对通信服务的访问,并提供了一种能够使游戏彼此通信的方法而不受协议或联机服务的限制。DirectPlay 提供了多种游说服务,可简化多媒体播放器游戏的初始化,同时还支持可靠的通信协议以确保重要游戏数据在网络上不会丢失。DirectPlay 8.0 的新功能即支持通过网络进行语音通信,从而可大大提高基于多媒体播放器小组的游戏的娱乐性,同时该组件还通过提供与玩游戏的其他人对话的功能而使团体游戏 更具魅力。 
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Microsoft DirectShow 
Microsoft DirectShow API 提供了可在您的计算机与 Internet 服务器上进行高品质捕获与回放多媒体文件的功能。DirectShow 支持各种音频与视频格式,包括“高级流式格式 (ASF)”、“音频-视频交错 (AVI)”、“数字视频 (DV)”、“动画专家组 (MPEG)”、“MPEG 音频层 3 (MP3)”、 “Windows 媒体音频/视频 (WMA/WMV)”以及 WAV 文件。DirectShow 还具有视频捕获、DVD 回放、视频编辑与混合、硬件加速视频解码以及调谐广播模拟与数字电视信号等功能。 

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DirectX 的历史
DirectX 1.0 
第一代的DirectX很不成功,推出时众多的硬件均不支持,当时基本都采用专业图形API-OpenGL,缺乏硬件的支持成了其流行的最大障碍。 
DirectX 1.0版本是第一个可以直接对硬件信息进行读取的程序。它提供了更为直接的读取图形硬件的性能(比如:显示卡上的块移动功能)以及基本的声音和输入设备功 能(函数),使开发的游戏能实现对二维(2D)图像进行加速。这时候的DirectX不包括现在所有的3D功能,还处于一个初级阶段。 
DirectX 2.0 
DirectX 2.0在二维图形方面做了些改进,增加了一些动态效果,采用了Direct 3D的技术。这样DirectX 2.0与DirectX 1.0有了相当大的不同。在DirectX 2.0中,采用了“平滑模拟和RGB模拟”两种模拟方式对三维(3D)图像进行加速计算的。DirectX 2.0同时也采用了更加友好的用户设置程序并更正了应用程序接口的许多问题。从DirectX 2.0开始,整个DirectX的设计架构雏形就已基本完成。 
DirectX 3.0 
DirectX 3.0的推出是在1997年最后一个版本的Windows95发布后不久,此时3D游戏开始深入人心,DirectX也逐渐得到软硬件厂商的认可。97年 时应用程序接口标准共有三个,分别是专业的OpenGL接口,微软的DirectX D接口和3DFX公司的Glide接口。而那时的3DFX公司是最为强大的显卡制造商,它的Glide接口自然也受到最广泛的应用,但随着3DFX公司的 没落,Voodoo显卡的衰败,Glide接口才逐渐消失了。 
DirectX 3.0是DirectX 2.0的简单升级版,它对DirectX 2.0的改动并不多。包括对DirectSound(针对3D声音功能)和DirectPlay(针对游戏/网络)的一些修改和升级。DirectX 3.0集成了较简单的3D效果,还不是很成熟。 
DirectX 5.0 
微软公司并没有推出DirectX 4.0,而是直接推出了DirectX 5.0。此版本对Direct3D做出了很大的改动,加入了雾化效果、Alpha混合等3D特效,使3D游戏中的空间感和真实感得以增强,还加入了S3的纹理压缩技术。 
同时,DirectX 5.0在其它各组件方面也有加强,在声卡、游戏控制器方面均做了改进,支持了更多的设备。因此,DirectX发展到DirectX 5.0才真正走向了成熟。此时的DirectX性能完全不逊色于其它3D API,而且大有后来居上之势。 
DirectX 6.0 
DirectX 6.0推出时,其最大的竞争对手之一Glide,已逐步走向了没落,而DirectX则得到了大多数厂商的认可。DirectX 6.0中加入了双线性过滤、三线性过滤等优化3D图像质量的技术,游戏中的3D技术逐渐走入成熟阶段。 
DirectX 7.0 
DirectX 7.0最大的特色就是支持T&L,中文名称是“坐标转换和光源”。3D游戏中的任何一个物体都有一个坐标,当此物体运动时,它的坐标发生变化,这 指的就是坐标转换;3D游戏中除了场景+物体还需要灯光,没有灯光就没有3D物体的表现,无论是实时3D游戏还是3D影像渲染,加上灯光的3D渲染是最消 耗资源的。虽然OpenGL中已有相关技术,但此前从未在民用级硬件中出现。 
在T&L问世之前,位置转换和灯光都需要CPU来计算,CPU速度越快,游戏表现越流畅。使用了T&L功能后,这两种效果的计算用显示卡 的GPU来计算,这样就可以把CPU从繁忙的劳动中解脱出来。换句话说,拥有T&L显示卡,使用DirectX 7.0,即使没有高速的CPU,同样能流畅的跑3D游戏。 
DirectX 8.0 
DirectX 8.0的推出引发了一场显卡革命,它首次引入了“像素渲染”概念,同时具备像素渲染引擎(Pixel Shader)与顶点渲染引擎(Vertex Shader),反映在特效上就是动态光影效果。同硬件T&L仅仅实现的固定光影转换相比,VS和PS单元的灵活性更大,它使GPU真正成为了可 编程的处理器。这意味着程序员可通过它们实现3D场景构建的难度大大降低。通过VS和PS的渲染,可以很容易的宁造出真实的水面动态波纹光影效果。此时 DirectX的权威地位终于建成。 
DirectX 9.0 
2002年底,微软发布DirectX9.0。DirectX 9中PS单元的渲染精度已达到浮点精度,传统的硬件T&L单元也被取消。全新的VertexShader(顶点着色引擎)编程将比以前复杂得多, 新的VertexShader标准增加了流程控制,更多的常量,每个程序的着色指令增加到了1024条。 
PS 2.0具备完全可编程的架构,能对纹理效果即时演算、动态纹理贴图,还不占用显存,理论上对材质贴图的分辨率的精度提高无限多;另外PS1.4只能支持 28个硬件指令,同时操作6个材质,而PS2.0却可以支持160个硬件指令,同时操作16个材质数量,新的高精度浮点数据规格可以使用多重纹理贴图,可 操作的指令数可以任意长,电影级别的显示效果轻而易举的实现。 
VS 2.0通过增加Vertex程序的灵活性,显著的提高了老版本(DirectX8)的VS性能,新的控制指令,可以用通用的程序代替以前专用的单独着色程 序,效率提高许多倍;增加循环操作指令,减少工作时间,提高处理效率;扩展着色指令个数,从128个提升到256个。 
增加对浮点数据的处理功能,以前只能对整数进行处理,这样提高渲染精度,使最终处理的色彩格式达到电影级别。突破了以前限制PC图形图象质量在数学上的精 度障碍,它的每条渲染流水线都升级为128位浮点颜色,让游戏程序设计师们更容易更轻松的创造出更漂亮的效果,让程序员编程更容易。 
DirectX 9.0c
与过去的DirectX 9.0b和Shader Model 2.0相比较,DirectX 9.0c最大的改进,便是引入了对Shader Model 3.0(包括Pixel Shader 3.0 和Vertex Shader 3.0两个着色语言规范)的全面支持。举例来说,DirectX 9.0b的Shader Model 2.0所支持的Vertex Shader最大指令数仅为256个,Pixel Shader最大指令数更是只有96个。而在最新的Shader Model 3.0中,Vertex Shader和Pixel Shader的最大指令数都大幅上升至65535个,全新的动态程序流控制、 位移贴图、多渲染目标(MRT)、次表面散射 Subsurface scattering、柔和阴影 Soft shadows、环境和地面阴影 Environmental and ground shadows、全局照明 (Global illumination)等新技术特性,使得GeForce 6、GeForce7系列以及Radeon X1000系列立刻为新一代游戏以及具备无比真实感、幻想般的复杂的数字世界和逼真的角色在影视品质的环境中活动提供强大动力。
因此DirectX 9.0c和Shader Model 3.0标准的推出,可以说是DirectX发展历程中的重要转折点。在DirectX 9.0c中,Shader Model 3.0除了取消指令数限制和加入位移贴图等新特性之外,更多的特性都是在解决游戏的执行效率和品质上下功夫,Shader Model 3.0诞生之后,人们对待游戏的态度也开始从过去单纯地追求速度,转变到游戏画质和运行速度两者兼顾。因此Shader Model 3.0对游戏产业的影响可谓深远。

显卡所支持的DirectX版本已成为评价显卡性能的标准,从显卡支持什么版本的DirectX,用户就可以分辨出显卡的性能高低,从而选择出适合于自己的显卡产品。 
DX版本最好更新为最新的。

 

 

哎!总结来说,一言以蔽之:DirectX是一个统一的API接口!而OpenGL即是一个接口还是个图形库!!

posted on 2013-04-09 15:31  小葫芦藤  阅读(644)  评论(0编辑  收藏

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