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N/A之战新领地Direct初窥解析 微软的DirectX几乎是整个3D图形业界的基石，在 3D游戏上这一点表现得更为明显。在之前的发展过程中， DirectX经历了多次功能升级，带来了 TL、顶点和像素流 水线、统一流水线、几何处理器、通用计算API,曲面细分 等等大量全新的功能，DirectX在发展中不断地解除GPU的 应用限制并将GPU的功能性和应用范围推向一个全新的高 度。现在，程序员和美术人员更多考虑的不是采用哪些方法 来实现图形图像，而是哪些方法可以更好地呈现画面，因为 DirectX的“工具库”有太多的选择（当然最常用、最值得 宣传的就那么几种），比如A0就有SSAO、HBAO、HDAO等多 种计算方式。 在大量的资源面前，人们发现这样一个问题：GPU已经 能做很多事情了，但是它不能很有效率地做这些事情。这样 GPU最多算是“多面手”而不是“高效多面手”。由于之前 的技术限制等原因，DirectX在和硬件配合时，很难彻底展 示出硬件的效能。于是，微软在2013年宣布，DirectX将升 级到必威体育精装版的版本DirectX 12，并加入大量改善底层效率的设 计，不再将重点放在改善图形效果上。当然，全新的DirectX 12肯定会在各大厂商的游戏引擎中带来很多新的应用，不过 从硬件角度来说，没有太多的新图形效果出现。 好了，言归正传，下面我们来看看，新的DirectX12能 在图形上带来哪些特别重要的改进。 DirectX 12的核心变化__全新的底层渲染改进 说起“底层渲染”，就不得不提到一个问题__多线程 目前的CPU都是多核心的，支持多线程运作。在DirectX 中，GPU接受CPU传输过来的数据，在计算后再将这些数据 返还给CPU,这个过程可看做一个”黑盒”：用户从盒子的 一端输入数据，API帮用户处理完成后从盒子的另一端输出 数据，至于中间发生了什么，那只有API自己知道一一因为 这个过程只受API本身控制，图形程序、游戏引擎都无法染 指。看起来这个过程比较简单明了，但关键之处来了：这个 “黑盒”过程多线程化目前来看非常糟糕，由于存在相关性 等问题，程序无法判断哪些应用在前，哪些应用无关，哪些 可以并行化，因此绝大部分情况下都只能以单线程的方式运 作。在之前DirectX 9甚至DirectXlO时代还好，因为CPU 的性能依旧处于快速增长中，无论是频率还是单核心性能。 但是随着技术发展，并行化的GPU的性能增长速度远远超过 了串行化的CPU单核心性能的增长速度，这就导致很多情况 下GPU受制于单线程的CPU,性能无法全部发挥。 这样一来，我们看到GPU性能在快速增长，但是其接受 到的从CPU端发出的Dr aw Ca 11绘制指令却一直没有爆发性、 突破性的增长。只是慢吞吞的随着每代CPU增长一部分。这 种情况对一些重GPU负载的游戏来说，还不算太难受，因为 重GPU负载的游戏大量的时间都耗费在GPU的各个部分中， 还算可以接受。但是对重CPU负载的游戏来说，就变得非常 难平衡一一大量的负载压在CPU上，多核心的CPU只有单线 程在和GPU沟通，整个CPU-GPU沟通开銷非常大，典型的例 子就是《魔兽世界》这样的网游，在人和物体太多的场景下， CPU根本无法做到多核心满载，庞大的计算量使得CPU少数 几个线程的压力暴增，最终帧数跌落至甚至只有20fps。 现在问题很清楚了，DirectX目前在CPU-GPU体系的计 算开销方面出现了问题，“黑盒”模式是主要原因。这个时 候就需要底层渲染出场了。 什么是底层渲染呢？这个时候需要拿出游戏主机来举 例。很多玩家看到游戏机就会想到，虽然主流游戏机价格只 有不到3000元，配置也只是两三前的电脑配置，为何其画 面质量和效果都和当期的PC游戏持平？这里面存在两个原 因，其中一个原因是游戏机可以在画面上做很多“取巧”的 手段，使得画面“看起来”很精美，另外，游戏机所使用的 底层渲染方式，使得游戏机不太存在CPU-GPU的计算开销。 游戏主机往往使用不一样的API来沟通CPU和GPU,程序开 发人员需要在更接近硬件底层的层面来调配CPU和GPU，这 里程序自动处理的部分就会少很多。这样就很明确了一所谓 底层渲染，就是将“黑盒”模式放弃，将这个过程开放给程 序员，使得程序员来判断任务应该如何执行，同时CPU多线 程就能被很好地运作起来。比如在大量单位的场景中，不同 分组的单位之间不存在交互的话，那么这些不同的分组可以 被分派在不同的CPU上，大幅度提高GPU的处理速度和效率。 鹿层渲染的出现，使得程序员能够更为接近CPU和GPU 本身，能够更为彻底地释放CPU和GPU的潜能。在目前的很 多测试中，底层渲染的都带来了 CPU GPU系统绘制执行几倍 甚至数十倍的提升。虽然，这样的提升