DirectX — мультимедийный API Microsoft¶
DirectX — это набор программных интерфейсов (API) от корпорации Microsoft, предназначенных для работы с мультимедийными задачами в операционных системах Windows: графикой, звуком, вводом, сетевым взаимодействием и игровыми технологиями. Основная область применения DirectX — компьютерные игры и профессиональные приложения, работающие с 2D- и 3D-графикой. Технология позволяет программистам обращаться к аппаратным ресурсам видеокарты, звуковых устройств и периферии напрямую, минуя слои операционной системы, что повышает производительность приложений.
¶История
DirectX появился в 1995 году как ответ Microsoft на растущий рынок компьютерных игр под управлением Windows. До этого большинство игр для IBM PC работали напрямую с оборудованием под управлением MS-DOS, минуя операционную систему. С выходом Windows 95 появилась необходимость в стандартизированном способе доступа к ресурсам компьютера из-под защищённого режима.
Первая версия DirectX была выпущена в июле 1995 года в составе Microsoft Windows 95. Изначально проект назывался «Game API» и разрабатывался под руководством Алекса Ст. Джона. Технология сразу получила поддержку игровых студий, поскольку упрощала портирование игр между платформами.
С каждым новым поколением Windows Microsoft выпускала обновлённую версию DirectX. Вместе с Windows 10 в 2015 году появился DirectX 12, а в 2020-м — DirectX 12 Ultimate, объединивший ряд продвинутых возможностей для игровой графики.
¶Состав
DirectX — это не единая библиотека, а набор отдельных компонентов, каждый из которых отвечает за свою область:
| Компонент | Назначение |
|---|---|
| Direct3D | Работа с трёхмерной графикой, основной компонент для игр |
| DirectDraw | Ускорение операций с 2D-графикой (устарел, заменён Direct3D) |
| DirectSound | Воспроизведение и запись звука |
| DirectInput | Обработка ввода с клавиатуры, мыши, геймпадов (устарел) |
| DirectMusic | Синтез и воспроизведение музыки |
| DirectPlay | Сетевое взаимодействие между игроками (устарел) |
| DirectX Video Acceleration (DXVA) | Аппаратное ускорение воспроизведения видео |
| DirectCompute | Вычисления на GPU (GPGPU) |
| DirectML | Машинное обучение на графических процессорах |
Наибольшее распространение получил Direct3D — именно этот компонент обеспечивают видеокарты NVIDIA, AMD и Intel, а игровыми движками используется чаще всего.
¶Версии Direct3D
| Версия | Год | Особенности |
|---|---|---|
| Direct3D 1.0 | 1996 | Первый выпуск, поддержка фиксированного конвейера |
| Direct3D 8.0 | 2000 | Появление шейдеров (pixel и vertex) |
| Direct3D 9.0 | 2002 | HLSL, широкая поддержка, живёт до сих пор в старых играх |
| Direct3D 10 | 2006 | Только для Windows Vista, унифицированный шейдерный конвейер |
| Direct3D 11 | 2009 | Tessellation, вычислительные шейдеры, многопоточность |
| Direct3D 12 | 2015 | Низкоуровневый доступ к GPU, снижение накладных расходов CPU |
| Direct3D 12 Ultimate | 2020 | Ray tracing, Variable Rate Shading, Mesh Shaders |
¶Принцип работы
DirectX выступает как прослойка между приложением и драйвером видеокарты. Программист вызывает функции DirectX, а драйвер видеокарты преобразует их в команды, понятные конкретному оборудованию. Это позволяет писать код, работающий на разных видеокартах без учёта их особенностей.
В отличие от ранних версий, Direct3D 12 и 12 Ultimate предоставляют программисту более низкоуровневый доступ к GPU: разработчик сам управляет памятью, синхронизацией и очередями команд. Это снижает нагрузку на процессор, но увеличивает сложность программирования.
¶Альтернативы
Главные конкуренты DirectX в области 3D-графики:
- Vulkan — кроссплатформенный API от Khronos Group, поддерживается на Windows, Linux, Android.
- OpenGL — устоявшийся кроссплатформенный стандарт, постепенно вытесняется Vulkan.
- Metal — проприетарный API Apple для macOS и iOS.
- WebGPU — новый веб-стандарт для доступа к GPU из браузеров.
На Linux часть игр, написанных под DirectX, работает через слои совместимости Proton и VKD3D, преобразующие вызовы DirectX в Vulkan.
¶Значение
DirectX стал фактическим стандартом игровой графики на платформе Windows, которая занимает около 70–75% рынка компьютерных игр. Поддержка новой версии DirectX является одним из ключевых требований к видеокартам и операционным системам для запуска современных игр. Технология также применяется в профессиональном ПО для 3D-моделирования, CAD-системах и научных расчётах с использованием вычислительных возможностей GPU.
¶Источники
- Официальная документация Microsoft по DirectX (Microsoft Learn)
- История DirectX на сайте Microsoft
- Спецификации Direct3D 12 Ultimate, Khronos Group и Microsoft