DirectX 12新技術大猜想：此誠危急存亡之秋也！

蓋帝創(chuàng)業(yè)未半而中道歸隱，今三分天下，此誠危急存亡之秋也。——《三機演義·后出師表》

如果以后的史書這么形容DirectX 12（以下簡稱DX12）面臨的形勢，有些人也許就不同意了，人家微軟在PC市場還是絕對主流好不好?沒錯，PC上即便兩三年不升級DX12也沒誰能奪得了微軟的主導權，但是我們把眼光放長遠點。

移動平臺現(xiàn)在是OpenGL ES的天下，Android及iOS莫不如是，微軟雖有WP及Surface RT，但是影響力著實有限;主機平臺，Xbox與PS也只能說是平分秋色，微軟新一代Xbox One還不占上風。就算是說到大本營，PC平臺也不是那么安穩(wěn)的，AMD都在PC平臺推自家的Mantle了，Valve還準備用Linux平臺造PC的反，DX標準再不推陳出新，微軟真沒有危機嗎?

我相信有，而且微軟就算反應再遲鈍，這些變化也不可能覺察不到，大概也不會任由這些廠商跳到自己頭上耍威風，反擊是免不了的。在沉寂了5年多之后，微軟終于正式公開DX12的存在了，而它也將成為微軟謀劃未來幾年在桌面、移動及主機平臺的一副好牌。

由于DirectX 12只是公開了消息，并沒有詳細的資料，即便有，枯燥乏味的技術名詞對我們來說也沒存在感。不過我們可以從這幾年來的發(fā)展及要求來逆向推測一下微軟的DirectX 12到底應該在什么地方加強，這要比單純的技術介紹更有意義。

DirectX 12新技術大猜想

1、支持移動GPU，軟硬件平臺大一統(tǒng)

微軟的DX規(guī)范在PC平臺是絕對的一哥，但在方興未艾的移動市場上，DX并不是主流，OpenGL ES才是，包括安卓和蘋果的iOS平臺都支持這一標準，微軟在WP手機、Surface RT平板上倒是力推DX標準，但是后者的影響力太低，而且現(xiàn)在的DX11規(guī)范也沒有針對移動平臺優(yōu)化，只能等DX12新一代標準了。

此外，在傳統(tǒng)的合作伙伴AMD、Intel及NVIDIA之外，高通的名字也首次列入其中，他們是移動處理器廠商，是微軟在WP手機上的合作伙伴。聯(lián)系到這兩點，不難猜測微軟的DX12也準備在移動平臺發(fā)力了，兼顧PC、移動及主機三大平臺。

再往前看，自從鮑帝讓位、納帝登基之后，微軟在移動平臺準備打個翻身仗了，而且不限于手機、平板這些市場，微軟準備把Xbox主機、WP手機、Surface平板及桌面PC連成一體，代號Threshold的Windows 9系統(tǒng)就會考慮多平臺融合的問題，而作為底層API的DX規(guī)范自然也要跟進大戰(zhàn)略。

在此之前，微軟的Xbox主機已經(jīng)采用了PC架構，Surface Pro平板本來就是PC架構，Surface RT及WP手機是以ARM為基礎的，但是現(xiàn)在有了高通，DX12顯然會支持更多的移動GPU，大一統(tǒng)的目標雖然還遠，但現(xiàn)在正朝著這個目標一點點前進。

實際上就在MSDN的官方頁面上，微軟在發(fā)布公開DX12規(guī)范之后也悄悄改變了頁面設計，增加了Xbox One的圖標，之前是沒有的。

2、優(yōu)化硬件底層，學學Mantle亦無妨

在微軟確認GDC大會上公開DX12之后，大部分媒體和分析人士都認為DX12會在硬件底層優(yōu)化下下功夫，直接點說就是類似AMD的Mantke優(yōu)化那樣。實際上微軟自己也提到了這個問題，他們在官方公告中說到：

“對PC游戲工業(yè)來說，驅動層間接代價（Driver overhead）已經(jīng)成為一個令人沮喪的問題。在桌面電腦上，它降低了游戲幀數(shù)，而在移動系統(tǒng)上，它不僅降低了幀數(shù)，也減少了續(xù)航時間。在這堂課程上，來自AMD的Graham Sellers、Intel的Tim Foley、NVIDIA公司的Cass Everitt、John McDonald將會講解OpenGL中已把Driver overhead降低多達10倍的高級概念，這些技術適用于各個開發(fā)商及多個平臺，他們還會現(xiàn)場演示實際的Demo。”

這番表態(tài)意味著微軟也認識到了現(xiàn)在的硬件與API之間欠缺優(yōu)化，CPU導致的間接成本已經(jīng)不可接受，限制了GPU性能發(fā)揮，而GDC大會上他們會討論這些問題，新一代DX規(guī)范理應在這個問題上作出改進。

不管DX的底層API是微軟自己開發(fā)的，還是分享自AMD，這總歸是好事。此前Mantle版《男友4》的實測也證實了，Mantle優(yōu)化對提升性能還是有效果的，平均能提升7-10%，高端顯卡中甚至能提升60%以上。簡單的一個API優(yōu)化就能有如此幅度的性能提升，這可比架構升級有效多了。

AMD推出的Mantle只能由A卡玩家享受，雖然AMD保持開放性，但是NVIDIA并不接招，而DX12一旦支持了類似的底層優(yōu)化了，NVIDIA顯然就能名正言順地支持了，N卡玩家也能享受到類似的優(yōu)化效果了。

AMD的Mantle API值得微軟借鑒

3、提升GPU通用計算，HSA、CUDA靠邊站?

由于設計目標不同，GPU的并行計算能力要遠遠高于CPU，目前桌面級的高端GPU浮點性能可達5000GFLOPS，是四核處理器的幾十甚至幾百倍，不玩游戲的時候，這樣強大的浮點性能就有點浪費了，所以GPU通用計算也是這幾年來的研究熱點。

DX11規(guī)范中微軟已經(jīng)加強了GPU通用計算的支持，不過這幾年來情況又有了新的變化。AMD、Intel的處理器中CPU與GPU的融合程度越來越高，AMD還推出了hUMA統(tǒng)一內(nèi)存及hQ統(tǒng)一隊列等技術，并主導HSA基金會一同推進GPU通用計算。Intel及NVIDIA方面也有各自的算盤，大家的目標都是差不多的。

在這樣的情況下，微軟也要加強DX規(guī)范在GPU通用計算上的支持了。此前在DX10及DX11中有推Direct Compute計算，這是一種基于HLSL（用于DX的高級渲染語言）的運算，AMD在《古墓麗影》中使用的TressFX特效就使用了Direct Compute技術，這種通用的技術好處之一就是不挑硬件平臺，AMD及NVIDIA的顯卡都可以支持。

微軟在DX12中有可能推出Direct Compute 6.0，當然它也不會真的讓HSA、CUDA靠邊站，畢竟GPU通用計算有不同的標準，除了這些還有OpenCL之類的，大家在不同的領域和層面上相安無事，共同推進GPU通用計算大目標而已。只不過微軟主推的DX標準更容易得到AMD、NVIDIA的共同支持，對大家都更有利一些。

4、改進紋理渲染技術，動態(tài)紋理何如?

圖形渲染本來是DX規(guī)范中的核心，不過新的圖形技術反倒是這幾個猜想中最不明確的一個，因為DX11之后的這幾年并沒有聽說新出了什么3D技術，這不是說3D技術停步不前了，只不過是沒有形成DX11中“曲面細分”那樣有代表性的升級罷了。

3D技術日新月異，但是形成規(guī)范并不是一蹴而就的事，“曲面細分”成為DX11標準之前也是經(jīng)過了多年發(fā)展的，這得有個技術成熟的過程。（這里歡迎專業(yè)3D技術人員指正，許多先進的3D技術并不一定在媒體上經(jīng)常曝光）

從《孤島危機》及《泰坦隕落》這兩種不同的游戲來看，開發(fā)商只要舍得高精度建模，不論是CryEngine這樣的高科技引擎還是Source這樣的經(jīng)典引擎，實現(xiàn)精美的畫質都是可行的，問題在于硬件需求及游戲速度。在這一點上，私以為卡馬克提出的“Mega Texture”技術是個不錯的思路，這是一種動態(tài)貼圖管理技術，可以讓顯卡根據(jù)畫面需要動態(tài)裝載、動態(tài)卸載渲染資源，好處是可以解放美工的工作量，降低顯卡的硬件需求。

這項技術早在《DOOM》系列中就有過應用，后來的《Rage》游戲也應用了這個技術，雖然這款游戲在市場上并不算成功，不過Mega Texture在技術上還是很有啟發(fā)的。

此前在DX11.2的升級中，微軟已經(jīng)支持Tiled Resource貼圖，而AMD提出的方案是PRT（Partially-Resident Texture,部分常駐紋理），這種貼圖技術就跟ID的Mega Texture技術有相通之處，而在DX12規(guī)范中，不管微軟會不會推出類似或者更高級的紋理技術，DX12的紋理渲染技術和性能都應該會有提升。

DX11.2中開始出現(xiàn)類似的貼圖技術

5、更先進的4K、3D顯示等新技術支持

除了上面提及的幾條重大技術事項之外，DX12規(guī)范還應該會照顧一下輔助性的新技術，比如4K顯示、3D立體等等，實際上之前的DX11.1升級中就涉及了3D立體顯示的問題，而今年的廉價4K顯示器也多了起來，三星的28寸U28D590D、戴爾的P2815Q都已經(jīng)開賣，售價都在4000-5000元之間，隨著更多顯示器及面板廠商的介入，4K顯示器的價格肯定會大幅降低的，今年底就可能降至3000元內(nèi)。

總結：微軟DX大融合，多平臺并發(fā)

從DX9.0之后，每一代的DX規(guī)范升級周期大約都在4-5年之間，DX12同樣也要前瞻未來四五年的技術及市場，移動平臺依然會繼續(xù)火下去，多種娛樂平臺的交互也會越來越強，手機、平板、主機與PC如果使用統(tǒng)一的圖形API開發(fā)，交互起來也會更容易，這也是DX12規(guī)范傳達出的第一個關鍵更新。

作為橫跨硬件與軟件的“橋梁”，DX圖形規(guī)范理應發(fā)揮更好的銜接作用，但是之前的設計在新一代硬件上是有脫節(jié)的，這也是AMD發(fā)展Mantle優(yōu)化的原因之一，越先進的GPU所受限制也越多，發(fā)揮不出應該的效能，微軟現(xiàn)在也注意到了開發(fā)者的需求，從官方的表態(tài)來看DX12顯然也會做出改進，簡化開發(fā)，釋放GPU應用的潛能，提升游戲性能。