DirectX 12新技術(shù)大猜想：此誠(chéng)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(chéng)危急存亡之秋也。——《三機(jī)演義·后出師表》

如果以后的史書這么形容DirectX 12（以下簡(jiǎn)稱DX12）面臨的形勢(shì)，有些人也許就不同意了，人家微軟在PC市場(chǎng)還是絕對(duì)主流好不好?沒(méi)錯(cuò)，PC上即便兩三年不升級(jí)DX12也沒(méi)誰(shuí)能奪得了微軟的主導(dǎo)權(quán)，但是我們把眼光放長(zhǎng)遠(yuǎn)點(diǎn)。

移動(dòng)平臺(tái)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(shí)有限;主機(jī)平臺(tái)，Xbox與PS也只能說(shuō)是平分秋色，微軟新一代Xbox One還不占上風(fēng)。就算是說(shuō)到大本營(yíng)，PC平臺(tái)也不是那么安穩(wěn)的，AMD都在PC平臺(tái)推自家的Mantle了，Valve還準(zhǔn)備用Linux平臺(tái)造PC的反，DX標(biāo)準(zhǔn)再不推陳出新，微軟真沒(méi)有危機(jī)嗎?

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

由于DirectX 12只是公開(kāi)了消息，并沒(méi)有詳細(xì)的資料，即便有，枯燥乏味的技術(shù)名詞對(duì)我們來(lái)說(shuō)也沒(méi)存在感。不過(guò)我們可以從這幾年來(lái)的發(fā)展及要求來(lái)逆向推測(cè)一下微軟的DirectX 12到底應(yīng)該在什么地方加強(qiáng)，這要比單純的技術(shù)介紹更有意義。

DirectX 12新技術(shù)大猜想

1、支持移動(dòng)GPU，軟硬件平臺(tái)大一統(tǒng)

微軟的DX規(guī)范在PC平臺(tái)是絕對(duì)的一哥，但在方興未艾的移動(dòng)市場(chǎng)上，DX并不是主流，OpenGL ES才是，包括安卓和蘋果的iOS平臺(tái)都支持這一標(biāo)準(zhǔn)，微軟在WP手機(jī)、Surface RT平板上倒是力推DX標(biāo)準(zhǔn)，但是后者的影響力太低，而且現(xiàn)在的DX11規(guī)范也沒(méi)有針對(duì)移動(dòng)平臺(tái)優(yōu)化，只能等DX12新一代標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)處理器廠商，是微軟在WP手機(jī)上的合作伙伴。聯(lián)系到這兩點(diǎn)，不難猜測(cè)微軟的DX12也準(zhǔn)備在移動(dòng)平臺(tái)發(fā)力了，兼顧PC、移動(dòng)及主機(jī)三大平臺(tái)。

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

在此之前，微軟的Xbox主機(jī)已經(jīng)采用了PC架構(gòu)，Surface Pro平板本來(lái)就是PC架構(gòu)，Surface RT及WP手機(jī)是以ARM為基礎(chǔ)的，但是現(xiàn)在有了高通，DX12顯然會(huì)支持更多的移動(dòng)GPU，大一統(tǒng)的目標(biāo)雖然還遠(yuǎn)，但現(xiàn)在正朝著這個(gè)目標(biāo)一點(diǎn)點(diǎn)前進(jìn)。

實(shí)際上就在MSDN的官方頁(yè)面上，微軟在發(fā)布公開(kāi)DX12規(guī)范之后也悄悄改變了頁(yè)面設(shè)計(jì)，增加了Xbox One的圖標(biāo)，之前是沒(méi)有的。

2、優(yōu)化硬件底層，學(xué)學(xué)Mantle亦無(wú)妨

在微軟確認(rèn)GDC大會(huì)上公開(kāi)DX12之后，大部分媒體和分析人士都認(rèn)為DX12會(huì)在硬件底層優(yōu)化下下功夫，直接點(diǎn)說(shuō)就是類似AMD的Mantke優(yōu)化那樣。實(shí)際上微軟自己也提到了這個(gè)問(wèn)題，他們?cè)诠俜焦嬷姓f(shuō)到：

“對(duì)PC游戲工業(yè)來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)層間接代價(jià)（Driver overhead）已經(jīng)成為一個(gè)令人沮喪的問(wèn)題。在桌面電腦上，它降低了游戲幀數(shù)，而在移動(dòng)系統(tǒng)上，它不僅降低了幀數(shù)，也減少了續(xù)航時(shí)間。在這堂課程上，來(lái)自AMD的Graham Sellers、Intel的Tim Foley、NVIDIA公司的Cass Everitt、John McDonald將會(huì)講解OpenGL中已把Driver overhead降低多達(dá)10倍的高級(jí)概念，這些技術(shù)適用于各個(gè)開(kāi)發(fā)商及多個(gè)平臺(tái)，他們還會(huì)現(xiàn)場(chǎng)演示實(shí)際的Demo。”

這番表態(tài)意味著微軟也認(rèn)識(shí)到了現(xiàn)在的硬件與API之間欠缺優(yōu)化，CPU導(dǎo)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(huì)上他們會(huì)討論這些問(wèn)題，新一代DX規(guī)范理應(yīng)在這個(gè)問(wèn)題上作出改進(jìn)。

不管DX的底層API是微軟自己開(kāi)發(fā)的，還是分享自AMD，這總歸是好事。此前Mantle版《男友4》的實(shí)測(cè)也證實(shí)了，Mantle優(yōu)化對(duì)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(jiǎn)單的一個(gè)API優(yōu)化就能有如此幅度的性能提升，這可比架構(gòu)升級(jí)有效多了。

AMD推出的Mantle只能由A卡玩家享受，雖然AMD保持開(kāi)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(jì)算，HSA、CUDA靠邊站?

由于設(shè)計(jì)目標(biāo)不同，GPU的并行計(jì)算能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CPU，目前桌面級(jí)的高端GPU浮點(diǎn)性能可達(dá)5000GFLOPS，是四核處理器的幾十甚至幾百倍，不玩游戲的時(shí)候，這樣強(qiáng)大的浮點(diǎn)性能就有點(diǎn)浪費(fèi)了，所以GPU通用計(jì)算也是這幾年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

DX11規(guī)范中微軟已經(jīng)加強(qiáng)了GPU通用計(jì)算的支持，不過(guò)這幾年來(lái)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(lái)越高，AMD還推出了hUMA統(tǒng)一內(nèi)存及hQ統(tǒng)一隊(duì)列等技術(shù)，并主導(dǎo)HSA基金會(huì)一同推進(jìn)GPU通用計(jì)算。Intel及NVIDIA方面也有各自的算盤，大家的目標(biāo)都是差不多的。

在這樣的情況下，微軟也要加強(qiáng)DX規(guī)范在GPU通用計(jì)算上的支持了。此前在DX10及DX11中有推Direct Compute計(jì)算，這是一種基于HLSL（用于DX的高級(jí)渲染語(yǔ)言）的運(yùn)算，AMD在《古墓麗影》中使用的TressFX特效就使用了Direct Compute技術(shù)，這種通用的技術(shù)好處之一就是不挑硬件平臺(tái)，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(dāng)然它也不會(huì)真的讓HSA、CUDA靠邊站，畢竟GPU通用計(jì)算有不同的標(biāo)準(zhǔn)，除了這些還有OpenCL之類的，大家在不同的領(lǐng)域和層面上相安無(wú)事，共同推進(jìn)GPU通用計(jì)算大目標(biāo)而已。只不過(guò)微軟主推的DX標(biāo)準(zhǔn)更容易得到AMD、NVIDIA的共同支持，對(duì)大家都更有利一些。

4、改進(jìn)紋理渲染技術(shù)，動(dòng)態(tài)紋理何如?

圖形渲染本來(lái)是DX規(guī)范中的核心，不過(guò)新的圖形技術(shù)反倒是這幾個(gè)猜想中最不明確的一個(gè)，因?yàn)镈X11之后的這幾年并沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)新出了什么3D技術(shù)，這不是說(shuō)3D技術(shù)停步不前了，只不過(guò)是沒(méi)有形成DX11中“曲面細(xì)分”那樣有代表性的升級(jí)罷了。

3D技術(shù)日新月異，但是形成規(guī)范并不是一蹴而就的事，“曲面細(xì)分”成為DX11標(biāo)準(zhǔn)之前也是經(jīng)過(guò)了多年發(fā)展的，這得有個(gè)技術(shù)成熟的過(guò)程。（這里歡迎專業(yè)3D技術(shù)人員指正，許多先進(jìn)的3D技術(shù)并不一定在媒體上經(jīng)常曝光）

從《孤島危機(jī)》及《泰坦隕落》這兩種不同的游戲來(lái)看，開(kāi)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(shí)現(xiàn)精美的畫質(zhì)都是可行的，問(wèn)題在于硬件需求及游戲速度。在這一點(diǎn)上，私以為卡馬克提出的“Mega Texture”技術(shù)是個(gè)不錯(cuò)的思路，這是一種動(dòng)態(tài)貼圖管理技術(shù)，可以讓顯卡根據(jù)畫面需要?jiǎng)討B(tài)裝載、動(dòng)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(xiàng)技術(shù)早在《DOOM》系列中就有過(guò)應(yīng)用，后來(lái)的《Rage》游戲也應(yīng)用了這個(gè)技術(shù)，雖然這款游戲在市場(chǎng)上并不算成功，不過(guò)Mega Texture在技術(shù)上還是很有啟發(fā)的。

此前在DX11.2的升級(jí)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(shù)就跟ID的Mega Texture技術(shù)有相通之處，而在DX12規(guī)范中，不管微軟會(huì)不會(huì)推出類似或者更高級(jí)的紋理技術(shù)，DX12的紋理渲染技術(shù)和性能都應(yīng)該會(huì)有提升。

DX11.2中開(kāi)始出現(xiàn)類似的貼圖技術(shù)

5、更先進(jìn)的4K、3D顯示等新技術(shù)支持

除了上面提及的幾條重大技術(shù)事項(xiàng)之外，DX12規(guī)范還應(yīng)該會(huì)照顧一下輔助性的新技術(shù)，比如4K顯示、3D立體等等，實(shí)際上之前的DX11.1升級(jí)中就涉及了3D立體顯示的問(wèn)題，而今年的廉價(jià)4K顯示器也多了起來(lái)，三星的28寸U28D590D、戴爾的P2815Q都已經(jīng)開(kāi)賣，售價(jià)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(jià)格肯定會(huì)大幅降低的，今年底就可能降至3000元內(nèi)。

總結(jié)：微軟DX大融合，多平臺(tái)并發(fā)

從DX9.0之后，每一代的DX規(guī)范升級(jí)周期大約都在4-5年之間，DX12同樣也要前瞻未來(lái)四五年的技術(shù)及市場(chǎng)，移動(dòng)平臺(tái)依然會(huì)繼續(xù)火下去，多種娛樂(lè)平臺(tái)的交互也會(huì)越來(lái)越強(qiáng)，手機(jī)、平板、主機(jī)與PC如果使用統(tǒng)一的圖形API開(kāi)發(fā)，交互起來(lái)也會(huì)更容易，這也是DX12規(guī)范傳達(dá)出的第一個(gè)關(guān)鍵更新。

作為橫跨硬件與軟件的“橋梁”，DX圖形規(guī)范理應(yīng)發(fā)揮更好的銜接作用，但是之前的設(shè)計(jì)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(jìn)的GPU所受限制也越多，發(fā)揮不出應(yīng)該的效能，微軟現(xiàn)在也注意到了開(kāi)發(fā)者的需求，從官方的表態(tài)來(lái)看DX12顯然也會(huì)做出改進(jìn)，簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)，釋放GPU應(yīng)用的潛能，提升游戲性能。