DirectX10 و اهمیت آن در صنعت کامپیوتر های شخصی

[دانه کولانه]

در ابتدایی ترین سطح Directx بعنوان یك واسطه بین سخت افزار در كامپیوتر شخصی و خود ویندوز ، بخشی از API ویندوز یا واسطه برنامه نویسی برنامه های كاربردی Application Programming Interface است .

برنامه های بازی و مالتی مدیا جزء رضایت بخش ترین برنامه های كامپیوتری می باشند ، ولی متأسفانه اجرای آنها به شیوه ای مناسب همیشه آسان نیست . علت اول اینكه ساختار كامپیوترهای شخصی هرگز به منظور استفاده بعنوان پایگاهی جهت بازی كردن طراحی نگردیده است . ثانیاً ماهیت طیف گسترده كامپیوترهای شخصی به معنای آن است كه دستگاه یك نفر می تواند بسیار متفاوت با دستگاه دیگری باشد . لذا در حالیكه دستگاه های بازی همگی از سخت افزارهای مشابهی استفاده می كنند ، كامپیوترهای شخصی چنین نیستند : حیطه بسیار وسیع تفاوت های سخت افزاری می تواند دردسر بزرگی برای بازكردن این برنامه ها محسوب شود . جهت رهایی از این دردسر تا حد امكان ، مایكروسافت نیازمند معرفی استانداردی عمومی یا بهتر بگوئیم یك واسطه و میانجی عمومی بین سیستم عامل و هرگونه سخت افزار نصب شده بر روی كامپیوتر بود تا تمام برنامه های بازی و مالتی مدیا بتوانند از آن پیروی كنند . این واسطه عمومی همان Directx است ، یعنی چیزی كه می تواند مانع سردرگمی های بسیاری شود .

Directx واسطه ای است كه وظائف برنامه ریزی خاصی را بسیار ساده تر می سازد ، چه برای پدید آورنده بازی و چه برای ما كه فقط می خواهیم بنشینیم و آخرین بازی پرفروش را بازی كنیم . لیكن قبل از ینكه بتوانیم Directx و چگونگی كاركرد آن را توضیح دهیم ، لازم است به تاریخچه آن نگاهی بیندازیم . تاریخچه Directx
هر بازی نیاز به اجرای وظائف خاصی بصورت مكرر دارد . بازی نیازمند زیر نظر داشتن و كنترل داده های ورودی شما از طریق ماوس ، جوی استیك و یا یك بورد بوده و همچنین نیاز به نمایش تصاویری بر روی صفحه مانیتور و اجرای اصوات و موسیقی دارد . این تقریباً توصیف هر بازی در ساده ترین سطح آن است .
حال تصور كنید كه این امر برای برنامه نویسانی كه در ساختارهای كامپیوتر شخصی پیش از ویندوز اقدام به برنامه نویسی می كردند تا چه حد باور نكردنی و پیچیده بود .
لازم بود هر برنامه نویس روشی مختص به خود جهت خواندن كی بورد و یاحتی ردیابی اینكه آیا اصلاً جوی استیكی به سیستم متصل است یا خیر بنویسد ، چه برسد به اینكه بتوان از آن جهت باز كردن استفاده نمود . اعمال تكراری خاصی مورد نیاز بود تا بتوان حتی ساده ترین نوع تصویر را در صفحه نمایشگر نمایش داد و یا حتی صدایی ساده را اجرا نمود .
اساساً ، برنامه نویسان بازی ها در سطحی بنیادی با سخت افزار كامپیوتر كار می كنند . هنگامی كه مایكروسافت ویندوز را معرفی نمود ، جهت برقرای ثبات و موفقیت پایگاه كامپیوتر شخصی ضروری بود تا كارها قدری برای برنامه نویسان و بازیكنان ساده تر شود .
چه كسی حاضر بود زحمت نوشتن بازی برای ماشینی را بكشد كه در آن هر بار كه قصد كار بر روی بازی جدیدی را داشت ، می بایست همه چیز را از نو بنویسد ؟
ایده مایكروسافت ساده بود : كار كردن مستقیم برنامه نویسان با سخت افزار را متوقف كرده و بجای آن یك toolkit عمومی بسازد كه بتوانند آن را مورد استفاده قرار دهند . پس Directx متولد شد .

چطور كار می كند ؟
در ابتدایی ترین سطح Directx بعنوان یك واسطه بین سخت افزار در كامپیوتر شخصی و خود ویندوز ، بخشی از API ویندوز یا واسطه برنامه نویسی برنامه های كاربردی Application Programming Interface است .
برای مثال هنگامی كه نویسنده یك برنامه بازی می خواهد یك فایل صوتی اجرا شود ، صرفاً فراخوانی (call) به تابع كتابخانه (library function) صحیح می باشد . هنگامی كه بازی اجرا می شود ، عملكرد مزبور Directx API را فرا می خواند كه به نوبه خود فایل صوتی را به اجرا در می آورد . برنامه نویس به دانستن نوع كارت صدایی كه با آن سروكار دارد ، توانائی های كارت مزبور و چگونگی مكالمه با آن نیاز ندارد . ماكروسافت Directx را فراهم آورده است و سازنده كارت صدا نیز درایوی كه توان اجرای Directx را داشته باشد فراهم كرده است . برنامه نویس تقاضای صدایی كه باید اجرا شود را می نماید و صوت مزبور اجرا می شود بدون توجه به دستگاهی كه صدا بر روی آن باید اجرا شود .
از دیدگاه ما بعنوان بازیكنان نیز Directx اوضاع را بطرز غیر قابل باوری تسهیل می نماید ، حداقل بصوت تئوری . شما كارت صدای جدیدی را جایگزین كارت قدیمی تان می كنید و كارت جدید به همراه درایو می آید . دفعه بعد كه بازی مورد علاقه خود را بازی كردید ، هنوز می توانید صداها و موسیقی آن را شنیده و ناچار به انجام هیچگونه تغییرات پیكربندی پیچیده ای نمی باشید .
در ابتدا ، Directx زندگی خود را بعنوان یك Toolkit ساده آغاز نمود : سخت افزارهای اولیه محدود بوده و صرفاًَ گرافیكی بسیار ابتدایی مورد نیاز بود . با تكامل نرم افزارها و سخت افزارها از نظر پیچیدگی ، Directx نیز تكامل یافت .
اكنون Directx بسیار بیشتر از یك Toolkit گرافیكی بوده و اصطلاح مزبور ، در بر گیرنده گزیده گسترده ای از روتین ها می باشد . برای مثال روتین DirectInput می تواند با همه گونه ابزار ورودی از ماوس دو دكمه ای گرفته تا جوی استیك های پیچیده مخصوص عملیات پرواز سروكار داشته باشد و سایر بخش ها شامل DirectSound برای ابزارهای صوتی است و DirectPlay كه یك Toolkit برای بازی های چند بازیكنی Online فراهم آورده است .

نسخه های Directx
نسخه فعلی Directx در زمان نوشتن این مقاله Directx ۹.۰c است . این واسطه بر روی كلیه نسخ ویندوز از ویندوز ۹۸ گرفته تا ویندوز سرور ۲۰۰۳ به همراه كلیه نسخ فی مابین آن ها اجرا می گردد . لیكن این Toolkit بر روی ویندوز ۹۵ اجرا نمی شود : اگر دستگاهی دارید كه روی آن ویندوز ۹۵ نصب شده است ، ناچارید به استفاده از نسخه قدیمی تر و كم توان تر ۸.۰a می باشید . ویندوز NT۴ نیز نیازمند نسخه خاص خودش است كه در این مورد خاص Directx ۳.۰a است .
با این همه نسخ متفاوت Directx كه طی سنوات متمادی در دسترس قرار گرفته است ، ردیابی نسخه هایی كه به آن ها نیاز دارید مشكل و مشكل ترمی شود . در تمام موارد به جز موارد بسیار نادر ، كلیه نسخ Directx قابلیت سازگاری با نسخ قدیمی تر را نیز دارند . یعنی بازی هایی كه می گویند نیازمند Directx ۷ هستند ، به راحتی با نسخه های جدید تر نیز اجرا خواهند گردید ، ولی با نسخ قدیمی تر خیر . بسیاری از عناوین جدید بازی ها بطور دقیق اعلام می نمایند كه نیازمند Directx ۹ بوده و بدون نصب دقیقاً آخرین نسخه آن ، اجرا نخواهد گردید . این امر بخاطر آن است كه بازی های مزبور از ویژگی های جدیدی كه با این نسخه معرفی گردیده است ، استفاده می نمایند . البته دیده شده كه برنامه نویسان تنبل نیز گاهی آخرین نسخه Directx را بعنوان نسخه مورد نیاز بازی خود معرفی می كنند ، در حالیكه بازی مورد بحث از هیچ كدام از موارد تقویت یافته جدید استفاده نمی كند . لیكن بطور كلی ، اگر عنوان یك بازی به نسخه ای از Directx به اینصورت پیوند خورده باشد ، قبل از اینكه بتوانید بازی كنید ، لازم است Directx خود را ارتقاء دهید .
اصلاحات انجام گرفته در ریشه كد Directx بدین معناست كه ممكن است حتی در بعضی از بازی ها بهبودهایی را پس از ارتقاء به آخرین نسخه ساخته شده از Directx ، مشاهده نمایید . دان لود و نصب Directx نیز نباید چندان پیچیده باشد .

ارتقاء Directx
كلیه نسخ قابل دسترس ویندوز به هرماه شكلی از Directx بعنوان جزئی از هسته (core) سیستم ، كه قابل حذف نمی باشد می آیند .
لیكن بسیاری از بازی های جدید نیازمند آخرین نسخه Directx جهت اجرای كامل و یا اصولاً هر گونه اجرایی می باشند .
عموماً بهترین محل جهت نصب آخرین نسخه Directx ، بخش اختصاص یافته به آن در سایت اینترنتی مایكروسافت می باشد كه در آدرس www.microsoft.com/windows/directx یافت می شود . در هنگام چاپ این مقاله ، آخرین نسخه در دسترس برای دان لود عمومی نسخه Directx.۹.۰c بود . می توانید یك installer ساده را دان لود كنید كه هنگام نصب به نوبه خود آن اجرایی كه سیستم جهت ارتقاء نیاز دارد را دان لود می نماید و یا بسته نرم افزاری توزیع شده را بطور كامل جهت نصب Offline بعدی دان لود نمائید .
منبع خوب دیگر برای Directx خود بازی ها هستند . اگر بازی به نسخه خاصی از Directx نیاز داشته باشد ، نسخه مزبور روی CD نصب بازی خواهد بود و ممكن است حتی بطور خودكار توسط Installer بازی روی سیستم نصب گردد .

تشخیص علت مشكلات
تشخیص علت مشكلات نصب Directx می تواند مشكل ساز باشد ، بخصوص اگر ندانید كدامیك از اجزاء آن سبب از كار افتاده بازی جدیدی شده است كه به تازگی خریداری نموده اید .
خوشبختانه ، مایكروسافت یوتیلیتی مفید بنام Directx Diagnostic Tool را فراهم كرده ، هر چند كه آن را مشخص نساخته است . این ابزار را در هیچ نسخه ای از ویندوز در منوی Start نمی توانید بیابید ، و هر نسخه ویندوز نیز ابزار مزبور را در جایی متفاوت با سایر ویندوزها نصب كرده است .


راحت ترین راه استفاده از این ابزار چنین است كه كادر محاوره RUN را در منوی Start باز و در آن dxdiag را تایپ و سپس روی OK كلیك كنید . هنگامی كه این برنامه برای اولین بار بارگذاری می شود ، چند ثانیه ای طول می كشد تا نسخه نصب شده Directx را بررسی كرده و مشكل را بیابد .
ابتدا برگه Directx File اطلاعاتی راجع به هر یك از فایل هایی كه نسخه نصب شده مورد استفاده قرار می دهد را نشان می دهد .
بخش Notes در ذیل برگه مزبور نیز ارزش بررسی را دارد ، زیرا فایل های مفقودی یا معیوب در اینجا علامتگذاری می گردند .


برگه هایی كه علامت های Display ، Music ، Input و Network را دارند ، همگی با مناطق خاص همنام خود در Directx مرتبط می باشند و بجز برگه Input ابزارهایی را جهت آزمایش عملكرد صحیح برروی سخت افزار دستگاه در اختیارتان می گذارند . نهایتاً برگه Move Help روشی مفید جهت شروع Directx Troubleshooter را فراهم می آورد كه ابزار حل مشكل خط ساده مایكرو سافت برای بسیاری از موارد معمول و عمومی Directx می باشد .

[دانه کولانه]

نگاهی به DirectX 10

این روز ها زمزمه های زیادی از DirectX10 شنیده می شود و سوالات زیادی در این رابطه مطرح گردیده است. بخصوص سوالاتی در این رابطه که آیا DirectX10 فقط برای ویندوز ویستا طراحی شده است و تا زمانی که ما مجبور به استفاده از XP باشیم، نمی توانیم از آن استفاده کنیم و اینکه چه برتری هایی نسبت به نسخه قبلی دارد؟


شاید با مقایسه تصویر های زیر در بازی Flight Simulator X شرکت مایکروسافت، کمی به تفاوت آنها پی ببرید:

جهت بررسی موضوع و پاسخ به چنین سوالاتی، تا جایی که در سایت های مختلف مربوط به این موضوع، جستجو نمودیم، باید بگوییم که بله! و شاید دلیل آن این باشد که در ویندوز ویستا، معماری درایوری کاملا جدیدی عرضه شده است که توسط آن امکان استفاده از DirectX10 و فواید مربوط به آن برای طراحی بازی ها به وجود آمده است و همین دلیل اصلی ، در ساختار و اعماق سیستم عامل ویستا گنجانده شده و از این جهت، ویندوز های قدیمی تر فاقد چنین امتیازی هستند. پس بر اساس اطلاعات موجود، نتیجه می گیریم که نسخه ای از DirectX10 برای ویندوز XP وجود نخواهد داشت.


البته این امکان وجود دارد که DirectX 9.L به عنوان بخش گسترش یافته ای برای XP در نظر گرفته شده باشد. اما بطور قطع DirectX10 فقط برای ویستا طراحی شده است.


بنا به گفته ای مایکروسافت و طراحان بازی های مبتنی بر DirectX 9، این بازی ها در ویستا کمی سریعتر کار می کنند که البته Benchmark ها و نسخه های در دسترس ویستا این مسئله را هنوز تایید نمی کنند. البته این مسئله می تواند با ارئه نسخه های جدید تر ویستا تغییر بیابد. یکی از مسائل دیگر این است که ویستا از OpenGL پشتیبانی نمی کند.


حال ببینیم که این نسخه چه برتری هایی نسبت به نسخه های قبل خود دارد؟ بنا به گفته های مایکروسافت، یکی از فواید DirectX10 این است که گرافیک آن حدود 8 برابر روانتر و سریعتر نسبت به DirectX9 اجرا می شود. البته یادمان نرود که حدود 4 سال از اولین تاریخ پیدایش DirectX9 می گذرد. این مسئله با توجه به کنترل و ارتباط مستقیم کارت گرافیکی و توسط برداشتن محدودیت هایی که در DirectX9 به علت ساختار آن قابل رفع نبود، امکان پذیر شده است. علاوه بر مطلب گفته شده، DirectX10 امکان Geometric-Shader و Model Shader 4.0 را فراهم ساخته و درون خود مدیریتی برای Texture ها فراهم ساخته است. همچنین از حافظه کارت گرافیکی بهتر استفاده شده و روند های بسیاری می توانند در آن واحد به CPU دسترسی پیدا کنند. در واقع باید گفت CPU در DirectX10 فشار کمتری را تحمل می کند و در هنگام نیاز با توجه به قابلیت ها و مدیریت DirectX10 ، می تواند با توان لازم، مشغول کار اصلی خود شود، یعنی: محاسبه گرافیک.


درهمین زمینه باید گفت، تصاویر بازی هایی مانند Fligh SimulatorX و Crysis ، تحت ویندوز ویستا و تحت DirectX10 ، بسیار شفاف تر از اجرا در ویندوز XP خواهند بود. خود سازندگان بازی Crysis اعلام کرده اند که توسط امکانات توسعه یافته DirectX10 ، بازی آنها نه تنها زیبا تر جلوه می کند، بلکه درخواست های کمتری را نیز از سیستم طلب می نماید، چراکه یک پردازنده گرافیک مبتنی بر DirectX10 می تواند بیشتر کار را بر عهده بگیرد.


در این میان باید واقع بین بود و به همین دلیل هم پیش بینی می شود، بازی های مربوط به DirectX10 در سریع ترین حالت، در اواخر سال 2007 و اوایل 2008 عرضه شوند. زیرا اگرچه تصمیم در مورد استفاده از کدام تکنولووی در ساخت یک بازی به سرعت انجام می پذیرد، اما ساخت آن زمان زیادی را در بر خواهد گرفت.


در عین حال هدف اصلی مایکروسافت با DirectX10 ، علاقمندان به بازی های کامپیوتری است و این هدف توسط ویندوز ویستا عملی خواهد شد. به عبارتی علاقمندان به بازی های کامپیوتری، جزو آن گروهی قرار می گیرند که به علت سود سرشار این رشته از صنعت کامپیوتر، مایکروسافت توجه خاصی را به آنها مبذول نموده و تلاش مایکروسافت در زمینه ارائه DirectX10 برای ویستا و همچنین کنسول های بازی خود، مبین این نظر و توجه خاص می باشد. البته در این زمینه شرکت های سازنده سخت افزار و بازی ها نیز به سود کافی و سرشار خواهند رسید.


مایکروسافت معتقد است، کامپیوتر ها علاوه بر کارکرد های متعارف خود که با ویستا توسعه خواهد یافت ، قرار است با Vista تبدیل به یک پلتفرم حقیقی برای بازی ها شوند. در این چارچوب، یک لوگو با نام Game For Windows نیز وجود دارد که مدتی است بر روی جعبه های مربوط به بازی های بسیاری که در ویندوز ویستا قابل اجرا هستند، وجود دارد. از اولین نوع این بازی ها می توان به Company of Heroes و Flight Simulator X اشاره کرد.


نویسنده : بنیامین اسدی
www.irancg.com

[دانه کولانه]

ناگفته هاي ‏DirectX10‎‏ از ديدگاه سخت افزاري



DirectX10‎ وWindows Graphic Foundation 2.0 ‎ اسامي هستند كه ميتوانند انقلاب جديدي را در گرافيك هاي سه بعدي و بازي هاي ‏پيشرفته كامپيوتري نويد دهند. هنگام عرضه Windows Vista‏ در ابتداي سال جاري ميلادي ما شاهد حضور ‏API‏ جديد شركت ‏Microsoft‏ يعني DirectX 10‎‏ بوديم كه استانداردهاي موجود براي پردازش سه بعدي و تجربه چند رسانه اي كاربران را به سطح جديدي ارتقأ ‏داده است.هرچند زمان زيادي از معرفي ‏DirectX 10‎‏ مي گذرد، اما ناگفته هاي زيادي در رابطه با اين ‏API‏ بنيادي وجود دارد كه ‏در اين مقاله به بررسي آنها پرداخته شده است.



حافظه مجازي در ‏DirectX 10‎

API‏ يا واسط نرم افزاري ‏DirectX‏ از مجموعه اي از اينترفيس ها تشكيل شده است كه مشخص ميكنند توسعه دهندگان ‏بازي ها و نرم افزارهاي مختلف چگونه بايد با سخت افزار به صحبت بپردازند. نوشتن يك برنامه براي يك ‏API‏ استاندارد بسيار ‏ساده تر از نوشتن و بهينه سازي همان برنامه براي اجرا بر روي سخت افزارهاي خاص است. به منظور هرچه يكپارچه تر كردن ‏سخت افزار و نرم افزار، مايكروسافت يك بازنگري كلي را بر روي ‏DirectX‏ اعمال كرده است. از آنجايي كه اين ‏API‏ در طول ‏زمان حياط ‏Windows Vista‏ به عنوان پايه و اساس توسعه و اجراي هر نرم افزار و يا سخت افزار جديدي مورد استفاده قرار ‏خواهد گرفت، ‏Microsoft‏ سعي كرده است با ارايه برخي از مشخصات پيشرو و كاملا جديد و علاوه بر آن ساده سازي اين ‏API‏ به برنامه نويسان امكان دهد تا با سرعت و سهولت بتوانند با دريافت حداكثر كارايي از سخت افزارهاي ‏PC‏ ،نرم افزارها و ‏بازي هايي با كيفيت و كارايي بالا را طراحي كنند.‏

Direct3D‏ قسمتي از ‏DirectX‏ است كه مستقيما بر اجرا و عملكردهاي نرم افزارهاي سه بعدي نظارت دارد. در حقيقت ‏مهمترين بخش ‏DirectX‏ ، ‏Direct3D‏ است. بزرگترين تحولات صورت گرفته در ‏DirectX10‎‏ نيز مستقيما به ‏Direct3D‏ مربوط مي ‏شود. ‏Direct3D10‎‏ با يكپارچه كردن دستورالعمل ها و استاندارد نمودن مشخصات سايه زن هاي قابل برنامه نويسي، برنامه ‏نويسان را از شر سايه زن هايي كه هر سازنده به صورت اختصاصي طراحي و روانه بازار ميكرد رها ميسازد. بعلاوه مايكروسافت ‏در مدل درايورهاي مربوط به كارت هاي گرافيك و نمايشگرها نيز تجديد نظر كرده است.

به اين خاطر كه در Windows Vista‏ تمام دسك تاپ به صورت سه بعدي به نمايش در مي آيد، كارت گرافيك ديگر تنها براي بازي كردن مورد ‏استفاده قرار نمي گيرد. هنگامي كه شما يك صفحه نمايش سه بعدي داريد و هر برنامه را در صفحه سه بعدي مربوط به ‏خودش اجرا مي كنيد، درايورها كارت گرافيك بايد به اندازه كافي با ثبات و انعطاف پذير باشد تا بتواند نقش پردازنده گرافيكي را ‏افزايش دهد. به همين منظور مايكروسافت تصميم گرفته است تا درايورها را به دو بخش مجزا تقسيم نمايد. يك بخش براي ‏اجراي دسك تاپ و بخش ديگر براي اجراي نرم افزارها و بازي هاي سه بعدي. اين تقسيم بندي براي افزايش ثبات زير ‏سيستم گرافيكي طراحي شده است و به سيستم عامل امكان ميدهد حتي در صورتي كه يك برنامه كاربردي و يا بازي سه ‏بعدي به علت خطاهاي نرم افزاري و يا سخت افزاري متوقف ميشود، همچنان و با وجود يك دسك تاپ كاملا سه بعدي قابل ‏استفاده و با ثبات باقي بماند. وجود چنين نوآوري هايي همچنين به اين معني است كه مايكروسافت ‏DirectX10‎‏ را براي ‏Windows XP‏ ارايه نخواهد كرد، به خاطر اينكه بسياري از پيشرفت هاي صورت گرفته در ‏Direct3D10‎‏ مستقيما به مشخصات ‏مدل جديد درايور كارت گرافيك ‏Windows Vista‏ نياز خواهد داشت.‏

استفاده وسيع تر از توانايي هاي كارت گرافيكي براي اجراي كاربردهاي مختلف، نياز به اختصاص منابع سيستمي بيشتر از ‏سوي سيستم عامل به آن را دارد. سيستم عامل بايد به كاربردها امكان دهد تا بتوانند سخت افزار را به نحو موثرتري به ‏اشتراك بگذارند. بزرگترين تغيير در اين زمينه در ‏Windows Vista‏ تكنولوژيي است كه با نام ‏Virtualized Memory‏ و يا حافظه ‏مجازي شناخته مي شود. از اين پس كارت گرافيك فضاي حافظه اختصاصي خود را در حافظه سيستم خواهد داشت. اين ‏حافظه اختصاصي ميتواند براي ذخيره داده هايي كه داراي اندازه بزرگتر از حافظه محلي كارت گرافيك هستند مورد استفاده ‏قرار گيرد. هم اكنون كارت هاي گرافيكي گران قيمت و سطح بالا معمولا با حافظه هايي به ميزان 256 يا 512 مگابايت عرضه ‏ميشوند. اما بازي ها ميتوانند به سادگي تمامي حافظه موجود را براي ذخيره قطعات بسيار بزرگ داده، مانند بافت هاي با ‏وضوح بسيار بالا، مورد استفاده قرار دهند. ‏

تصویری ساخته شده توسط Unreal Engine 3 برپایه DirectX 10

مدير عامل شركت ‏Epic Games‏ كه به تازگي موتور بسيار قدرتمند ‏Unreal Engine 3.0 ‎‏ را معرفي كرده و در حال توسعه ‏عناوين معروفي چون ‏UT2007‎‏ و ‏Gears Of War‏ ميباشد، در اين باره ميگويد: ‏

‏«تكنولوژي هايي مانند بافت گذاري مجازي ‏‎(Virtual Texturing)‎‏ ميتواند گلوگاه هاي مرتبط با اندازه بافت ها را در حافظه هاي ‏گرافيكي بر طرف نمايد. اندازه بافت هايي را كه ما در ‏DirectX9.0‎‏ ميتوانستيم با حفظ كارايي كامل استفاده كنيم به وسيله ‏حجم حافظه محلي كارت گرافيكي محدود شده بود، اما در ‏DirectX10‎‏ حجم آنها تنها توسط اندازه حافظه سيستم محدود ‏خواهد شد. او توضيح ميدهد كه با در اختيار داشتن چنين امكاناتي، سطح استفاده از بافت ها در بازي ها و نرم افزارهاي سه ‏بعدي بين 2 تا 4 برابر افزايش خواهد يافت كه اين براي كساني كه از موتور ‏Unreal Engine 3.0‎‏ براي توسعه بازي هاي خود ‏استفاده ميكنند بسيار عالي است. هرجا كه طراح بخواهد ميتواند از بافت هايي با كيفيت و وضوح بالا، براي مثال در وضوح ‏‎2048x2048‎‏ پيكسل، استفاده كند و سپس آنها را براي اجرا بر روي سيستم هاي با قدرت پايين تر به اندازه هاي كوچكتري ‏مقياس دهي كند.»‏

كارت هاي گرافيكي براي تطابق با استدانداردهاي ‏DirectX 10‎‏ و افزايش كارايي نياز به رعايت نكات دقيقي دارند. كارت هاي ‏گرافيك بايد داراي مجموعه كاملي از مشخصات باشند تا بتوانند تاييديه هاي ‏DirectX 10‎‏ را بدست آورند. البته اين استاندارها ‏به طور كامل با آنچه كه در نسل فعلي كارت هاي گرافيكي شاهد ان هستيم متفاوت نخواهند بود. براي مثال كارت هايي كه از ‏DirectX 9.0c‏ و يا سايه زن هاي نسخه 2 پشتيباني كنند ميتوانند از بسياري از توابع موجود در ‏DirectX 10‎‏ نيز پشتيباني كنند. ‏اما ‏Microsoft‏ مشخصه هاي كاملا دقيقي را اعلام كرده است تا سازندگان مختلف پردازنده هاي گرافيكي مجبور به ساخت ‏سخت افزارهاي سازگار با يكديگر شوند. براي مثال تفاوت هاي موجود در واحد هاي مميز شناور پردازنده هاي گرافيكي ‏مختلف شركت هاي ‏ATI‏ و ‏nVIDIA‏ توسعه دهندگان بازي را براي سازگار كردن موتور بازي با هر دو نوع پردازنده گرافيكي تحت ‏فشار قرار ميداد، اما مشخصه هاي تعريف شده در ‏DirectX 10‎‏ كمك بزرگي به حذف اينگونه ناسازگاري ها در سخت افزارهاي ‏مختلف و در نتيجه كاهش هزينه و زمان توسعه نرم افزار براي كار با آنها خواهد كرد.


ديگر ويژگي هاي ‏DirectX10‎

مايكروسافت مشخصه هاي لازم براي طراحي پردازنده هاي سازگار با ‏Direct3D 10‎‏ را سريع اعلام كرد و تا سازندگان پردازنده ‏هاي گرافيك بتوانند هرچه زودتر كارت هاي گرافيكي مطابق با آن را ارائه دهند. با توجه به نكات گفته شده توسعه دهندگان نرم ‏افزار ديگر مجبور نخواهند بود تا هنگام عرضه هر پردازنده گرافيكي جديدي، محصولات خود را با آن منطبق كنند. طبق گفته ‏هاي مايكروسافت تنها هنگام ارايه ‏DirectX 11‎‏ آنها نياز به ايجاد تغييرات در نرم افزارهاي خود را خواهند داشت و تا پيش از آن ‏هر نرم افزاري كه براي كار با ‏DirectX 10‎‏ طراحي شده باشد ميتواند بدون اعمال هيچگونه تغييري از تمامي مشخصه هاي آن ‏پشتيباني نمايد. البته شايد هرگز نتوان جلوي نوشتن كدهاي بهينه شده براي يك پردازنده گرافيكي خاص را گرفت و ممكن ‏است همچنان شاهد مشخصه هاي اضافي عرضه شده از طرف شركتهاي مخلف سازنده سخت افزار باشيم كه توسعه ‏دهندگان مختلف ممكن است تمايل به پشتيباني از آنها را داشته باشند. اما بي شك نسل آينده نرم افزارها و سخت ‏افزارهاي سه بعدي بيش از پيش يكپارچه خواهند شد و رقابت آنها در ارائه ويژگي ها و قابليت هاي فراتر از ملزومات ‏DirectX10‎‏ خواهد بود. ‏

طبق اظهارات ‏Microsoft، ‏DirectX10‎‏ ميتواند با مديريت هوشمندتر منابع، افزايش بازده ‏API‏ و انتقال بيشتر بار كاري از ‏CPU‏ ‏به پردازنده گرافيك، كارايي را در بازي هاي مختلف از 6 تا 8 برابر افزايش دهد. البته اين امر اندكي اغراق آميز به نظر ميرسد ‏اما مسلما شاهد افزايش زيادي در كارايي خواهيم بود.‏‎ ‎براي اين منظورDirectX 10‎‏ و معماري خط لوله هاي پردازشي در داخل ‏پردازنده گرافيك براي به حداقل رساندن بار كاري بر روي ‏CPU‏ و زير سيستم حافظه، مجددا از ابتدا طراحي شده اند. مهمترين ‏موضوعي كه در اين زمينه مد نظر طراحان قرار داشته است، افزيش كارهايي بوده كه پردازنده گرافيكي قادر است بدون نياز به ‏گفتگو با ‏CPU‏ انجام دهد. به همين دليل هنگامي كه نياز به استفاده از ‏CPU‏ داشته باشيم، خواهيم توانست به شكلي بسيار ‏سريع و موثر از آن استفاده كنيم. ‏

در ادامه مواردي را كه سبب افزايش كارايي هنگام استفاده از ‏DirectX 10‎‏ ميشود را ذكر ميكنيم:‏

• با استفاده از بافرهاي جديد براي مقادير، بازده عملياتي سايه زن ها هنگام ارسال و دريافت داده هاي مورد نياز ‏مانند مكان نورها، مشخصات مواد و غيره، افزايش خواهد يافت. علاوه بر اين با حذف داده هاي زايد، حجم عظيمي ‏از نقل انتقال هاي موجود بين ‏API‏ و درايور حذف خواهد گرديد. اين امر به ميزان قابل توجهي باعث كاهش فراخوان ‏داده ها توسط ‏API‏ و از بين بردن بار اضافي بر روي پهناي باند حافظه شده و اجازه خواهد داد تا اعمالي كه قبلا نياز ‏به گفتگو ميان ‏API‏ و درايور داشتند، در سطح درايور انجام شوند.‏

• با استفاده از آرايه هاي جديد بافت گذاري، پردازنده گرافيك خواهد توانست تا به طور شناور موارد استفاده از بافت را ‏تغيير داده و بدون نياز به فراخواني و يا ذخيره، آن را مجددا مورد استفاده قرار دهد.‏

• با بررسي داده هاي مربوط به هر فريم، داده هاي نالازم بدون هيچ فعل و انفعالي با پردازنده حذف خواهد شد. ‏تكنيك فوق از تكنيك هاي بررسي مختصات عمق به صورت سلسله مراتبي براي تشخيص و حذف اشيايي كه ‏توسط اشيا ديگر پوشانده شده و قابل ديد نيستند استفاده مينمايد. اين تكنيك قبلا نيز در پردازنده هاي گرافيكي ‏مختلف مورد استفاده قرار گرفته بود اما مهمترين تفاوت تكنيك فوق با تكنيك هاي قبلي، بررسي اطلاعات فريم ‏قبلي براي يافت و حذف اين اشيا است كه نياز به محاسبات جداگانه براي هر فريم را از بين برده و سربار عمليات را ‏تا حد زيادي كاهش ميدهد.‏

• Direct3D 10‎‏ داراي مشخصات منحصر به فردي است كه به كاربردها اجازه ميدهد آن را با توجه به نياز خود تنظيم و ‏بهينه كرده و در نتيجه كارايي را در تمام شرايط در سطح بالايي نگه دارند.‏

• با پشتيباني از سايه زن هاي نسخه 4 ‏‎(Shader Model 4.0)‎، پردازنده گرافيكي قادرخواهد بود تا تعداد بسيار ‏بيشتري از دستورالعمل ها را در هر سيكل كلاك انجام دهد. علاوه بر اين با استفاده از تعداد زيادي دستور العمل ‏جديد ميتوان كار بسيار بيشتري را از ‏CPU‏ به پردازنده گرافيكي منتقل كرد. در جدول زير ميتوانيد تفاوت هاي موجود ‏ميان نسخه هاي قبلي سايه زن ها را با سايه زن هاي جديد نسخه 4 مشاهده كنيد:

جدول مقایسه Shader Model های نسخه 1 الی 4

سايه زن هندسي در ‏DirectX 10‎

Direct3D 10‎‏ يك مرحله سايه زن جديد را به خط لوله هاي گرافيكي اضافه كرده است. سايه زن هندسي (‏Geometric ‎Shader‏) واحد جديدي است كه ميان سايه زن راس ‏‎(Vertex Shader)‎‏ و سايه زن پيكسل ‏‎(Pixel Shader)‎‏ واقع شده است. يك ‏سايه زن راس سنتي تنها قادر به دريافت يك ورودي است و در نتيجه ميتواند تنها يك خروجي را ايجاد كند. توليد و يا حذف ‏مثلث ها براي سايه زن راس غير ممكن است زيرا اين سايه زن هميشه مجبور به توليد خروجي در ازاي هر ورودي دريافت ‏شده ميباشد. سايه زن هندسي به نرم افزار اجازه ميدهد تا به تمامي مختصات هندسي قبلي، خطوط، مثلث ها و نقاط در ‏واحد هاي مجاور هم دسترسي داشته باشد. اين سايه زن قادر است تا تغييراتي را در قطعات پيشين اعمال كرده و مثلث ها و ‏نقاط جديدي را قبل از ارسال اشياي مختلف صحنه به سايه زن پيكسل به آنها اضافه يا حذف نمايد.

علاوه بر اين سايه زن ‏هندسي قادر است تا نتايج محاسباتي را مستقيما به حافظه ارسال نموده و به آنها اجازه دهد تا در صورت نياز بدون دخالت ‏CPU‏ به جريان پردازش بازگردند. اين تغييرات اجازه خواهد داد تا جلوه هايي مانند ذرات، دود و يا انفجارها كه هميشه توسط ‏CPU‏ شبيه سازي ميشدند توسط پردازنده گرافيكي پردازش شوند. همچنين بازي ها ميتوانند از سايه زن هندسي در تركيب با ‏آرايه بافت ها براي شتاب دهي افكت هايي مانند ‏Cube Mapping‏ استفاده كنند. بازي ها از ‏Cube Mapping‏ براي ايجاد ‏انعكاس محيط اطراف بر روي يك شي استفاده ميكنند. مثلا انعكاس تصوير محيط آشپزخانه بر روي يك قوري شفاف را در نظر ‏بگيريد، شما ميتوانيد با توجه به اجزا محيطي كه قوري داخل ان قرار دارد، تصوير انعكاسي مناسب را محاسبه كرده و سپس ‏آن را بر روي قوري پياده سازي كنيد. انجام اين عمليات با استفاده از امكانات موجود حداقل به 6 عبور ‏‎(Pass)‎‏ نياز خواهد ‏داشت، اما سايه زن هندسي ميتواند با پردازش نمودار گرافيكي، يك ‏Cube Map‏ را تنها در يك عبور پردازش نمايد.‏

در تصوير زير ميتوانيد شماتيكي از خط لوله گرافيكي ‏DirextX 10‎‏ موسوم به ‏Windows Graphics Foundation 2.0‎را ‏مشاهده كنيد كه كليه پردازنده هاي گرافيكي سازگار با آن بايد از اين ساختار تبعيت كنند.

شماتیک Windows Graphic Fundation 2.0

نویسنده: بهزاد فرخي
منبع: سخت افزار