(转)OpenGL与DirectX 比较

Linux易用性差的一个重要表现是对游戏的支持性差。当然，linux也有为数众多的游戏，如纸牌，企鹅滑雪，泡泡龙，这些小游戏的可玩性绝对的windows的纸牌，扫雷之类高。
不过，我们所说的游戏是指《魔兽争霸》，《盟军敢死队》这样的大型游戏。Linux环境下缺乏这样的大型游戏，一方面是因为linux的市场占有率低，开 发商认为投入linux下的游戏成本高，难以收回；另一方面，linux不支持对于游戏来说非常重要的驱动——DirectX。
游戏驱动一般来说有两种——OpenGL和DirectX。OpenGL驱动不仅在游戏方面很重要，还在图形处理方面有举足轻重的作用。所以大家在装显卡 驱动后都可以看到OpenGL的设置选项。几乎所有的操作系统（windows，linux，MacOS）都支持OpenGL。DirectX是微软专门 为游戏设计的一套驱动（程序接口），在windows３．ｘ的代就已有了，到现在已发布了Direct9.0。在这期间，各种游戏也呈现出爆炸性增长的势 头，不能说与DirectX没有一点关系。

 

剖析OpenGL 2.0

如果说在3D API方面，OpenGL一直领先于微软的Direct3D，你同意吗？或许你在一定程度上会赞同这一说法，因为 以前许多用OpenGL做出来的游戏（比如大名鼎鼎的QuakeⅢ）画面比Direct3D游戏精美，细节也更丰富；或许你又会说最近的Direct3D 成熟了许多，已能做到相当出色的程度，不过这是最近DirectX 8.0/9.0出现后的事情了，等到新的OpenGL 2.0出现时，情况也许又会有所不同了。

OpenGL 1.X回顾

自从1991年初以来，OpenGL API就一直是专业3D制图技术中的重要组成部分，从专业的电影特效制作到游戏，在很多领域中OpenGL都大显身手，当时用的就是OpenGL 1.X标准。OpenGL是个既开放又严格的标准，它源于著名的SGI公司为其图形工作站开发的IRIS GL，在跨平台移植过程中发展成为OpenGL（Open即开放的意思）。

在计算机3D领域，OpenGL之所以能很快抛开其他竞争对手，流行开来，很大程度上是由于从一开始OpenGL就被设计成独立于硬件和操作系统的3D API。所以OpenGL本身并不拘泥于操作系统的种类，可运行在采用不同操作系统的各种计算机上，并能在网络环境下以客户/服务器模式工作，于是自然而然地OpenGL就成了专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形API。

说到OpenGL，不得不提一下管理这个API系统的ARB组织。OpenGL本是SGI开发出来的，但后来却由成立于1992年的独立财团OpenGL ARB（Architecture Review Board） 控制，ARB成员以投票方式产生标准，并制成规范文档公布，各软硬件厂商据此开发自己系统上的应用，只有通过了ARB规范的全部测试才能称为符合 OpenGL标准。由于良好的运作机制，ARB在此后积极发展OpenGL标准，他们在1995年12月批准了1.1版本；1999年5月通过1.2.1 版；目前的最新版本是2001年8月发布的1.3版。

从1.X到2.0

虽然OpenGL并非专为游戏而生，但多数人了解OpenGL却是通过游戏。在2.0版本出现以前，OpenGL在进军桌面游戏市场时遇到了相当多的麻烦，最初的阻力来自Glide。在20世纪90年代中后期，3dfx公司用在Voodoo上的Glide 3D API凭借良好的效果和执行效率，几乎把OpenGL和Direct3D都挡在了家用游戏市场的门外。后来，从DirectX 5.0 开始崛起的Direct3D，让OpenGL很是尴尬了一阵子，因为D3D中的立方体映射、硬件T&L、可编程像素等效果所构造的3D世界，一点 也不比OpenGL差。基本上，OpenGL在Windows这个主流桌面操作系统中只有QuakeⅢ、CS等几个游戏拿得出手。

当然，在OpenGL和Direct3D的发展过程中，SGI和微软这两家分别代表OpenGL和Direct3D鼻祖的厂商，曾一度试图将 OpenGL并入DirectX中，建立一个可运行于Windows之内和之外的通用API，这将让绘图的开发提升至一个共同的架构上，这就是当时“令人 神往”的“Fahrenheit”计划。但事实证明，“Fahrenheit”计划执行起来实在太困难了，微软和SGI都期望自己的API能在计划中占据 主流，两者间的矛盾始终不能调和，计划最终不了了之。之后，微软倾其所有资源，全力投入DirectX的开发，这才有了现在DirectX的辉煌局面。

自然的，与此同时ARB也未曾放松OpenGL的开发，不过前景并不乐观。最令人失望的是，这几年唯一的进展仅是如ClearCoat、Multisample等OpenGL扩展指令的推出，而并没有实质性进展，所以OpenGL 2.0的推出迫在眉睫。

 

OpenGL 2.0草案

OpenGL 2.0标准的主要制订者并非原来的SGI，而是逐渐在ARB中占据主动地位的3Dlabs。3Dlabs认为OpenGL面临的主要问题是：

1.系统和图像构架自1992年来有了重大改变，以Glide和DirectX为主的游戏3D API开始成为家用市场的主流（或者是曾经的主流），但很显然OpenGL没有跟上节奏，至始至终都未能在家用游戏市场获得足够影响力。

2.现在的显卡功能和性能已越来越先进，但OpenGL的函数却无法发挥这些优秀硬件的性能，所以说目前的OpenGL 1.X已落后于今天先进硬件的功能和性能。

3.其实OpenGL下也有好游戏，比如QuakeⅢ，但它实现和应用的复杂性却远远胜过其他3D API，所以易用性是OpenGL当前的一个大问题。

在3Dlabs的构想中，OpenGL 2.0版本的目标是：

1.将OpenGL提升到一个新的高度，像D3D那样由核心提供全部硬件功能，以配合目前的和将来的显示硬件。

2.展示下一代可编程图像硬件的图景，使用高级语言而不是汇编对显卡编程。

3.由定义良好的核心功能取代大部分扩展功能，以可编程性取代复杂性。

4.对已有程序保持相当理想的兼容性，以使老程序不经修改便能正常运行，并保持高效。

5.对不需要兼容性的场合，提供简洁干净的核心，剔除过时的函数。

6.提高动态材质等动态媒体的功能和效率，以满足对动态媒体处理的需要。

ARB接受了3Dlabs的提议，进行OpenGL 2.0架构的开发，他们也描绘出一个清楚的发展路线。OpenGL的主要且近期的目标，就在于启动并开发硬件的可编程能力，这一点恐怕是OpenGL在游戏市场对抗微软D3D的主要武器。当然，不可否认的是，OpenGL在其他地方也需要进行更新。

 

OpenGL 2.0剖析

仅仅有一个构想是不行的，OpenGL需要实实在在地摆在人们面前，才能获得足够的支持。于是借助这个构想，经过不断的改善，现在OpenGL 2.0已有了一个相当清晰的模型。

成形后的OpenGL 2.0最重要的更新是加入了可编程能力。为使其符合大部分应用程序与用户的标准，它将像以前的OpenGL 1.X一样提供一个丰富的功能集，独立于硬件并专门在OpenGL架构下使用。

兼容性

新的OpenGL 2.0标准首先要做的是与OpenGL 1.3之间的兼容性，而且应该是完整的兼容性。为了达到这一步，3Dlabs 设计的OpenGL 2.0将由OpenGL 1.3的现有功能加上与之完全兼容的新功能所组成，这样不但可保持兼容性，还能对在ARB停滞不前的时代，各家推出的各种纠缠不清的扩展指令集进行一次彻底精简。

OpenGL之所以曾经在一段时间止步不前，就是因为有了太多混乱的扩展指令集，其中许多都是为专用应用程序而设计，虽然OpenGL是个开放的世 界，但这些自家开发的指令中却包含了自己的知识产权，自然有可能出现大量纠纷，厂商们也不愿放弃自己的利益而把这些新指令编入OpenGL标准中，让大家 共享。在过去几年中，ARB就因为这样的原因，忙于理顺内部关系，无暇思考OpenGL新技术的开发，导致了OpenGL的止步不前。因此，精简扩展指令 集是必须的。

 

OpenGL 2.0的Shading语言

2002年，NVIDIA在推动交互式3D程序开发方面投入了大量精力，其中最主要的就是Cg图形语言（即“图形技术的C语言”——C for graphics， 这是NVIDIA为超越DirectX和OpenGL而开发的高级光影效果程序语言）。NVIDIA试图把这个语言递交给ARB，希望其成为OpenGL 组织认可的标准。但最终ARB采用的Shading语言却是3Dlabs的Glslang，这套语言会虚拟资源管线，由于OpenGL的内存管理还是黑箱 作业，所有事项都会自动处理。因此对大多数程序设计师来说便不用去考虑资源管理。

 

扩展性

如果只是简单的精简，必然会导致OpenGL指令的功能下降，道理很简单，因为可使用的指令集减少了。所以在精简的同时必须扩展指令的功能，也就是说为留下来的“旧”指令定义新的功能。OpenGL 2.0增加了片段处理器的能力，取代旧有的内插值顶点数据运算、像素缩放、质材存取及应用、雾化等。可编程图像格式将取代固定格式封装和解封装运算，在传送或接收像素数据时，将允许类型与格式进行任意组合。

 

可编程性

在所有这些扩展功能中，可编程性是最吸引人的。开发者们可以借助OpenGL 2.0提供的可编程能力，以丰富且常效性的功能来取代以往的复杂功能，减少对现有及未来扩展指令的需求。

最著名的可编程功能应该是可编程顶点，它允许进行随机个别顶点运算，同时也会取代部分旧有的OpenGL管线，如顶点转换、正规转换、照明、色彩强 化、材质坐标产生及转换等。与之相关的还有可编程片断处理和可编程图像格式，其中前者主要负责材质存取、插值运算与像素运算弹性，它将取代内插值顶点数据 运算。

可编程性应该算是OpenGL2.0最吸引人的地方，至少所有的扩展应用都有了一个最起码的标准，在可编程性语言下，所有的开发都变得十分简单，而不会出现以前那样因为可能出现产权纠纷，而在研发中产生混乱。

增强数据管理性能

在OpenGL中的数据类型主要有顶点数据（色彩、正规、位置、用户定义等）以及图像数据（材质、图像、像素缓冲区）。OpenGL 2.0提供了更好的数据移动和内存管理功能，加强了应用程序对数据移动的控制能力和更好的顶点处理能力，能消除为增进数据流量而产生的数据备份，大幅提升性能。

 

厂商支持情况

ARB中庞大的厂商阵营本身就是对OpenGL 2.0强力的支持，3Dlabs在最新的专业绘图卡中也肯定会加入对OpenGL 2.0标准的强力支持。

在其他厂商方面，ATI是支持OpenGL 2.0规范中比较积极的一个，伴随着RADEON 9500/9700等系列芯片的推出，ATI在专业显卡领域也有大的动作。在前面这些家用显示芯片面市3个月后，ATI公布了FireGL专业显卡，该卡搭配128MB显存，是市场上首款支持可编程浮点结构的专业3D加速卡，在它支持的API中就包括了OpenGL 2.0。FireGL有两个版本，其一是FGL 9700 Visual Processing Unit（VPU，即视觉处理器），其二是较慢版本的FGL 9500（对应RADEON 9500芯片，被成为FireGL Z1），二者都有128MB显存。

FireGL X1-128MB在去年12月已出现在市场，建议售价为795美元；FireGL Z1也于前不久上市，建议售价为595美元，据称一款256MB版的FireGL X1也将很快上市。可见，著名的显卡厂商ATI在支持OpenGL 2.0规范上是不遗余力的，这恐怕与NVIDIA的Cg被排除在规范之外不无关系。

虽然最终ARB在Shading上采用了3DLabs的设计方案，但NVIDIA渴望在ARB占据一席之地的迫切之心一目了然。不过，一对老冤家 ATI和NVIDIA在ARB的撮合下，也开始进行和OpenGL有关的技术整合。专业市场的SGI、3Dlabs及家用市场的ATI和NVIDIA都投 入到OpenGL 2.0的怀抱中，这样的阵容已足够强大了。剩下的，就看软件开发厂商们如何用好OpenGL 2.0的新特性，为我们创造出更好、更炫目的效果了。

 

DirectX和Glide API

DirectX是微软公司专门为游戏开发的API，其最大优点就是编程方便，很容易控制程序，其中包含的函数也很容易调用，但在专业性上不如 OpenGL强。DirectX从5.0版本开始逐渐成熟起来，目前已发展到9.0版，现在大部分常见的3D游戏都支持DirectX中的 Direct3D。

Glide是曾经的3D显卡霸主——3dfx为发挥自己的Voodoo芯片的强大性能而专门设计的3D API，由于专为Voodoo系列3D加速卡设计，不用考虑太多兼容性问题，因此Glide的的执行效率远比当时的OpenGL和Direct3D高，但其缺点在于只支持Voodoo系列产品。