DirectX 10的技术革新

Shader Model 4.0

　　DirectX 10非常明显的一个变化，就是引入了Shader Model 4.0，而Shader Model 4.0也为我们带来了一些和DirectX 9.0C所不同的特性。在DirectX 10中，微软引入了Geometry Shader，Geometry Shader可以认为是图形流水线的一大进步，GS第一次允许了GPU生成/销毁几何的图元数据，并且和流输出功能相配合，大大提高了GPU的可编程性。

统一的Shader架构

　　之前的DirectX版本，均采用分离式Shader架构，Pixel Shader搭配Vertex Shader，遗憾的是，Pixel Shader在各个方面都要落后于Vertex Shader，包括可用指令数、Shader长度、Constant Register个数等等，导致可编程性的下降。而在Shader Model 4.0中，无论是Vertex Shader、Pixel Shader还是刚刚引入的Geometry Shader，都具有完全相同的Constant/Temp Register、指令集、Shader长度，统一Shader架构的Shader，可以平等的共享这些资源，程序员在操作的时候，完全不必考虑Shader自身的限制。同时，Shader Model 4.0对可用资源进行了扩充，Temp Register从32个扩展到了4096个，而Constant Register从原来的256个扩充到了65536个。

　　更多的Render Target：图形特效的逐渐增加，对于目标的数量要求也越来越多。一般来说，RT可能需要在物件的位置、pixel等部分，绘制一切的信息。为了提高效率，不少图形卡都可以支持，在Shader执行结束后，把不同的信息，绘制到不同的RT中。DirectX 10将RT的数量从DX9的4个提高到了8个。

　　纹理阵列：包括在DirectX 9.0C中，多张纹理的切换操作，在一定程度上增加了CPU的复合，原因很简单：每次的切换都需要调用DirectX的函数，而绘制一个新纹理的物件，都需要进行这种切换操作，甚至要实现有些特殊的材质特效，可能需要进行多次切换。因此，曾经有一些游戏，将小的纹理合并到大的纹理中，通过赋予不同物件局部纹理的方式，减少纹理的切换，以提升游戏的运行效率以及CPU的占有率。这种方式的效果相当不错，但实现起来比较复杂，DirectX 9.0c对于纹理，是有一定尺寸限制的，仅为4096*4096，假如要容下更多的纹理，甚至需要增加多张大纹理的切换，造成运行效率的下降。

　　而在DirectX 10中，微软引入了新的纹理整列，DirectX 10允许图形芯片进行512张纹理的同时维护，并且，Shader可以使用新的指令来随意提取维护纹理中的任意一张，这就意味着，DirectX 10将纹理切换的工作移交给了GPU，并且，GPU进行纹理切换操作，有助于降低和存在于显存中的纹理的操作延迟。在目前的DirectX 10中，应用程序只需要赋予纹理整列中的纹理索引号，即可由GPU来为物件选择纹理。

　　DirectX 10中，每张纹理贴图的分辨率被提升到了8192*8192，每个Shader能够同时访问的数量，也增加到了128个，因此，DirectX 10中，Texture的细节精细度和多样性，都有了极大的提升。

　　绘制预测：在很多的3D场景中，有一些物体是被遮挡的，如果对这些被遮挡的部分进行渲染，是对资源的一种浪费。在NVIDIA和ATI的图形芯片中，二者通过某种算法，不对遮挡的部分进行渲染，但尽管如此，还是会浪费不少宝贵的渲染资源。而DirectX 10则引入了绘制预测，来解决这种问题。绘制预测可以一个简单物件的渲染，来判断复杂物件的部分是否被遮挡，用小规模的渲染来判断大规模，高复杂化的渲染，的确要划算的多。

　　流输出：流输出是DirectX 10的重要特性之一，流输出允许GPU的Vertex Shader或者是Geometry Shader直接向显存中写入数据，而在此之前的DX版本中，VS是只读的Shader，并不能写入。

　　批量绘制：在之前版本的DX中，一直由CPU对渲染状态进行管理，每一次的调用DX的函数，都占据了CPU的运算能力，一定程序的约束了渲染的效率。而为了让这些操作能够批量运行，DirectX 10引入了全新的State Object以及Constant Buffers。

　　State Object的作用比较简单，将之前的零散的部分，根据功能，聚合成一个，甚至几个整体，这样的话，应用程序不需要为每个部分进行DirectX函数读取，图形卡一次即能够将所有的部分全部写入。

　　而Constant Buffers则更加具有实际意义，在建模之前的准备工作中，渲染状态的设置，只是一个小部分而已，这些信息存储在GPU的Constant Register中，每个CR只能够储存4个浮点型向量。在之前的DirectX版本中，CR的数量是非常优先的，而且每次更新一个CR的数据，都必须调用DX API函数，而Constant Buffer的引入，则彻底改变了这种状况——DirectX 10的Constant Buffer可以容纳4096个Constant，只需调用一次函数即可多次，大批量更新。

HDR新的颜色格式

　　从Shader Model 3.0开始，HDR成为外界所关注焦点，HDR可以通过浮点的格式，以及颜色的格式，为光照、纹理等等运算，提供颜色范围和精度。在DirectX 10中，微软引入了两种全新的格式：R11G11B10和R9G9B9共享5。两种新的格式使纹理占用和原来完全相同的显存空间，避免了显存和带宽的消耗。当然，DirectX 10同样能够支持每个通道32bit精度的FP Texture。