Corso di “Elementi di Grafica Digitale”Prof. Matjaz HmeljakAnno Accademico 2008/2009

Presentazione diMaicol Petozzi

DirectX è un set multimediale di API per lo sviluppo semplificato di videogiochi per Windows

I componenti delle librerie DirectX sono disponibili al programmatore come oggetti corrispondenti alle specifiche COM (Component Object Model)

Versioni attuali: Windows XP e precedenti: DirectX 9.0C Windows Vista: DirectX 10 (WGF 2.0) / DirectX 9.0L (WGF

1.0)

Nel 1994-95 Microsoft è sul punto di rilasciare un nuovo SO Windows 95

(con qualche problema per il futuro del suo prodotto...)

DOSPermette l’accesso diretto alla schede video, tastiera, mouse, periferiche audio e a tutte le altre parti del SO.

Windows 95Con il concetto di plug-and-play, limita l’accesso a tutti i dispositivi lavorando su un modello più standardizzato.

Il DOS sarebbe stato considerato come migliore piattaforma per la programmazione di videogiochi,

limitando il successo di Win95

Risultato:HW

DOS APP

HW

WIN

APP

1. Fine ’94: Microsoft inizia lo sviluppo da zero di un API grafica

2. Febbraio ’95: decide di acquisire British 3D RenderMorphics e la sua API

3. Settembre ‘95: risviluppa l’API acquisita e rilascia la prima versione delle DirectX (con il nome di Windows Games SDK)

1994 1995 1996(2)(1) (3)

Struttura a livelli per la grafica di Windows 95 alla sua uscita

Struttura a livelli per la grafica di Windows 95 con l’introduzione di WG SDK

OpenGL (Open Graphics Library) è una specifica che definisce un API per più linguaggi e piattaforme per scrivere applicazioni che producono computer grafica 2D e 3D

OpenGL ha un ampio ventaglio di capacità: Sviluppo di videogiochi, applicazioni CAD, CAE e realtà

virtuali Ambiente Unix:

Standard di fatto per la computer grafica 3D Retrocompatibile

OpenGL garantisce due aspetti importanti:

OpenGL è un API procedurale a basso livello Richiede al programmatore i passi precisi per disegnare

una scena▪ Al contrario, API descrittive ad alto livello richiedono una

descrizione generica della scena

Nascondere la complessità di interfacciamento con acceleratori 3D differenti

Offrendo al programmatore un API unica ed uniforme

Nascondere le capacità offerte dai diversi acceleratori 3D

Richiedendo che tutte le implementazioni supportino completamente l'insieme di funzioni

OpenGL viene arricchito dal vari pacchetti, che contengono librerie per fornire differenti funzionalità: GLU (GL Utility) contiene funzioni di più alto livello, utili ad

esempio per la creazione di sfere o altri oggetti complessi o per impostare particolari matrici di proiezione e per facilitare alcune operazioni al programma client

GLUT (GL Utility Toolkit) si tratta di un toolkit che permette di scrivere programmi completi nascondendo le differenze di implementazione tra i gestori finestre dei vari sistemi operativi. Non viene usata a livello professionale

GLUI (GL User Interface) è una libreria per l’interfaccia grafica, basata su GLUT, che fornisce controlli come buttons, checkboxes, radio buttons e spinners alle applicazioni OpenGL

IRIS GL di Silicon Graphics (SGI) Predecessore di OpenGL Inizialmente nata come libreria grafica 2D Evoluta poi in grafica 3D Utilizzata su HW dedicato (IRIS graphics workstations)

Tentativo di espansione nel mercato:

HW dedicato(IRIS graphics workstation)

HW generico(Altre piattaforme HW )

Problemi passaggio

Nasce OpenGL, risultato degli sforzi di SGI per incrementare la portabilità di IRIS GL

Risultato

Il nuovo linguaggio offre: Potenzialità di (IRIS) GL Potenzialità di essere “Open”

OpenGL Versione 1.0, 1 Giugno 1992

Con lo scopo di definire e promuovere lo standard nasce l’ARB (Architecture Review Board) Composto inizialmente da: SGI, Digital Equipment

Corporation, IBM, Intel, Microsoft Successivamente altre aziende si uniscono all’ARB SGI controllava comunque le licenze OpenGL

Adattabile a diverso HW e OS

giugno1992  

OpenGL 1.0/1

DirectX 1.0  

settembre

1995  

DirectX 2.0   giugno

1996

2.0a      DirectX

3.0  settembr

e1996

3.0a      3.0b      

DirectX 4.0      

DirectX 5.0   luglio

1997

    marzo1998   1.2

5.2   maggio1998  

DirectX 6.0   agosto

1998

    ottobre1998   1.2.1

6.1   febbraio1999  

6.1a      DirectX

7.0  settembr

e1999

7.0a      

7.1  settembr

e1999

DirectX 8.0  

novembre2000

    agosto2001   1.38.0a        

8.1  novembr

e20018.1a      8.1b      8.2   giugno2002   1.4

DirectX 9.0   dicembre2002  

    giugno2003   1.59.0a         9.0b      9.0c   agosto2004

   settembr

e2004  

OpenGL 2.0

agosto2006   2.1

DirectX 10  novembr

e2006  

    agosto2008  

OpenGL 3.0

Riprogettazione delle API

Nuove DLL più veloci: Abbandono retrocompatibilità

Windows Vista gestione parallela DirectX 10 versione ottimizzata e più performante DirectX 9.0L versione ottimizzata per il nuovo OS e

retrocompatibile

DirectInput Modifica gestione periferiche di input Programmazione più semplice

DirectSound Miglioramento qualità e gestione dell’audio

DirectPlay Tramite tag permette di giocare online con un singolo

username DirectShow

Gestione più fluida/intelligente dei flussi audio e video DirectMusic

Componente invariato Direct3D

XACT (X3DAudio)

Xinput

Game for Windows Live

Microsoft Media Foundation

Direct3D10

Cambiamenti di rilievo: Maggiori possibilità per i programmatori (Shader Model 4.0

e Geometry Shaders) Specifiche hardware fisse Prestazioni migliorate (cicli di comando ridotti per frame)

Riduzione Sovraccarico CPU:▪ Riprogettazione chiamate di drawing e cambiamento di stato▪ Riduzione dipendenza Scheda Video dalla CPU▪ Esecuzione di più funzioni con un solo comando

Insieme di istruzioni unificate (HLSL) Stream I/O (il Geometry Shader può scrivere nella memoria)

▪ Possibilità di Creare/Distruggere dati legati alla geometria della scena

Ottimizzazioni anti-aliasing e supporto alla global illumination

DirectX 9 con Shader Tradizionali DirectX 10 con Unified Shader

+Velocità +Parallelismo (DirectX 8 – Shader Model

1.0/1.1): Separare nettamente i compiti in unità di elaborazione:

Shader▪ Pixel Shader: Maggior realismo della scena (illuminazione,

texture)▪ Vertex Shader: Calcoli su poligoni ed oggetti 3D (posizione)

Miglioramento: Unified Shader

1 unità di esecuzione per tutte le istruzioni

Più unità di esecuzione, parallelismo

Unità per l’elaborazione dei vertici

Unità per l’elaborazione dei pixel

2 Tipi di unità di esecuzione statiche 1 Tipi di unità di esecuzione

intelligente

 

Versione Shader Model (Anno)1.1 (2001) 2.0 (2002) 3.0 (2004) 4.0 (2006)

Instruction SlotsVertex 128 256 512

64000Pixel 4+8 32+64 512

Constant RegistersVertex 96 256 256

16x4096Pixel 8 32 224

Temporary RegistersVertex 12 12 32

4096Pixel 2 12 32

Input RegistersVertex 16 16 16 16Pixel 2 12 32 32

Render Targets ---- 1 4 4 8Samplers ---- 8 16 16 16

TexturesVertex ---- ---- 4

128Pixel 8 16 16

Max Texture Size ---- ---- ---- 4048x4048 8096x80962D Texture Sizes ---- No No No YesInteger Operations ---- No No No YesLoad Operations ---- No No No YesSample Offsets ---- No No No Yes

Trascendental Operations

Vertex No No NoYes

Pixel No No No

Derivative Operations ---- No No Yes Yes

Flow ControlVertex ---- S S/D

DynamicPixel ---- ---- S/D

Introdotti con DirectX 10

Gestione di intere geometrie Controllo di più vertici per volta (punto, linea, triangolo) A differenza dei Vertex Shader = 1 vertice alla volta

Possibilità di creare geometrie senza passare dalla CPU

Gestione ombre-illuminazione-texture tramite GPU

Possibilità di lavorare con più elementi grafici

HLSL (High Level Shader Language) è un linguaggio sviluppato da Microsoft per la creazione di shader da usare in DirectX (Molto simile al linguaggio Cg di Nvidia)

L'HLSL permette di scrivere complessi calcoli grafici che possono essere eseguiti molto velocemente dalla GPU, e rappresenta inoltre il primo passo per una pipeline grafica completamente programmabile

Input Assembler

Pixel Shader

Output Merger

Stream Output

MEMORY VIDEO

Vertex Shader

Geometry Shader

Rasterizer

Schema Pipeline Grafica DirectX 10

Si possono inserire molti più elementi grafici nella scena, senza sovraccaricare la CPU

Risultato grazie all’introduzione dei Geometry Shader:

DirectX 9.0c

DirectX 10

DirectX 9.0c

DirectX 10

DirectX 9.0c

DirectX 10

DirectX 8.1

DirectX 10

DirectX 9.0

2007 - Tante promesse da parte di ARB Riscrittura dell’intera API Innovazioni (in ambito di videogiochi) etc ...

Stato attuale, 11 Agosto 2008 OpenGL 3.0: Espansione OpenGL 2.1 Implementazione delle sole funzionalità supportate da

DirectX 10▪ Rimozione Fixed Function Pipeline▪ etc ...

Delusione da parte dei programmatori

Promoter Membership $25,000 annually

Contributor Membership $7,500 annually

OpenGL ES (Embedded System) è un API multi piattaforma, con accesso completo a funzioni di grafica 2D e 3D su sistemi embedded (cellulari, PDA, console)

E’ un sottoinsieme di funzioni OpenGL che rappresenta un interfaccia flessibile di basso livello tra SW e acceleratori grafici

Vantaggi: Standard e royalty-free Poco spazio in memoria e Basso consumo energetico Estensibile ed in Evoluzione Facile da usare e Ben documentata

Dove trovare OpenGL ES? OpenGL ES su Symbian OS e Android OpenGL ES 1.0/2.0 e Cg(Nvidia) su Playstation 3 è una

delle API grafiche ufficiali OpenGL ES 1.1 è la libreria grafica per l’iPhone SDK OpenGL ES 2.0 è usata sulla console Pandora

Dove? Windows Vista (Windows 7 e Futura console Microsoft)

HW? Compatibilità con Schede Video DirectX 10-10.1

Quando? Durante l’anno, 2009

Novità? Shader Model 5.0 Tecnologia Tesselation: figure poligonali più dettagliate

anche se viste da vicino Gestione Applicazioni Multi-threaded (CPU multi-core) Compute Shaders HLSL Version 5.0

“OpenGL 3.0 è un solido passo nella direzione di rendere più snelle OpenGL,” Trevett – Vice President di Khronos membro Nvidia – “Ci sono elementi che sono stati pensati alla versione 3.0 e che usciranno nella versione 3.1”

Uscita OpenGL 3.1 fra qualche mese

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m/ http://www.tomshw.it/ http://www.legitreviews.com/ http://wapedia.mobi/it/ http://www.overclock3d.net/ http://scriptionary.com/blog/ http://www.levysoft.it/ http://notebookitalia.it/ http://www.hwupgrade.it/ http://opengles.altervista.org/

http://wikipedia.org/ http://www.dinoxpc.com/ http://

natonelbronx.wordpress.com/ http://www.opengl.org/ http://www.microsoft.com/ http://openskill.info/ http://www.cs.unc.edu/ http://www.programmazione.it/ http://www.webnews.it/ http://www.onehardware.it/ http://www.khronos.org/ http://www.apple.com/

“OpenGL Super Bible”, Richard S. Wright, Benjamin Lipchack