آشنايي با DirectX و OpenGL
يك بازي كامپيوتري را روي كامپيوترتان اجرا ميكنيد. فعلاً كارت گرافيك شما روي اسلاتAGP سوار ميشود، پردازشگر سلرون داريد و ... پس از چند ماه يا چند سال كامپيوتر جديدي ميخريد. اكنون اسلات كارت گرافيكي شما PCI Express است و يك پردازشگر 64 بيتي داريد. همان بازي را روي اين كامپيوتر هم نصب و اجراميكنيد! شايد به نظر طبيعي ميآيد كه همه چيز بايد همينطور باشد. اما چگونه يك بازي روي كامپيوترهايي با تراشهها و سختافزارهاي مختلف و گاه فناوري متفاوت اجرا ميشود؟ APIهاي گرافيكي يا همان رابطهاي برنامهنويسي، بخش بزرگي از اين مشكل را حل ميكنند و امكانات گسترده ديگري را نيز در اختيار برنامهنويسان و توسعهدهندگان بازي و برنامههاي چندرسانهاي قرارميدهند. OpenGL وDirectX، دو مجموعه API گرافيكي و صوتي هستند كه براي آسانتر ساختن توسعه بازيها و نرمافزارهاي چندرسانهاي طراحي شدهاند.
API گرافيكي چيست؟
API درواقع بين برنامه و سختافزاري كه برنامه روي آن اجرا ميشود، نقش يك هماهنگكننده را دارد و مانند پلي ميان سختافزار و نرمافزار ارتباط ايجادميكند. يعني برنامهنويس كدهايي مينويسد كه دادههاي گرافيكي خود را به وسيله دستورهاي استانداردي به درايور API ميفرستد نه مستقيماً به خود سختافزار. سپس درايوري كه شركت سازنده سختافزار توليدكرده است، اين كداستاندارد توليدشده را به فرمت بومي و ويژهاي كه براي آن مدل خاص سختافزار قابل شناسايي است، ترجمه ميكند.
Microsoft DirectX
شركت مايكروسافت در سال 1995 DirectX را ساخته و توسعه دادهاست. اين نرمافزار شامل مجموعه يكپارچهاي از ابزارهاي برنامهنويسي است كه به توسعهدهندگان امكان ميدهد انواع مختلف نرمافزارهاي مالتيمديا را روي پلتفرم ويندوز توليد كنند. DirectX به برنامهاي كه بر پايه آن طراحي شده امكان ميدهد به آساني قابليتهاي سختافزار كامپيوتر را شناسايي كند و پارامترهاي برنامه را با آن هماهنگ سازد.
DirectX شامل APIهايي است كه دسترسي به بخشهاي ويژهاي از سختافزار مانند تراشههاي شتابدهنده گرافيك سهبعدي و كارت صوتي را ميسرميكند. اين APIها كنترل توابع سطح پايين، يعني نزديك به سختافزار، شامل شتابدهنده گرافيكي دو بعدي، پشتيباني از دستگاههاي ورودي مانند دسته بازي، صفحهكليد و ماوس، و كنترل ميكس و خروجي صدا را انجام ميدهند.
DirectX 7.0 در سال 1999 با شش كامپوننت عرضه شد كه عبارت بودند از: Direct3D،DirectDraw ،DirectSound ،DirectPlay ،DirectInput و DirectMusic.
در اواخر سال 2000 ميلادي، DirectX 8.0 عرضه شد كه در آن كامپوننتهاي DirectSound و DirectMusic با هم ادغام شدند و با نام كامپوننت Direct Audio معرفي شدند.
Direct3D و DirectDraw نيز با هم ادغام شدند و يك كامپوننت با نام DirectX Graphics را ساختند. DirectShow نيز به صورت يك API جداگانه پيادهسازي شد و به يكي از كامپوننتهاي DirectX تبديل گرديد.
DirectX 9.0 در ژانويه سال 2003 عرضه شد. ويژگيهاي خاص اين نسخه عبارتند از:
- قابليتهاي صوتي جديد در DirectSound
- سختافزار رندركننده ويديويي با شتاب بيشتر
- بهبود قابليت برنامهريزي گرافيكي
APIهاي همه كامپوننتهاي DirectX برپايه COM يا Component Object Model هستند. در ادامه به بررسي هفت كامپوننت DirectX 9.0 ميپردازيم كه عبارتند از: DirectDraw ،Direct3D ،DirectShow ،DirectSound ،DirectMusic ،DirectInput و DirectPlay.
1- DirectDraw
DirectDraw، كامپوننتي ويژه طراحي دوبعدي است كه به برنامهنويس اجازه ميدهد مستقيماً به حافظه كارت گرافيك دسترسي يابد، صحنهها و فريمها را با هم تركيب نمايد يا bitmapها را در آنجا ذخيره كند. همچنين، براي برنامهها امكان دسترسي به سختافزارهاي ويژه نمايش را مستقل از نوع سختافزار فراهم ميكند.
هر برنامه كاربردي DirectDraw الگوي يكساني دارد كه عبارت است از:
- ايجاد يك شي
- شروع حلقه
- انتقال به مانتيور
- پايان حلقه
- پاك كردن آن شي
منظور از واژه <يك شي> ميتواند هر تصوير دوبعدياي باشد و منظور از حلقه، حلقهاي است كه در برنامهنويسي هنگام تكرار منظم دستهاي از دادهها يا دستورها به كار ميبريم. تصوير ايجادشده پس از مدتي پاك ميشود و جاي خود را به تصوير ديگري ميدهد.
2- Direct3D
اين كامپوننت، دسترسي به توابع رندركننده گرافيك سهبعدي تعبيه شده در بيشتر كارتهاي گرافيك را فراهم ميكند. Direct3D يك API سطح پايين سهبعدي است كه به نرمافزار امكان ميدهد مستقل از سختافزار، با سختافزار شتابدهنده ارتباط برقرار كند. لايهاي كه براي توسعهدهندگان بازي و گرافيك كامپيوتري امكان طراحي و ساخت بازيها را مستقل از سختافزار كامپيوترها فراهم ميكند، لايهاي به نام
Hardware Abstraction Layer) HAL) است.
HAL با قابليتهايي كه به صورت گسترده در سختافزارهاي گرافيك سهبعدي پيادهسازي شدهاند ارتباط ايجاد ميكند و به سازندگان امكانميدهد درايورهايي را توليد كنند كه لايه HAL را به سختافزار پيوند دهد. اين كار باعث ميشود برنامههاي كاربردي Direct 3D بدون اينكه براي نوع خاصي از قطعه سختافزاري نوشته شده باشد، از ويژگيهاي بخشهاي خاص آن قطعه سختافزاري بهرهببرد. در شكل يك چگونگي ارتباط لايه HAL با سختافزار و نرمافزارهاي مرتبط نشان داده شده است.
شكل 1 - چگونگي ارتباط لايه HAL با كارت گرافيك و نرمافزارهاي مرتبط
همانگونه كه در شكل يك، نشان داده شده، نرمافزار بازي بالاترين سطح است و پس از آن كامپوننتهاي ترسيم دوبعدي و سه بعدي، يعني DirectDraw و Direct3D قرار دارند. لايه HAL يك رابط ميان كامپوننتهاي DirectX و كارت گرافيك است.
در سيستم رندر Direct3D، ساختار اشياي سهبعدي پيش از آنكه شتابدهنده سهبعدي، يك صحنه سهبعدي را رندر نمايد و آن را به مانيتور منتقل كند، به وسيله CPU پردازش ميشود. نسخه ششم كامپوننت Direct3D از قابليتهاي كارتهاي گرافيك جديدتر پشتيباني مينمايد و در هر گذر، چندين بافت را با هم رندر ميكند.
كاهش زمان رندر به استفاده از نقشه بافتها نياز دارد. اين نسخه تكنيكهايي براي افزودن جلوهاي واقعيتر به صحنههاي سه بعدي را نيز دربردارد.
مانند anistropic filtering كه عنصر عمق را به trilinear filtering و نقشه برجستهسازي ميافزايد كه موجب ايجاد شباهت بيشتر بافتها و نيز منابع نور تابيده شده بر سطوح مسطح با نمونههاي واقعي آنها ميشود.
نسخه هفتم DirectX نسبت به نسخههاي پيش از خود بيست درصد سريعتر و شامل چند ويژگي ديگر بود. مهمترين آنها پشتيباني از تغييرات شتاب سختافزاري و نوردهي (T&L) به وسيله اغلب كارتهاي گرافيك سهبعدي آنزمان به ويژه كارتهايي است كه برپايه تراشههاي nVidia Geforce 256 و S3 Savage 2000 ساخته شدهاند. از زماني كه T&L عرضه شد، وقتگيرترين وظيفه CPU هنگام اجراي بازيهاي پيشرفته به شتابدهنده سهبعدي داده شد و بخش بزرگي از ظرفيت پردازنده اصلي به كارهاي ديگر مانند هوشمصنوعي بازي اختصاص داده شد و توسعهدهندگان بازي توانستند رندر را با جزئيات بيشتر انجام دهند و جلوههاي ويژه پيچيدهتري را در بازيها بهكار ببرند.
3- DirectShow
اين كامپوننت از بسياري از فرمتهاي صوتي و ويديويي شامل AVI ،MPEG ،ASF ،WMA/WMV ،DV و MP3 و DirectX پشتيباني ميكند و روي ويندوزهاي 98، 2000، اكسپي و نرمافزار اينترنت اكسپلورر عرضه شده است.DirectShow پروسه كارهاي مالتيمديا مانند نمايش فايل ويديويي را به مجموعهاي از مراحل كه با نام
filter شناخته ميشوند تقسيم ميكند.
فيلترها تعدادي pin ورودي و خروجي دارند كه آنها را به هم متصل ميكند. طراحي كلي سازوكار اتصال به اين صورت است كه فيلترها ميتوانند به روشهاي مختلف به هم متصل شوند كه هر نوع از اين اتصالها به معني انجام دادن يك كار است و توسعهدهندگان نرمافزار ميتوانند افكتهاي خود يا فيلترهاي ديگري را به بخشي از اين گراف براي انجام كار ويژهاي بيفزايند. گراف فيلتر DirectShow به صورت گسترده در ضبط صدا و فيلم، و ويرايش آنها به كار ميرود.
شكل 2 - يك گراف فيلتر كه كار نمايش يك فايل MPEG را نشان ميدهد.
در شكل دو، يك گراف نمايش براي فايل فيلمي از نوع MPEG نشان داده شده است. برنامههاي كاربردي DirectShow، براي پردازش دادههاي مالتيمديا، از اين گراف استفاده ميكنند.
دادههاي چند رسانهاي در اين گراف (در حالي كه كارها به وسيله برنامه كاربردي كنترل ميشوند) از فايل منبع به سمت مقصد كه ميتواند يك قطعه سختافزاري باشد حركت ميكنند.
ولي در برخي مواقع، برنامه كاربردي علاوه بر كنترل گراف، دريافتكننده يا فرستنده داده نيز هست.
هر گره اين گراف، همانگونه كه گفته شد، يك فيلتر است و كار ويژه خود را انجام ميدهد. فيلتر source، دادهها را از يك فايل يا URL ميخواند. فيلتر Parser، بخشهايي از دادههاي صوتي و ويديويي را به رمزگشاي مناسب ميفرستد. رمزگشاها، دادههاي صوتي و ويديويي را رمزگشايي مينمايند يا از حالت فشردگي خارج ميكنند.
فيلتر رندركننده، دادههاي دريافت شده صوتي و ويديويي از رمزگشا را پخش ميكند يا آنها را نمايش ميدهد.
4- DirectSound
اين كامپوننت همزمان با ساخت ويندوز 95، زماني كه درايورهاي صوتي از نوع VXD بودند به DirectX افزوده شد. در اين كامپوننت APIهاي ويژهاي ايجاد شد كه نويسندگان درايورهاي صوتي ميبايست آنها را به محصولات خود، كه فرمت VXD داشت، ميافزودند تا به درستي با DirectSound كار كند.
برنامههاي چندرسانهاي با اين كامپوننت به سختافزارهاي صوتي مانند كارت صوتي دسترسي پيداميكنند. از مهمترين ويژگيهاي اين API، تركيب صدا و كنترل سطح آن است.
DirectSound همچنين اجازه ميدهد چندين برنامه كاربردي، بدون پيش آوردن وقفه، همزمان به كارت صوتي دسترسي داشته باشند. ايجاد افكتهاي صوتي از ديگر تواناييهاي DirectSound است. پس از سالها توسعه، اكنون DirectSound يك API پخته و كامل است و بسياري قابليتهاي ديگر را نيز فراهم ميكند؛ مانند قابليت پخش صداهاي چند كاناله با وضوح و دقت بالا.
5- DirectMusic
تاكنون بازيهايي را تجربه كردهايد كه در تمام مدت يك مرحله، موسيقي يكنواخت و ثابتي دارند؟ بازياي را در نظر بگيريد كه برنامهنويسان آن ميخواهند يك آهنگ، در تمام مدت، در يك مرحله از آن به صدا دربيايد. با استفاده از برنامه DirectMusic Producer، آنها ميتوانند در آن مرحله براي آهنگ، يك درجه در نظر بگيرند.
اين درجه ميتواند بسته به نوع عملكرد شخصيت بازي، تغيير كند. اگر شخصيت بازي در حال راه رفتن است، آهنگ آرام و هنگامي كه با دشمن خود مبارزه ميكند، آهنگ تندتر ميشود و يا نوع آهنگ تغيير ميكند و هنگامي كه مبارزه تمام ميشود، آهنگ دوباره آرام ميشود. اين تغييرها بدون ايجاد وقفه، به صورت پويا و بدون دخالت كاربر انجام ميشود. چون براساس DirecMusic، آهنگ به صورت شناور و بدون وقفه با نواختن وارياسيونهاي مختلف با قابليت واكنش به رويدادهاي بازي توليد ميشود.
DirectMusic، با دادههاي موسيقي براساس پيامهاي حاوي اطلاعات كار ميكند. يك آهنگ ميتواند در داخل سختافزار و با نرمافزارهاي آهنگساز مانند Microsoft Synthesizer ساخته شود. DirectMusic از استانداردهايMIDI و DLS پشتيباني ميكند.
6- DirectInput
اين كامپوننت، سازوكار مشتركي را براي دسترسي به بسياري از كنترلكنندههاي بازي مانند دسته بازي، گيمپد، صفحه كليد و ماوس فراهم ميآورد. مهمترين تغييري كه هنگام عرضه DirectX8 در DirectInput ايجاد شد، آمدنaction map بود. action map از توابعي مانند راندن يك وسيله يا شليك يك گلوله (كه بهوسيله دستگاههاي ورودي ايجاد ميشود) استفاده ميكند. زماني كه يك سختافزار ورودي مانند دسته بازي را ميخريد، معمولا ًaction mapنيز براي بسياري از انواع رايج بازيها مانند شبيهساز پرواز، تيراندازي اول شخص و بازيهاي مسابقهاي در آن پيادهسازي شده است.
7- DirectPlay
اين كامپوننت امكان بازي چند نفر را در بازيهاي چندنفره فراهم ميآورد، دسترسي به سرويسهاي ارتباطي را آسان ميسازد و راهي را براي بازيها فراهم ميكند تا مستقل از پروتكل يا نوع سرويس آنلاين با يكديگر در ارتباط باشند. همچنين از پروتكلهاي ارتباطي مطمئن پشتيبانيميكند تا مانع از گم شدن دادههاي مهم بازي روي شبكه شود. در واقع DirectPlay به صورت لايهاي است كه روي پروتكلهاي معمول شبكه مانند IPX ،TCP/IP و ... قرار دارد.
در واقع يك session يا جلسه در DirectPlay يك كانال ارتباطي بين چندين كامپيوتر است. يك برنامه كاربردي پيش از آنكه بتواند با سيستمهاي ديگر ارتباط برقرار كند، بايد در يك Session يا جلسه باشد. هر جلسه تنها يك ميزبان دارد و آن برنامه كاربردياي است كه آن جلسه را ايجاد كردهاست. تنها ميزبان ميتواند ويژگيهاي يك Session را تغيير دهد.
DirectX 9.0
اين كامپوننت، آخرين نسخه DirectX تا پيش از عرضه رسمي ويندوز ويستا است. مهمترين چيزي كه همراه DirectX 9.0 عرضه شد، High-Level Shader Language) HLSL) است. زبان HLSL جايگزين زبان اسمبلي براي نوشتن pixel shaderها و vertex shaderها در DirectX است. پيش از ارائه DirectX 9.0 توسعهدهندگان بازي بايدshaderها را با استفاده از يك زبان اسمبلي سطح پايين توسعه ميدادند. HLSL با فراهمآوردن يك محيط برنامهنويسي توسعهدهنده ساده، توسعه همه بخشهاي نرمافزار مانند انيميشن و برنامهنويسي افكتها را آسان ميكند.
HLSL با همه پردازشگرهاي گرافيكي (GPU) سازگار با DirectX كار ميكند و به توسعهدهندگان امكان ميدهد افكتهاي بصري را روي گستره وسيعتري از پلتفرمها ايجاد كنند؛ بدون اينكه نياز داشته باشند به جزئيات سختافزار گرافيكي توجه كنند.
DirectX 9.0 روي ويندوز 95 نصب نميشود. چون بازيهايي كه به DirectX 9.0 نياز دارند، به كامپيوترهاي جديدتر و قويتري هم نياز دارند كه ويندوز 98 يا نسخههاي جديدتر روي آنها نصب ميشود. تاكنون نسخههاي a ،b و c از DirectX 9.0 ارائه شده است. هر نسخه جديدتر از DirectX داراي امنيت، كارايي و سيستم رفع خطاي بهتري است.
DirectX 10
دوستداران بازي بايد خوشحال باشند از اينكه بدانند شركت مايكروسافت DirectX را نيز توليد كرده است و همراه پيش توزيع Direct3D 10 عرضه خواهد شد. همچنين نرمافزارMicrosoft Windows Game Explorer نيز عرضه شده كه به برنامهنويسان و توسعهدهندگان امكان ميدهد امكانات بروزكردن خودكار (auto-updating) را به بازيهايشان بيفزايند. مايكروسافت ميخواهد DirectX 9.0 و DirectX 10 را روي ويندوز ويستا عرضه كند. به گفته Rodolph Balaz از برنامهنويسان توسعهدهنده Direct3D و OpenGL در مايكروسافت، DirectX 10 تنها با سيستمعاملهاي جديد كار خواهد كرد و در حال حاضر مايكروسافت، برن
Copyright © 2026 eLLeNow.com All Rights Reserved.
