เหตุใดเราจึงมีกรอบกราฟิกเช่น OpenGL และ DirectX เมื่อเกมสามารถวาดพิกเซลได้โดยตรง

เกมและแอพพลิเคชั่นที่เน้นกราฟิกอื่น ๆ ใช้เฟรมเวิร์กเช่น OpenGL และ DirectX พวกมันต้องการคุณสมบัติเช่น pixel shader และ DX12

แต่ทำไมเราต้องใช้เฟรมเวิร์กและฟีเจอร์ GPU ทั้งหมดเมื่อเราสามารถวาดทุก ๆ พิกเซลทีละพิกเซลได้?

ขั้นแรกเกมจะต้องรวบรวมในลักษณะดังนั้นจึงถูกวาดพิกเซลโดยพิกเซล สิ่งนี้มีแนวโน้มที่จะทำให้เกมใช้งานได้ดี แต่จะเร็วกว่าและทำงานกับ GPU สี 32 บิตใด ๆ (แม้กระทั่งเก่า)

ฉันรู้ว่าเกม 3 มิติแรกถูกวาดทีละพิกเซล แต่ทำไมพวกเขาถึงไม่ทำในตอนนี้

ความเร็วเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดว่าทำไมจึงไม่ทำเช่นนี้ ในความเป็นจริงคุณสามารถทำสิ่งที่คุณเสนอถ้าคุณสร้างระบบปฏิบัติการของคุณเองมันจะช้ามากด้วยเหตุผลทางสถาปัตยกรรม ดังนั้นการสันนิษฐานว่ามันเร็วกว่านั้นมีข้อบกพร่องเล็กน้อย แม้ว่ามันจะเร็วกว่า แต่ก็มีประสิทธิภาพน้อยลงในแง่ของการพัฒนา (เช่นเพิ่มความเร็ว 1% สำหรับการทำงาน 10 เท่า)

การคัดลอกข้อมูลจาก CPU ไปยังการ์ดกราฟิกเป็นการทำงานที่ค่อนข้างช้า ยิ่งคุณคัดลอกความเร็วในการอัปเดตน้อยลงเท่าไหร่ ดังนั้นคุณควรมีข้อมูลส่วนใหญ่ใน GPU ของคุณและอัปเดตข้อมูลจำนวนเล็กน้อยเท่านั้น มีโลกที่แตกต่างระหว่างการคัดลอกมากกว่า 320x200 พิกเซลเทียบกับ 1920x1200 หรือมากกว่านั้น ดูจำนวนพิกเซลที่คุณต้องอัปเดตเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อด้านข้างโตขึ้น

ตัวอย่าง: การบอกให้ GPU ย้ายรูปภาพขนาด 10 พิกเซลนั้นถูกกว่าการคัดลอกพิกเซลแบบแมนนวลไปยังหน่วยความจำวิดีโอในตำแหน่งต่างๆ

ทำไมคุณต้องลองใช้ API เพียงเพราะมันไม่ใช่ระบบของคุณ ระบบปฏิบัติการไม่สามารถอนุญาตให้คุณทำสิ่งที่คุณต้องการด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัย ประการที่สองเพราะระบบปฏิบัติการต้องการฮาร์ดแวร์ที่เป็นนามธรรมออกไปแม้แต่ระบบปฏิบัติการกำลังพูดคุยกับคนขับรถผ่านระบบนามธรรมบางอย่างซึ่งเป็น API ถ้าคุณต้องการ

ในความเป็นจริงฉันจะให้คะแนนความเป็นไปได้ที่ระบบของคุณจะเร็วกว่านี้ถ้าคุณเพิ่งทำงานทั้งหมดด้วยตัวเองใกล้กับศูนย์ มันค่อนข้างเหมือนกับการเปรียบเทียบ C และการประกอบ แน่นอนว่าคุณสามารถเขียนชุดประกอบได้ แต่คอมไพเลอร์สมาร์ทสวยวันนี้และเพิ่มประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและดีขึ้นตลอดเวลา เป็นการยากที่จะดีขึ้นด้วยตนเองแม้ว่าคุณจะสามารถเพิ่มผลผลิตของคุณได้

PS: API ไม่ทำให้เป็นไปไม่ได้ที่จะทำการอัปเดตนี้เหมือนกับเกมเก่า ๆ มันไม่มีประสิทธิภาพแค่นั้นแหละ ไม่ใช่เพราะความคิด API แต่เป็นช่วงเวลาที่ไม่มีประสิทธิภาพ

PPS: นี่คือเหตุผลที่พวกเขากำลังจะเปิดตัว Vulkan

ทำงานกับ GPU สี 32 บิตใด ๆ (แม้กระทั่งเก่า)

บิตของประวัติศาสตร์ที่นี่: นี่เป็นวิธีที่เกมทำขึ้นบนพีซีจนกระทั่งตัวเร่งความเร็วกราฟิกเริ่มพร้อมใช้งานในช่วงกลางยุค 90 มันใช้งานได้จริงกับฮาร์ดแวร์ทั้งหมดเพราะฮาร์ดแวร์ไม่ค่อยทำอะไรเลย

ตัวเร่งความเร็วแบบกราฟิกช่วยให้การวาดภาพของพิกเซลเร็วกว่าซีพียูอย่างมากโดยใช้ฮาร์ดแวร์พิเศษและการขนาน ตัวเร่งประกอบด้วยจำนวนแกนประมวลผล พีซีตั้งโต๊ะจะมีแกนระหว่าง 1-8 คอร์ขึ้นอยู่กับอายุ การ์ดกราฟิก GTX970Ti ของฉันมีคอร์ 1664 (หนึ่งพันหกร้อยหกสิบสี่!) เห็นได้ชัดว่าการเต้นพีซีสำหรับความเร็วดิบโดยทางยาว

อย่างไรก็ตามส่วนช่วยดำเนินการไม่ได้มาตรฐานและมักจะมีเทคนิคสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์แปลก ๆ เพื่อให้บรรลุความเร็ว ในการเขียนเกมที่ไม่ได้ปรับแต่งตามยี่ห้อและรูปแบบเฉพาะของการ์ด API จะต้องมีอยู่ และนั่นคือสิ่งที่ใช้ DirectX, GL และภาษา shader ในความเป็นจริงการเขียน shaders เป็นสิ่งที่ใกล้เคียงที่สุดในการเขียนโปรแกรมที่ดึงพิกเซลโดยตรง - เพียงแค่ว่าการ์ดจะรันโปรแกรมหนึ่งพันสำเนาสำหรับคุณในแบบคู่ขนานต่อหนึ่งพิกเซล

เพียงเพื่อเพิ่มคำตอบ joojaa ของสิ่งที่จะยังคงถูกดึงพิกเซลโดยพิกเซล คุณเพียงแค่สร้างพิกเซลโดยใช้ตัวแบ่งยอด / แอสเซมเบลอร์ / แรสเตอร์เซอร์จากนั้นจึงสร้างพื้นผิวและให้แสงโดยใช้ตัวแบ่งส่วน ทั้งหมดนี้ทำในซอฟต์แวร์ใน 90's เมื่อการ์ดแสดงผลของคุณไม่ได้เป็นมากกว่าตัวสั่นและบัฟเฟอร์เฟรม แต่มันช้าเหมือนนรก ดังนั้นการคิดค้น GPU ที่ทันสมัย

คณิตศาสตร์การวาดที่เกิดขึ้นนั้นเป็นแบบเดียวกับที่มันย้อนกลับไปในสมัย ​​Doom แต่ตอนนี้มันทำงานบน ALUs หลายร้อย / พันตัวแทนที่จะเป็นแกน CPU หนึ่งกำมือ APIs แผนที่จะเป็นชุดคำสั่ง GPU ชุดเดียวกันโดยทั่วไปอยู่เบื้องหลัง พวกมันอยู่ตรงนั้นเพื่อหยุดคุณไม่ต้องเขียนชุด GPU gnarly จำนวนมากบนแพลตฟอร์มของผู้จำหน่ายหลาย ๆ ราย