DirectX [dɪˈrɛkt ɛks (AE) bzw. 'daɪrɛkt ɛks (BE)] ist eine Sammlung COM-basierter Programmierschnittstellen (englisch Application Programming Interface, kurz API) für multimediaintensive Anwendungen (besonders Spiele) auf der Windows-Plattform und kommt auch auf der Spielkonsole Xbox zum Einsatz.
| Microsoft DirectX
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|---|---|
| Basisdaten
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| Entwickler | Microsoft Corporation |
| Erscheinungsjahr | 30. September 1995 |
| Aktuelle Version | 12.0 ULTIMATE (für Windows 10 2004) (06.2020) |
| Betriebssystem | Windows |
| Programmiersprache | High Level Shader Language |
| Kategorie | Programmierschnittstelle |
| Lizenz | MS-EULA |
| Für Endbenutzer: www.microsoft.com/de-de/download/details.aspx?id=35 Für Entwickler: msdn.microsoft.com/directx/ |
Die DirectX-Sammlung von Software-Komponenten deckt nahezu den gesamten Multimediabereich ab. Vorrangig wird es bei der Darstellung komplexer 2D- und 3D-Grafik eingesetzt, bietet aber auch Unterstützung für Audio, diverse Eingabegeräte (zum Beispiel Maus, Joystick) und Netzwerkkommunikation.
Entwicklungsgeschichte Bearbeiten
Vorgeschichte und MS-DOS Bearbeiten
Nachdem sich seit Ende der 1980er Jahre der IBM (kompatible) PC mit dem Betriebssystem MS-DOS als „Computer für Jedermann“ durchgesetzt hatte, begann ein paar Jahre später auch der Siegeszug der grafischen Benutzeroberfläche Microsoft Windows. In den 1990ern wurden die verbreiteten Anwendungen zunehmend für Microsoft Windows portiert, und viele neue Anwendungen wurden exklusiv für Windows mithilfe der WinAPI entwickelt. Einzige Ausnahme blieben Computerspiele, die anfangs zwar vorwiegend auf den mit besseren Multimediafähigkeiten bestückten Heimcomputern erschienen, aber auch mehr und mehr auf dem PC Einzug hielten.
Windows bot zu diesem Zeitpunkt noch keine optimierten Programmier-Schnittstellen für schnelle Grafik- und Audio-Operationen, die aber für Spiele meist unabdingbar sind. Deshalb wurden Spiele meist nur für MS-DOS entwickelt. MS-DOS bot zwar auch keine speziell für Spiele entworfenen Schnittstellen, aber es erlaubte die völlige Kontrolle über den Prozessor und den ungehinderten Zugriff auf die gesamte angeschlossene Hardware. Vor allem konnte ein Programm unter MS-DOS sicher sein, nicht von anderen gleichzeitig auf demselben Rechner laufenden Programmen behindert zu werden, weil unter dem Single-Task-System MS-DOS immer nur ein einziges Programm laufen kann. Im Gegensatz dazu müssen Programme unter Multitasking-Systemen wie Windows auf andere Programme Rücksicht nehmen, die auf demselben Rechner simultan laufen. Microsoft schenkte der Entertainment-Branche und Unterhaltungsmedien wie Computerspielen zu diesem Zeitpunkt noch wenig Beachtung.
Siegeszug der 3D-Grafik Bearbeiten
Nach dem einschlagenden Erfolg des Computerspiels Doom von der Firma id Software, die schon vorher mit Wolfenstein 3D gezeigt hatte, welches technische Potenzial in den eigentlich vorrangig für Büroarbeit verwendeten „IBM-kompatiblen PCs“ steckt, begann sich Microsoft für das Unterhaltungssegment zu interessieren. Dem System Windows 95 – das genau wie seine Vorgänger bei Erscheinen noch über keine Programmierschnittstelle für Spiele verfügte – wollte Microsoft nachträglich eine Schnittstelle hinzufügen, um den wachsenden Markt der PC-Spieler von MS-DOS wegzulocken und hin zu Windows 95. DOS wurde als bessere Plattform angesehen, weil es den direkten Zugriff auf Grafikkarten, Maus, Tastatur und Soundgeräte ermöglichte. Windows 95 schränkte den Zugang zu all diesen Komponenten aufgrund seines geschützten Speichermodells ein. Microsoft benötigte folglich einen Weg, um den Programmierern den gleichen Zugriff auf diese Geräte unter dem neuen Betriebssystem Windows 95 zu ermöglichen. Diese erste Schnittstellen-Version nannte Microsoft „Game SDK“. Sie bestand lediglich aus einer Handvoll Funktionen, mit denen Grafiken direkt in den Grafikspeicher geblittet werden konnten. Diese erste Schnittstellen-Version wurde von der Spieleindustrie, die jahrelang für MS-DOS entwickelt und dort Erfahrung gesammelt hatte, nicht weiter beachtet.
Parallel dazu entwickelte Microsoft WinG, eine Bibliothek mit gleichem Ansatz, jedoch bevorzugt für den 256-Farben-Modus. Diese Bibliothek kam zum Beispiel in „Lemmings for Windows“ zum Einsatz und war auch unter der Benutzeroberfläche Windows für Workgroups 3.11 verfügbar.
Einen weiteren Anlauf unternahm Microsoft mit DirectX (Version 1.0). Microsoft konnte id Software dazu bewegen, eine Portierung ihres erfolgreichen Spiels „Doom“ mit dieser API für Windows 95 zu entwickeln. Diese Spiel-Portierung wurde von Microsoft auf einer Messe präsentiert, um Entwickler aus aller Welt dazu zu bringen, mit DirectX direkt für den De-facto-Standard Windows 95 zu entwickeln statt für MS-DOS.
Aber auch dieser Versuch scheiterte zunächst, da Microsoft den Aufwand weit unterschätzte, der für eine brauchbare Programmbibliothek mit auf Spiele optimierten Grafik- und Sound-Funktionen nötig war. Noch Jahre später kamen Spiele auf den Markt, die eigentlich durchgängig Protected-Mode-DOS-Spiele waren und höchstens ein paar zusätzliche Hilfsprogramme (z. B. Editoren) für Windows mitbrachten oder nur die Autoplay-Funktionalität von Windows nutzten.
DirectX 2.0 bis 9.29 Bearbeiten
Seit DirectX in Version 2.0 auch 3D-Funktionalität in Form der Komponente Direct3D mitbrachte, gelangte es mit Version 3.0 zu einer gewissen Reife und wurde allmählich auch von Entwicklern ernst genommen. Mit ihm erschienen auch die ersten Spiele, die nur noch unter Windows mit DirectX und nicht mehr unter MS-DOS liefen, zum Beispiel Diablo.
Während der Entwicklung von DirectX 4.0 stellte sich heraus, dass viele Programmierer auf Funktionalitäten warteten, die erst für Version 5 vorgesehen waren. Also beschloss man, die wenigen Veränderungen von DirectX 4 nicht zu veröffentlichen, sondern direkt in die darauffolgende Version einzubauen. DirectX 6.0 unterstützte erstmals Multitexturing und Bumpmapping. Ab Version 7 gehören Transform and Lighting und Cubic Environment Mapping (CubeMaps) zum Funktionsumfang. Das T&L-Paket wurde in der darauffolgenden Version deutlich ausgebaut und um Funktionen wie Triangle Tessellation erweitert. Dazu kamen außerdem frei programmierbare Vertex- und Pixel-Shader.
DirectX 8 deckte viele Gebiete der Multimedia- und Spiele-Programmierung ab, wie 2D- und 3D-Grafik, Ton und Musik, Video/Capturing, Eingabe (und über Force Feedback auch „Ausgabe“ auf eigentlichen Eingabegeräten) und Netzwerk (siehe unten).
DirectX 9.0 erschien im Dezember 2002. Es bot als große Neuerung die „High Level Shading Language“ (HLSL), womit Entwickler leichter 3D-Grafiken und Effekte erstellen konnten. HLSL bot für Entwickler eine flexible und leicht zu bedienende Entwicklungsumgebung und war dabei zu allen DirectX-fähigen Grafikkarten kompatibel, um die Anpassung auf die Hardware-Eigenheiten zu vereinfachen. Eine weitere Neuerung war eine Bibliothek, die Patch-Meshes und herkömmliche Polygon-Meshes sowie verbesserte Echtzeit-Animationen bot. Alle Direct3D-APIs enthielten erweiterte Programmfähigkeiten bei Low-Level-Grafiken mit programmierbaren Vertex- und Pixel-Shader-2.0-Modellen. Microsoft implementierte in DirectX 9.0 neue Assistenten zur Erzeugung von DirectX Media Objects (DMOs), für Audio-Effekte und für DirectMusic-Werkzeuge beim MIDI-Processing.
Die Version DirectX 9.0c wurde im August 2004 als aktualisierte Version veröffentlicht. Nach Aussage von Microsoft ist die Unterstützung für DirectX 9 für die nächsten Jahre in jedem Falle gesichert, auch wenn Windows Vista und DirectX 10/10.1 in der Praxis zum Einsatz kommen. Im Juni 2010 veröffentlichte Microsoft die aktualisierte Version 9.29, welche laut dxdiag aber weiterhin DirectX 9.0c entspricht.
DirectX 10 Bearbeiten
Die Version DirectX 10.0 erschien Anfang 2007. Anders als die Vorgänger läuft diese nur unter den Betriebssystemen Windows Vista und Windows 7. Zusätzlich muss im Computer eine für DirectX 10.0 taugliche Grafikkarte eingebaut sein.
Unter den Systemen Windows 98, Me, 2000, XP oder Server 2003 steht weiterhin nur DirectX 9.0c zur Verfügung.
Im April 2007 erschienen Meldungen, wonach die neuen Direct3D-10-Funktionen über eigene Bibliotheken auch auf anderen Windows-Versionen nutzbar seien. Das Unternehmen hinter diesem Projekt hat das Vorhaben inzwischen aber eingestellt und den Quelltext veröffentlicht.
Neu an Version 10 ist nur Direct3D 10, das das neue Windows Display Driver Model und Shader Model 4 benutzt, kombiniert mit strengeren Regeln für die Hersteller von Grafikkarten, die die Direct3D-10-Kompatibilität für sich in Anspruch nehmen möchten.
Ab Direct3D 10 werden bis auf wenige Ausnahmen keine cap-bits mehr verwendet, anhand derer Programme feststellen können, welche Funktionen die Hardware zur Verfügung stellt. Daher muss Direct3D 10 und jede folgende Version neue Funktionen immer in Form von Mindestanforderungen einführen. Damit kommt Microsoft den Spieleentwicklern entgegen, da diese die Hardware bisher auf eine Vielzahl an möglichen Funktionskombinationen abfragen mussten. Dagegen werden Hardwarehersteller nun dazu gezwungen, bestimmte Funktionen zu implementieren, um kompatibel mit der jeweiligen Direct3D-Version zu sein. Dadurch wird die Fähigkeit der Hardwareproduzenten eingeschränkt, sich durch optionale Komponenten von Wettbewerbern abzuheben.
Direct3D 10 unterscheidet sich von seinen Vorgängern weniger durch direkt sichtbare Eigenschaften als vielmehr durch Erweiterung, Modularisierung und Flexibilisierung der 3D-Funktionen.
DirectX 10.1 Bearbeiten
DirectX 10.1 wurde zusammen mit Windows Vista SP1 ausgeliefert und enthält gegenüber DirectX 10 folgende Änderungen, die die Direct3D-API betreffen:
- Shader Model 4.1
- vierfaches Antialiasing mit veränderbaren Subpixel-Mustern
- Unterstützung für durchgängiges Rechnen mit 32-Bit-Gleitkommazahlen
- dynamisch adressierbare Cubemap-Arrays
- Rendern in blockkomprimierte Framebuffer
Falls eine Grafikkarte eine dieser Funktionen nicht beherrscht, kann sie keine Direct3D-10.1-Schnittstelle anbieten, und die Applikation muss auf Direct3D 10 zurückfallen.
Zusätzlich wird XAudio2 als Ersatz für DirectSound eingeführt.
DirectX 11 Bearbeiten
Microsoft hatte bereits auf der Messe Gamefest (22. bis 23. Juli 2008) in Seattle neue Details zu DirectX 11 offiziell enthüllt.
Grundsätzlich sollen alle Grafikkarten, die mit DirectX 10.x kompatibel sind, auch unter DirectX 11 eine vollständige Kompatibilität erreichen (was neue Funktionen von DirectX 11 auf älterer Hardware ausschließt).
Wesentliche Neuerungen sind:
- Shader Model 5, mit dem die sogenannten „Compute Shaders“ eingeführt werden, womit Microsoft die GPGPU-Programmierung vereinheitlichen möchte.
- Grafikkartenseitige Unterteilung der von der CPU gelieferten Dreiecke in weitere Dreiecke (Tessellation), durch die der Detailgrad von 3D-Szenen ohne Belastung des restlichen Systems erhöht werden kann. Diese Technik wird von allen AMD-Grafikkarten ab der HD-5XXX Serie sowie von allen Nvidia-Grafikkarten ab der GeForce-GTX-4XX-Serie unterstützt.
- Thread-Unterstützung der Rendering-Pipeline verbessert, insbesondere in Hinblick auf effizientere GPGPU-Programmierung.
DirectX 11 ist als Teil von Windows 7 im vierten Quartal 2009 erschienen. Für Windows Vista startete Microsoft die Auslieferung von DirectX 11 am 28. Oktober 2009 zunächst per Windows Update.
Der technische Entwicklungsleiter für den Grafikbereich bei AMD teilte in einer Rede in Reykjavík mit, dass schon im ersten Quartal 2009 die voraussichtlich erste DirectX-11-Grafikkarte auf den Markt kommen sollte. Dies war allerdings erst mit dem Erscheinen der ATI-Radeon-HD-5000-Serie der Fall, die zu Anfang des vierten Quartals 2009 auf den Markt kam. Zudem wurden im DirectX SDK von November 2008 die ersten DirectX-11-Beispiele gezeigt.
DirectX 12 Bearbeiten
Microsoft hat DirectX 12 auf der Game Developers Conference in San Francisco am 20. März 2014 vorgestellt. Ähnlich wie AMDs Mantle bietet DirectX 12 hardwarenähere Programmierung, so soll die CPU-Last („Overhead“) verringert werden. DirectX 12 soll unter anderem auf allen DirectX-11-fähigen Grafikkarten sowie Mobilgeräten und der Xbox One funktionieren. Die ersten Spiele mit DirectX-12-Unterstützung wurden für Ende 2015 erwartet. DirectX 12 wird für Raytracing auf kompatiblen Nvidia-RTX-Grafikkarten benötigt.
DirectX 12 Ultimate Bearbeiten
Am 19. März 2020 wurde von Microsoft im DirectX Developer Blog mit DirectX 12 Ultimate eine neue DirectX-Entwicklungsstufe angekündigt. Unter DirectX 12 Ultimate fasst Microsoft im Grunde mehrere, teilweise bereits existierende, Techniken zusammen und macht die Unterstützung verpflichtend für Hersteller, die ihre Produkte mit dem neuen Standard bewerben möchten. Im Einzelnen sind dies DirectX Raytracing 1.1, Variable Rate Shading, Mesh Shaders und Sampler Feedback. Um alle neuen Features nutzen zu können, ist eine NVIDIA-Grafikkarte ab GeForce-20-Serie oder eine AMD-Grafikkarte basierend auf der RDNA-2-Architektur nötig. Die Xbox Series X ist die einzige Videospielkonsole, die DirectX 12 Ultimate unterstützt, Sonys PlayStation 5, die zwar auch auf AMD-Hardware, basierend auf RDNA-2-Architektur, setzt, fehlt es an softwareseitiger Unterstützung, da der japanische Hersteller andere Grafik-APIs einsetzen wird.
Versionshistorie Bearbeiten
| Legende: | Ältere Version; nicht mehr unterstützt | Ältere Version; noch unterstützt | Aktuelle Version | Zukünftige Version |
|---|
| DirectX-Version | Versionsnummer | Betriebssystem | Veröffentlichung |
|---|---|---|---|
| DirectX 1.0 | 4.02.0095 | 30. September 1995 | |
| DirectX 2.0 | wurde nur mit wenigen Drittanbieterprogrammen zusammen veröffentlicht | 1996 | |
| DirectX 2.0a | 4.03.00.1096 | Windows 95 OSR2 und NT 4.0 | 5. Juni 1996 |
| DirectX 3.0 | 4.04.00.0068 | 15. September 1996 | |
| 4.04.00.0069 | spätere Pakete von DirectX 3.0 enthielten Direct3D 4.04.00.0069 | 1996 | |
| DirectX 3.0a | 4.04.00.0070 | Windows NT 4.0 SP3 (und darüber) letzte unterstützte Version von DirectX für Windows NT 4.0 SP0 | Dezember 1996 |
| DirectX 3.0b | 4.04.00.0070 | geringfügige Verbesserung gegenüber 3.0a, da nur ein kosmetisches Problem in der japanischen Version korrigiert wurde | Dezember 1996 |
| DirectX 5.0 | 4.05.00.0155 (RC55) | verfügbar als Beta für Windows NT 4.0 | 16. Juli 1997 |
| DirectX 5.2 | 4.05.01.1600 (RC00) | DirectX 5.2 Veröffentlichung für Windows 95 | 5. Mai 1998 |
| 4.05.01.1998 (RC0) | Windows 98 exklusiv | 25. Juni 1998 | |
| DirectX 6.0 | 4.06.00.0318 (RC3) | Windows CE als Dreamcast-Implementierung | 7. August 1998 |
| DirectX 6.1 | 4.06.02.0436 (RC0) | 3. Februar 1999 | |
| DirectX 6.1a | 4.06.03.0518 (RC0) | exklusiv für Windows 98 SE | 5. Mai 1999 |
| DirectX 7.0 | 4.07.00.0700 (RC1) | 22. September 1999 | |
| 4.07.00.0700 | Windows 2000 | 17. Februar 2000 | |
| DirectX 7.0a | 4.07.00.0716 (RC0) | 8. März 2000 | |
| 4.07.00.0716 (RC1) | 2000 | ||
| DirectX 7.1 | 4.07.01.3000 (RC1) | exklusiv für Windows Me | 14. September 2000 |
| DirectX 8.0 | 4.08.00.0400 (RC10) | 12. November 2000 | |
| DirectX 8.0a | 4.08.00.0400 (RC14) | letzte Version für Windows 95 | 5. Februar 2001 |
| DirectX 8.1 | 4.08.01.0810 | exklusiv für Windows XP, Windows Server 2003 und Xbox | 25. Oktober 2001 |
| 4.08.01.0881 (RC7) | Version für die älteren Betriebssysteme (Windows 98, Windows Me und Windows 2000) | 8. November 2001 | |
| DirectX 8.1a | 4.08.01.0901 (RC?) | Direct3D-Update (D3d8.dll) | 2002 |
| DirectX 8.1b | 4.08.01.0901 (RC7) | DirectShow-Korrektur für Windows 2000 (Quartz.dll) | 25. Juni 2002 |
| DirectX 8.2 | 4.08.02.0134 (RC0) | identisch zu DirectX 8.1b, aber mit DirectPlay 8.2 | 2002 |
| DirectX 9.0 | 4.09.00.0900 (RC4) | 19. Dezember 2002 | |
| DirectX 9.0a | 4.09.00.0901 (RC6) | 26. März 2003 | |
| DirectX 9.0b | 4.09.00.0902 (RC2) | 13. August 2003 | |
| DirectX 9.0c | 4.09.00.0903 | ausschließlich für Service Pack 2 für Windows XP | |
| 4.09.00.0904 (RC0) | 4. August 2004 | ||
| 4.09.00.0904 | Windows XP SP2, Windows Server 2003 SP1, Windows Server 2003 R2 und Xbox 360 | 6. August 2004 | |
| DirectX 9.0c regelmäßige Veröffentlichungen | 4.09.00.0904 (RC0) | Die letzte Version für Windows 98 und ME ist vom Dezember 2006. Die letzte Version für Windows 2000 ist vom Februar 2010. Die erste 64-Bit-fähige Version ist vom Februar 2005. | von Oktober 2004 bis August 2007 zweimonatlich; anschließend vierteljährlich; aktuelle Version: Juni 2010 |
| DirectX 9.29 | 4.09.0000.0904 | ab Windows XP | 7. Juni 2010 |
| DirectX 10 | 6.00.6000.16386 | Windows Vista, Windows 7 | 20. November 2006 |
| DirectX 10.1 | 6.00.6001.18000 | Service Pack 1 für Windows Vista, Windows Server 2008 mit Direct3D 10.1 | 4. Februar 2008 |
| DirectX 11 | 6.01.7600.0000 | Windows Vista SP2, Windows 7 | 22. Oktober 2009 |
| DirectX 11.1 | 6.02.9200 | Windows 8, Windows 7 | 26. Oktober 2012 |
| DirectX 11.2 | 6.03.9600 | Windows 8.1, Windows 8, Windows 7 SP1 | 18. Oktober 2013 |
| DirectX 12 | 10.00.17134.0001 | Windows 7, Windows 10 | 29. Juli 2015 |
Anmerkungen:
- DirectX 4 wurde nie veröffentlicht. Raymond Chen erklärt in seinem Blog The Old New Thing und seinem gleichnamigen Buch, dass, nachdem DirectX 3 veröffentlicht worden war, Microsoft die Entwicklung von 4 und 5 parallel begann. Version 4 sollte eine kleinere Anpassung sein, 5 mit größeren Änderungen. Mangelndes Interesse von Seiten der Entwickler für die Neuheiten der Version 4 führten dazu, dass direkt Version 5 veröffentlicht wurde.
- Die Versionsnummer, die von Microsofts DxDiag-Tool (Version 4.09.0000.0900 und höher) gezeigt wird, nutzt das Format „x.xx.xxxx.xxxx“ für Versionsnummern. Jedoch wird in der Registry das Format „x.xx.xx.xxxx“ verwendet. Es kann also sein, dass zu der oben gelisteten Version „4.09.00.0904“ in DxDiag als „4.09.0000.0904“ angezeigt wird.
Aufbau von DirectX Bearbeiten
DirectX besteht aus folgenden Teilen:
DirectX Graphics Bearbeiten
DirectX Graphics ist der am meisten genutzte Teil von DirectX. Er ermöglicht einen schnellen und direkten Zugriff auf die Grafikkarte, vorbei am Graphics Device Interface (GDI) und Display Device Interface (DDI), und unterstützt (mit „Direct2D“) 2D- und (mit „Direct3D“) 3D-Grafik.
DirectX Graphics stellt sowohl eine Low-Level-API (Direct3D) als auch eine High-Level-API (Direct3DX) bereit. Die Low-Level-API Direct3D eignet sich für Anwendungen mit hoher Interaktionsrate oder Präsentationsfrequenz komplexer grafischer Szenen, wie beispielsweise bei 3D-Spielen. Bis zur Version 7 wurden bei der Low-Level-API zwischen 2D-Grafik (DirectDraw) und 3D-Grafik (Direct3D) unterschieden. Durch eine Überarbeitung des Grafikbereichs (in Version 8) wurden beide Teile unter einer einheitlichen API in Direct3D zusammengefasst. Die explizite, eigenständige Weiterentwicklung von DirectDraw wurde damit eingestellt.
Die High-Level-API Direct3DX ermöglicht es hingegen, mit vertretbarem Aufwand 3D-Anwendungen zu realisieren. Direct3DX setzt auf Direct3D auf, das heißt, es nutzt dessen Basisfunktionalität.
Außerdem emuliert die Funktionsgruppe nicht durch die Hardware unterstützte Funktionen. Dafür nutzt der Hardware Emulation Layer (HEL) die Möglichkeiten von MMX-Prozessoren zur Manipulation von Bildern und greift auf Funktionen des GDI zurück. Unterstützt werden unter anderem Seitenumschaltung (Flipping) (siehe Doppelpufferung), Blitting, Clipping, 3D-Z-Puffer, Overlays und direkte Steuerung des Datenflusses durch die Video-Port Hardware (Video-Port Manager).
DirectSetup Bearbeiten
DirectSetup ermöglicht Programmierern, ihre Installationsroutine automatisch überprüfen zu lassen, ob die benötigte DirectX-Version bereits installiert ist, und diese andernfalls zu installieren.
XAudio2 Bearbeiten
XAudio2 basiert auf der Xbox-360-Sound-API und hat DirectSound abgelöst. Die programmierbaren DSP-Programme ermöglichen EAX-ähnliche Effekte auf allen Tonausgabe-Geräten (ugs. mitunter als „Sound-Karte“ bezeichnet, auch wenn es meist nur Bauteile auf der Hauptplatine sind); diese werden allerdings auf dem Hauptprozessor ausgeführt. Dies hat vor allem Kritik seitens des Herstellers Creative hervorgerufen, weil auf dessen Chips bzw. Karten solche DSP-Programme „in Hardware“ ausgeführt werden könnten, um Spielern somit einen Geschwindigkeitsvorteil zu bieten (durch Entlastung der CPU).
XInput Bearbeiten
XInput ist der neue Standard für Eingabegeräte unter Windows XP und späterer Betriebssysteme sowie für die Xbox 360. XInput ignoriert alle älteren DirectInput-Geräte, wodurch ältere Joysticks und Joypads nur durch Simulation über Wrapper-Programme in den verschiedenen Spielen und Anwendungen funktionieren können. Bislang ist keine Lösung für dieses Problem von Microsoft bekannt, weshalb angenommen werden kann, dass das Unternehmen kein Interesse an einer weiteren Unterstützung solcher Geräte hat. Möchte man mit einem DirectInput-Controller XInput-Spiele betreiben, empfiehlt es sich, einen entsprechenden Emulator zu verwenden. Ob Microsoft in Zukunft reine DirectInput-Geräte mit XInput unterstützen wird, ist fraglich.
Veraltet Bearbeiten
Die folgenden Komponenten waren in der Vergangenheit Teil von DirectX, werden mittlerweile aber nicht mehr unterstützt.
DirectInput Bearbeiten
Direct Input unterstützt Eingabegeräte, wie Tastatur, Maus, Joysticks usw. und ermöglicht Force-Feedback-Effekte (zum Beispiel das Vibrieren eines Gamepads oder Widerstand beim Bewegen eines Joysticks) und unterstützt den Zugriff auf analoge und digitale Eingabegeräte, welche ein absolutes Koordinatensystem verwenden. Ein Eingabegerät kann über bis zu sechs Bewegungsachsen und 32 Knöpfe verfügen. Der Zugriff über DirectInput umgeht das Windows Message System (das heißt Ereignis-, Melde- und Warteschlangen) und erfolgt direkt auf die Hardware; ein Geschwindigkeitsvorteil gegenüber der Win32-API. DirectInput erlaubt Anwendungen die Nutzung von möglichen Force-Feedback-Fähigkeiten der Eingabegeräte, um so Kraftrückkopplungseffekte zu erzeugen.
DirectMusic Bearbeiten
Für die Wiedergabe von Musik (MIDI-Musik, allerdings keine komprimierte Musik wie MP3). DirectMusic liefert dazu einen Software-Synthesizer-Service. Verwendet wird ein DLS2-Synthesizer. Siehe DirectShow für die Wiedergabe von komprimierter Musik wie MP3 und Video (AVI, MPEG).
DirectPlay Bearbeiten
DirectPlay dient zur Kommunikation von Multiplayerspielen untereinander, die auf mehreren Computern laufen (bei Netzwerkspielen oder Onlinespielen). Im Wesentlichen handelt es sich um ein Protokoll auf Anwendungsebene, und es ist somit unabhängig von konkret genutzten Protokollen der Transport- und Übertragungsebene (siehe dazu auch OSI-Modell). DirectPlay realisiert keine Mechanismen für das Zusammentreffen der Spieler (Matchmaking) oder das Abrechnen von Spielteilnahmen.
Den Kern bildet die Spielesitzung (DirectPlay Session), welche von einem „Host“ genannten Rechner erzeugt und moderiert wird. Spieler sind logische Objekte, von denen es pro Rechner mehrere geben kann, daher wird zwischen lokalen und entfernten Spielern unterschieden. Das Konzept von Spielergruppen wird unterstützt, jeder Spieler kann dabei gleichzeitig mehreren Gruppen angehören. Die Spieler können an andere Spieler Nachrichten versenden (Chat).
Hinweis: Für viele Spieleentwickler war die sehr hohe CPU-Last („Overhead“) von DirectPlay dafür entscheidend, es nicht zu verwenden und lieber einen eigenen effektiveren Netzwerk-Zugriff auf Basis von Winsock zu realisieren. Andere haben sich wegen der festen Bindung an Windows dagegen ausgesprochen, da zum Beispiel für speziell auf Windows-Systemen lauffähige First-Person-Shooter gerne auch eigene Linux-Server entwickelt werden.
DirectShow (ehemals „Direct Media“) Bearbeiten
DirectShow oder ehemals ActiveMovie bzw. DirectX Media dient der Verarbeitung von Video- und Audio-Dateien, womit sich verschiedenste Arten von Video-Dateien (AVI, MPEG) und Ton-Dateien (z. B. MP3) wiedergeben oder erstellen lassen. Es wird auch Streaming unterstützt und ist durch DirectShow-Filter beliebig erweiterbar.
DirectShow wurde inzwischen aus dem DirectX SDK entfernt und ist in das Windows Plattform-SDK aufgenommen worden. Somit gehört DirectShow streng genommen nicht mehr zu DirectX, sondern ist jetzt ein Bestandteil der Windows-Plattform.
DirectSound Bearbeiten
DirectSound wird zur Wiedergabe und Aufnahme von Toneffekten, z. B. Raumklangunterstützung (das heißt Positionierung der Klänge im 3D-Raum), verwendet. Die Daten aus mehreren Eingangspuffern (Secondary Sound Buffers) werden mit Effekten belegt und zusammen auf einen Ausgangpuffer (Primary Sound Buffer) gemischt. Eingangspuffer können in Software oder Hardware realisiert sein, statisch (zum Beispiel aus einer Datei) oder dynamisch (zum Beispiel Streaming von einem Mikrofoneingang) Daten liefern. Die Anzahl der Eingangspuffer, die gemischt werden können, ist ausschließlich durch die verfügbare Rechenleistung begrenzt. Es passt sich automatisch dem Leistungsspektrum der installierten Soundkarte an. Basiseffekte, wie Volume, Frequency Control, Panning bzw. Balance, zusätzliche Effekte, wie Reverb (Halleffekt), Chorus, Distortion, Equalization und 3D-Effekte, wie Rolloff, Amplitude Panning, Muffling, Arrival Offset und Doppler Shift Effekt stehen zur Verfügung. Da DirectSound durch XAudio2 abgelöst wurde, sind keine Samples mehr für DirectSound in den DirectX-SDK-Releases nach November 2007 enthalten.
DirectX Media Objects Bearbeiten
DirectX Media Objects bietet Möglichkeiten, Audio- und Video-Ströme zu verändern, und kann auch zusammen mit DirectSound und DirectShow verwendet werden.
DirectX Video Acceleration Bearbeiten
DirectX Video Acceleration ist eine von Microsoft entwickelte Programmierschnittstelle (API) für Windows und Xbox 360, mit der es ermöglicht wird, die Videodekodierung per Hardware zu beschleunigen, indem unter anderem der Zugriff auf die GPU ermöglicht wird. Die Version DXVA 1.0 wurde mit Windows 2000 eingeführt und ist auch für Windows 98 und spätere Plattformen verfügbar, die Version DXVA 2.0 wurde mit Microsoft Windows Vista eingeführt und in die Media Foundation integriert.
Funktionsweise Bearbeiten
DirectX ermöglicht direkte Zugriffe auf die Hardware des Systems, ohne die Programme von der Hardware abhängig zu machen. So wird Spieleentwicklern eine Hardwareabstraktionsschicht (HAL von engl. hardware abstraction layer) für die Spieleprogrammierung zur Verfügung gestellt, mit der langsame Schnittstellen (zum Beispiel Win GDI) umgangen werden. Funktionen, die nicht von der Hardware und damit nicht von der HAL bereitgestellt werden können, werden in der Hardware-Emulations-Schicht (HEL von engl. hardware emulation layer) emuliert.
DirectX außerhalb von Windows Bearbeiten
Neben der in aktuellen Windows-Versionen enthaltene DirectX-API von Microsoft gibt es auch Varianten für andere Betriebssysteme. Diese Nachbildungen dienen dazu, Windows-Anwendungsprogramme ohne Windows-Betriebssystem zu nutzen. Aus rechtlichen Gründen sind meist nicht alle Funktionen der originalen API vorhanden, was die Kompatibilität mit Anwendungsprogrammen einschränken kann. Da die wenigsten Anwendungsprogramme alle Funktionen der DirectX-API benötigen, sind viele aber trotzdem ohne Einschränkungen nutzbar. Grafische Funktionen werden dabei meist mittels OpenGL bereitgestellt. Beispiele von DirectX-Implementierungen:
- Cedega: Eine kommerzielle Win32- und DirectX-Implementierung mit dem Ziel, Windows-Spiele unter Linux lauffähig zu machen.
- Wine: Ein Open-Source-Projekt mit dem Ziel, eine vollständige Win32- und Win64-API und damit auch DirectX für Linux- und Unix-artige Betriebssysteme zu erstellen. Bei der DirectX-Implementierung von Wine handelt es sich nur um eine schlanke Abstraktionsschicht zum X-Server und OpenGL.
- CrossOver: Eine kommerzielle Erweiterung von Wine.
- Darwine: Eine Wine-Portierung für macOS.
- ReactOS: Verwendet einen Teil der Wine-Bibliotheken, darunter auch DirectX, um sich doppelte Entwicklungsarbeit zu sparen.
- Proton – eine von Valve entwickelte freie Software, welche auf Wine aufbaut
Alternativen zu DirectX Bearbeiten
Neben DirectX sind auch freie APIs verfügbar, die im Gegensatz zu DirectX nicht auf die Windows-Plattform beschränkt sind. Allerdings sind diese APIs nicht so umfassend, können aber große Teile von DirectX ersetzen und ermöglichen die Entwicklung plattformübergreifender Software. Einige dieser Alternativen wie etwa OpenGL und OpenAL bieten ebenso wie DirectX Hardwarebeschleunigung.
Wichtige APIs:
- OpenAL für (3D-)Sound, ersetzt DirectSound und DirectMusic
- OpenCL als Ersatz für DirectX 11 Compute Shader
- OpenGL für (3D-)Grafik, ersetzt Direct3D bzw. DirectX Graphics
- OpenML für Multimedia-Verarbeitung, d. h. vor allem Video, ersetzt DirectShow bzw. DirectX Media
- SFML, SDL, ClanLib oder Allegro für Aufgaben wie z. B. die Unterstützung von Eingabegeräten, 2D/3D-Grafik, plattformübergreifende Thread-Verwaltung und Netzwerk. Diese Bibliotheken setzen auf DirectX oder OpenGL auf.
- Vulkan von der Khronos Group als Nachfolger von OpenGL, abgeleitet aus der eingestellten Schnittstelle AMD Mantle
Weitere Informationen Bearbeiten
Anwendungen für DirectX werden mit Hilfe des DirectX SDK erstellt.
Ein informatives Testprogramm ist das DirectX-Diagnoseprogramm. Es ist in Windows enthalten und kann über Start → Ausführen → dxdiag gestartet werden oder alternativ ab Windows Vista in das Suche-Fenster in der Startleiste eingegeben werden.
Weblinks Bearbeiten
- Herunterladen der neuesten Bibliotheken für DirectX bei Microsoft
- Microsoft DirectX Developer Center (englisch) – Website für Entwickler
- Direct3D11 Tutorials Direct3D11 Tutorials
- DirectX – OldVersion.com (englisch) – Ältere Versionen von DirectX
- DirectX World (englisch) – C++-Übungen für Spieleentwickler
Einzelnachweise Bearbeiten
- The History of DirectX. In: DirectX Tutorials. CodingUnit Programming Tutorials, abgerufen am 4. August 2023 (englisch): „DOS was seen as a better platform because DOS allowed direct access to video cards, mouse, keyboards and sound devices (and the rest of the system). Windows 95 restricted the access to all of these components because of its protected memory model. Microsoft needed a way to give the programmers the same access to these devices on the new operating system Windows 95.“
- The History of DirectX. In: DirectX Tutorials. CodingUnit Programming Tutorials, abgerufen am 4. August 2023 (englisch): „In September of 1995 the first version of DirectX was released. (They used the name “Windows games SDK” for that version).“
- ↑ Raymond Chen: What happened to DirectX 4? 22. Januar 2004, abgerufen am 26. Januar 2011 (englisch).
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- Entwicklung an DirectX-10-Wrapper für Windows XP eingestellt, Golem-News vom 8. Januar 2008
- Microsoft bringt DirectX 11 und renoviert Spieledienste (Golem.de vom 23. Juli 2008)
- Tesselierte Froblins - Videos der AMD-Tech-Demos zur 4850 (Golem.de vom 27. Juni 2008)
- DirectX-11 für Windows Vista verfügbar (Golem.de vom 28. Oktober 2009)
- (Memento vom 9. August 2008 im Internet Archive)
- heise online: Microsoft nimmt mit DirectX 12 Mobilgeräte ins Visier, abgerufen am 6. März 2014.
- Golem.de: Microsoft: DirectX-12 mit Unterstützung von AMD bis Qualcomm, abgerufen am 6. März 2014.
- Shawn Hargreaves: Announcing DirectX 12 Ultimate. In: DirectX Developer Blog. 19. März 2020, abgerufen am 20. August 2021 (englisch).
- Microsoft stellt "DirectX 12 Ultimate" mit vier verpflichtenden "neuen" Grafik-Features vor. In: 3dcenter.org. 20. März 2020, abgerufen am 20. August 2021.
- DirectX 9.0c vom Dezember 2006
- DirectX 9.0c vom Februar 2010
- (Memento vom 16. Oktober 2009 im Internet Archive)
- Offizielle DirectX 9.29-Referenz auf www.microsoft.com
- Panagiotis Kolokythas: Windows 7 erhält DirectX-12-Unterstützung, PC-WELT, 27. August 2019
- Frederik Niemeyer: DirectX 12: Microsoft zwingt Spieler zu Windows-Upgrade, CHIP, 14. November 2014
- Raymond Chen: The Old New Thing. 1. Auflage. Pearson Education, 2006, ISBN 0-321-44030-7, S. 330.
- Windows 7 - Direct2D für 2D-Darstellung – Artikel bei der GameStar, vom 30. Oktober 2008
- Microsoft: XInput and DirectInput Abgerufen am 11. August 2014
- (Memento vom 15. Februar 2012 im Internet Archive) (englisch), Wine-Projekt, zugegriffen: 16. Februar 2012
- DirectX (englisch), ReactOS-Projekt, zugegriffen: 16. Februar 2012
- Neue 3D-Schnittstelle: AMD Mantle als DirectX-Konkurrenz. Heise, 26. September 2013, abgerufen am 24. Oktober 2023.