Разработка приложения для визуализации трехмерных iен с использованием карт освещения и динамического освещения
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
экран или сохранен в текстуру.
1.5Графические API
1.5.1Обзор API
На сегодняшний день существует три основных API позволяющих программировать графический конвейер: Direct3D, OpenGL и XNA. Каждое из них имеет свои преимущества и недостатки.
OpenGL
OpenGL, является, пожалуй, самым распространенным API для программирования GPU. Он поддерживается большинством современных платформ, к примеру, существуют эффективные реализации OpenGL для таких сред как Windows, Linux, MacOS и PlayStation III. OpenGL был разработан SGI (Silicon Graphics Incorporated), который позже, в 1992 году возглавил консорциум OpenGL ARB (Architecture Review Board) в состав которого сейчас входят такие производители профессиональных и потребительских графических аппаратных средств, как SGI, 3Dlabs, Matrox и Evans & Sutherland, ATI и NVIDIA. Из производителей аппаратного обеспечения входящих в состав ARB можно назвать Intel, IBM, Apple, Dell, Hewlett-Packard и Sun Microsystems. Так же нельзя не упомянуть одного из крупнейших разработчиков игрового программного обеспечения - IdSoftware. Из достоинств OpenGL можно назвать: невероятную гибкость, открытость и расширяемость, а так же упомянутую выше кроссплатформенность. К недостаткам OGL можно, отнести лишь одну, но крайне существенную особенность - крайне медленные темпы развития и обновления версий OpenGL. Это связанно с постоянно возникающими разногласиями и нестыковками между членами консорциума, а это попросту недопустимо в стремительно развивающемся мире графических адаптеров.
Direct3D
Несмотря на то, что все операционные системы семейства Windows, начиная с 95-ой версии, способны превосходно работать с библиотеками OpenGL, Microsoft параллельно ведет разработку и поддержку своего собственного API для программирования графических адаптеров. Direct3D является частью проекта DirectX, включающего в себя набор инструментов для работы с мультимедиа, к примеру DirectSound используется для работы со звуком, DirectInput и DirectPlay для работы с внешними контроллерами и сетью соот-ветственно. Direct3D, в отличие от OpenGL, не является кроссплатформенными и поддерживается лишь системами Microsoft Windows и Microsoft XBox. Но благодаря тому факту, что Microsoft регулярно выпускает новые версии DirectX, его API всегда поддерживает возможности новейших видеокарт.
The XNA Framework
XNA Framework - самая молодая из троицы API, дата ее выпуска - 2007-ой год. XNA базируется на DirectX SDK и предоставляет программисту высокоуровневый объектно-ориентированный функционал для разработки видеоигр. На данный момент XNA официально поддерживает лишь язык C#, так как ее основные библиотеки построены на Microsoft.NET framework. Поддерживаемые платформы - Microsoft Windows и Xbox 360.
1.5.2Сравнение трех основных графических API
Кросс-платформенная разработка
Если программа может запускаться лишь на одной платформе, то выбор API чаще всего достаточно прост. Но часто проект, будь то видеоигра или же коммерческое офисное приложение, должны работать под несколькими платформами.
На данный момент больше всего различных платформ поддерживает OpenGL: Microsoft Windows, Linux, Mac. OpenGL не может работать под Xbox и Xbox 360 но поддер-живается PlayStation 3.
Direct3D API работает лишь на платформах Microsoft (Windows, Xbox, Xbox 360), а также эмулируется под Linux при помощи платформы Wine, которая перенаправляет вызовы Direct3D API в OpenGL API.
Как уже говорилось выше, XNA Framework работает лишь на тех платформах Microsoft, которые поддерживают.NET framework (т.е. Windows XP, Vista, 7 и Xbox 360).
Простота использования
В терминах синтаксиса кода самым простым для использования будет XNA API, а самым сложным - DirectX. Так как DirectX и OpenGL - нативные библиотеки C, предоставляемый интерфейс не поддерживает классы и пространства имен.
С другой стороны, XNA ограничена платформой.NET, что означает ее невозможность использования с нативными языками, но лишь с управляемым кодом, который, в свою очередь, как раз поддерживает классы и пространства имен. Кроме того, в XNA встроено множество встроенных классов-помощников, как написанных специально для XNA Framework, так и предоставляемых.NET.
Таким образом, если OpenGL и Direct3D ближе к аппаратному уровню и могут быть портированы на языки высокого уровня, время, затрачиваемое на разработку приложения под эти API, будет значительно больше, чем при использовании XNA.
Производительность
Так как OpenGL и Direct3D - API основанные на С, они ближе к аппаратному уровню, и имеют не так много уровней абстракции. Таким образом, разница в производительности между первым и вторым API несущественны. Если и будут серьезные различия, то это будет скорее всего вызвано тем, как драйвер видеокарты выполняет команды API.
XNA Framework - это библиотека.NET, которая выполняет вызовы Direct3D на виртуальной машине, в которой.NET Framework работает. Такой высокий уровень абстракции может привести в потерям производительности.
Свойства
API часто ограничены количеством свойств, которые они имеют на момент выпуска. Это приводит к тому, что API постоянно обновляются, увеличивая номер в названиях версии. Новые версии SDK для DirectX/Direct3D выпускаются каждые несколько месяцев.
OpenGL API включают в себя механизм расширения, который позволяет независимым производителям видеокарт или продвинутым пользователям создавать свои собственные улучшения, не зависимо от выпуска нового драйвера или новых версий видеокарт.
XNA Framework основана на 9-ой версии Direct3D и содержит лишь функционал этого API. Если новая версия Direct3D выпускается, XNA получит обновление лишь позже, серьезно уступаю в этом плане другим API.
Поддержка
OpenGL API поддерживается исключительно сообществом разработчиков. DirectX API поддерживается как сообществом р