OpenGLとDirect3Dの比較

非常に多くの場合、これら2つのAPIについてさまざまな誤解があります 。



この記事では、開発者とエンドユーザーの両方に知られるべき基本的な事実を公開しようとしました。



トピックは非常に全体的なので、トーンをできるだけ中立に保つようにしました。

鳥瞰図

両方のAPIは、3Dグラフィックスハードウェアアクセラレーション機能へのアクセスを提供します。



Direct3Dは、Windows専用に作成されたMicrosoftの独自開発です。 現在、Microsoft Xboxでも使用されています。 他のプラットフォームでは使用できません（Wineおよび仮想化によって提供されるAPIのエミュレーションを考慮しない場合）。



OpenGLは、コミュニティの参加を得て非営利団体Khronos Groupによって開発されたオープンスタンダードです。 主要なすべてのGPUメーカー（nVidia、AMD、Intel）は、何らかの形でOpenGLに影響を与えました。 Direct3Dとは異なり、非常に多くのプラットフォームで使用できます。 特に、OpenGLはLinuxおよびMac OS上のGPUと対話するためのメインAPIです。

API「外部」の技術的な違い

Direct3DはCOMテクノロジーに基づいています。 基本的に、COMはコンポーネントのバイナリ表現の標準です。 ご存じのように、純粋なC ++のクラスは、標準化されたバイナリ表現を持たないため、他のプログラミング言語からは使用できません。 特に、各コンパイラは、 名前を修飾する独自の方法を使用します 。 ただし、COMを使用すると、それをサポートする任意の言語からオブジェクト指向の概念を操作できます。 COMはWindows固有のテクノロジでもあります（Windows固有のものをレジストリとして使用します）。



Direct3D上のアプリケーションは、オブジェクトインターフェイスへのポインターを使用します。 オブジェクトの操作は、そのインターフェイスのメソッドを呼び出すことによって実行されます。 たとえば、いわゆるデバイス（Direct3Dのデバイスは特定のウィンドウの実行コンテキスト）のインターフェイスには、名前（Direct3D 9の例）IDirect3DDevice9、テクスチャオブジェクト-IDirect3DTexture9などがあります。 オブジェクトの作成は、IDirect3DDevice9インターフェイスのメソッドの呼び出しとして発生します。たとえば、テクスチャの場合、IDirect3DDevice9 :: CreateTextureになります。



Direct3D 10には大きな変化が見られました。 Direct3D 10は、Direct3D 9と下位互換性がありません。 プログラムを新しいAPIに転送するには、 レンダリングに関連するすべてのコードを書き換える必要があります 。 以下のDirect3D 10の詳細。



OpenGLはC言語の通常の関数を使用します。それらには、標準化されたABIがあります。つまり、OpenGLは、ネイティブライブラリ関数の呼び出しをサポートする任意の言語（つまり、実質的には一般）から使用できます。



OpenGLは、いわゆるステートマシン（ステートマシン）を使用します。 OpenGL関数の呼び出しの結果は内部状態に依存し、それを変更できます。 OpenGLでは、特定のオブジェクト（たとえば、テクスチャ）にアクセスするには、まず現在の関数glBindTextureとして選択する必要があります。次に、たとえば、glTexImage2Dを呼び出してテクスチャの内容を設定するなど、オブジェクトに影響を与えることができます。



Direct3Dのデバイスコンセプトの類似点は、ここでのコンテキストです。 OpenGLコンテキストは、Direct3Dのデバイスのように、特定のウィンドウに関連付けられています。



2つのAPIの一般的な機能は、どちらもグラフィックス以外には何も提供しないことです。 つまり、ウィンドウを作成したり、キーボード/マウス入力を操作したり、サウンドを操作したりする機能はありません（ここでは、DirectInputやDirectSoundなど、DirectXの他の部分には触れません）。 つまり それらは高レベルのライブラリではありません。



最も簡単な形式では、次のように言えます。OpenGLとDirect3Dを使用すると、三角形を描画できます。 それだけです。 一番下の行は、三角形を非常にさまざまな方法（テクスチャ、ライティング、変換など）で描画できることです。

最も重要な違い

彼の名前は拡張子です。



Direct3Dは基本的に同じメジャーバージョン内で修正されます。 変更/追加は、次のバージョンのリリースでのみ発生します。



OpenGLでは、GPUのメーカーが本当にアクセス可能なAPIを定義しています。 OpenGL実装により、コア仕様の拡張機能を定義できます。 アプリケーションは、実行時にサポートされている拡張機能のリストを取得し、使用する拡張機能の可用性を確認できます。



実際、OpenGLのほとんどすべての機能は拡張機能です。 OpenGLの開発は次のようになります。新しい機能が表示され、製造元がその機能をドライバーに実装し、利用可能な拡張機能を文書化します。 アプリケーションは、公式仕様に含まれるのを待たずに、すぐに新しい機能を使用できます。 この拡張子が特定の製造業者に固有である場合、名前にはその名前が含まれます（たとえば、GL_NV_point_sprite、NVはnVidiaを意味します）。 拡張機能が多くのベンダーによって実装されている場合、名前にEXTが使用されます（たとえば、GL_EXT_draw_range_elements）。



時間が経つにつれて、拡張機能が広く使用されている場合、 ARBで標準化され、その後、名前にARBが含まれます（たとえば、GL_ARB_vertex_buffer_object）。 このような拡張機能は公式のステータスを持っています。



時間の経過とともに最も重要な拡張機能は、コア仕様の一部になります。 OpenGLの各新しいバージョンは、基本的に古いバージョンといくつかの新しい統合拡張機能です。 一方、新機能は拡張機能として引き続き利用可能です。 つまり 実際、プログラムの観点から見ると、OpenGLのどのバージョンでも問題ではないかもしれません。 主なものは、利用可能な拡張機能です。 OpenGLバージョンは、サポートされる拡張機能のセットを示すための単なる方法です。

Direct3D 10/11およびOpenGL 3.xの新機能

Microsoftは、Direct3D 10のAPIを根本的に見直しました。現在、より統一された最新の外観になっています。 固定機能レンダリング（シェーダーを使用しない）など、いくつかの古いものが捨てられました。 ドライバーの新しいモデルに別の移行が行われました。 特に、Direct3Dの実装には、カーネル空間部分だけでなく、ユーザー空間も含めることができます。 これにより、ユーザースペース/カーネルスペースの切り替えにかかる時間が節約されます。 ただし、新しいドライバーモデルのため、Direct3D 10以降はWindows XPでは使用できません。 Windows XPの人気がまだ高いことを考えると、これはかなり悲しいことです。



OpenGL実装はもともとユーザー空間部分とカーネル空間部分に分割されていたため、このような問題はありませんでした。 もう1つの違いは、OpenGL APIに下位互換性のない変更がこれまで行われていないことです。 各イノベーションは拡張機能です。



Direct3D 10に登場した機能、たとえばジオメトリシェーダーは、拡張機能を介して、または主要な仕様の一部としてOpenGL 3.2以降で、任意のプラットフォームのOpenGLで使用できます。 強調する価値があります 。これは重要です。Direct3D10/11機能は、Windows XPを含むあらゆるプラットフォームのOpenGLで利用できます 。 したがって、多くの人は、Direct3D 10が政治的な理由だけでWindows XPで利用できるわけではなく、実際の技術的な問題のためではないという印象を持っています。 ただし、ここでは、ニュートラルなトーンを維持しながら、ビデオドライバーの新しいモデルを導入するときに実際にそのような問題があったかどうかを判断することはできません。



次に、OpenGL 3.xの革新について説明します。 OpenGL 3.0以降、いわゆる非推奨モデルが登場しました。 固定機能レンダリングに関連する古い機能の一部、およびglBegin / glEndに基づくレンダリング、および他の多くの時代遅れで無関係なものは、廃止予定と宣言され、その後メインのOpenGL 3.1仕様から削除されました。 これにより、メイン仕様を最新の最新の形式に保つことができます。



これにより、古いプログラムとの互換性が損なわれると思われます。 実際、以前は、プログラムがOpenGLコンテキストを作成したとき、できるだけアクセス可能なバージョンのコンテキストを受信して​​いました。 大丈夫だった、なぜなら 新しいバージョンは以前のバージョンよりも常にアドオンでした。 互換性の問題を回避するために、OpenGL 3.xコンテキストを取得するプログラムは、新しいコンテキスト作成メソッドを使用する必要があります。これにより、取得するOpenGLのバージョンを指定できます。



しかし、拡張機能について既に以前に記述されたものから次のように、これは重要です。OpenGL3.xの機能は、新しいメソッドを使用してコンテキストを作成せずに拡張機能を通じて取得できます。 つまり OpenGL 1.1 +拡張機能= OpenGL 3.2 ！ したがって、完全な下位互換性が維持されます。 たとえば、ジオメトリシェーダーはGL_ARB_geometry_shader4の拡張です。

よくある誤解

OpenGLはDirect3Dに遅れをとっており、一般に、仕様のこのような緩慢な変更から判断すると、おそらく完全に死んでいます。



実際、このエラーの理由は、拡張機能に関する知識の不足です。 一般的に言えば、OpenGLはイノベーションの点で（！）Direct3Dの先を行くことができます。 メーカーは誰も待たずにOpenGLに拡張機能を追加できますが、Direct3Dに変更を加えることができるのはマイクロソフトだけです。



OpenGLはプロのグラフィックプログラム用であり、Direct3Dはゲーム用です。



この誤acyには歴史的な理由があります。 OpenGLは元々3Dグラフィックライブラリとして開発されましたが、ハードウェアを高速化することはできません。 これは、ゲームが必要としないステレオ画像のレンダリングなど、いくつかの機能の存在も説明しています。 Direct3Dは、GPUでの高速化が期待されてすぐに開発されました。 多くのプロフェッショナルグラフィックパッケージが登場した時点では、Direct3Dは存在しませんでした。

興味深いニュアンス

Microsoftは、OpenGLをサポートしないWindowsドライバーを同梱しています。 OpenGLは、加速なしでレンダリングされるか、DirectXを介してエミュレートされます。 そのため、Windows用のOpenGLサポートが必要な場合は、製造元のWebサイトからドライバーをインストールする必要があります。 このOpenGLの拒否の理由は、おそらく純粋に政治的なものです。

だから何をすべきか、どう生きるか？

注：ただし、この部分は非常に主観的です。



開発者であり、使用するAPIを決定する場合は、次のことを考慮してください。

OpenGLの場合-大規模なクロスプラットフォーム、特に、Windows XPでのすべての新機能の利用可能性。Direct3D10/11はそうではありません。

OpenGLに対して-WindowsのドライバーはそのままでOpenGLをサポートしていないため、メーカーのWebサイトからインストールする必要があります。



あなたが3Dアプリケーションの開発の初心者で、この分野をマスターしたい場合、私はこれを行うことをお勧めします：最初にDirect3Dに対処し（理由は簡単です-Microsoftは非常に高品質のSDKを提供します）、次にOpenGLに対処します（後に非常に簡単になりますDirect3D）。 残念ながら、OpenGL用のSDKなどはありません。 したがって、ゼロからマスターすることはより困難になります。



それだけです。 開発に頑張ってください！