DirectX不是全部!3D游戲圖形技術(shù)解析
● 大名鼎鼎的HDR技術(shù)再次縮水
HDR（High Dynamic Range，高動(dòng)態(tài)范圍光照）技術(shù)相信很多人并不陌生，想當(dāng)年DX9C SM3.0面世時(shí)，正是憑借HDR技術(shù)一舉成名，HDR所帶來(lái)的絢麗光影效果給玩家極強(qiáng)的視覺(jué)震撼，但卻產(chǎn)生了很多負(fù)面效果，這些歷史遺留問(wèn)題時(shí)至今日都沒(méi)有得到完美解決。
幾乎所有的圖形技術(shù)都是隨著時(shí)間的推移來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)效果，只有HDR被一而再再而三的“縮水”，這是為什么呢？
● DX9C時(shí)代HDR與AA水火不容
HDR技術(shù)通過(guò)采用浮點(diǎn)格式的顏色代碼來(lái)為紋理、光照等計(jì)算提供極大的精度和顏色范圍（以前的紋理一般都是采用整數(shù)型的顏色格式）。盡管最后顯示到屏幕上還是每個(gè)顏色通道8位的整數(shù)格式，但是以前的材質(zhì)、光照計(jì)算中紋理也是用每通道8位的格式來(lái)參與計(jì)算，所以在顯示到畫(huà)面之前，很多細(xì)節(jié)就在低精度的運(yùn)算中丟失了。
HDR效果雖然很美，但在DX9C模式下進(jìn)行16位浮點(diǎn)（FP16）運(yùn)算時(shí)，會(huì)占用到原本屬于多重采樣抗鋸齒（MSAA）的緩沖區(qū)域，使得游戲開(kāi)啟HDR后無(wú)法進(jìn)行FSAA處理。當(dāng)年的一大批DX9C游戲都是如此，比如《孤島驚魂》、《細(xì)胞分裂》、《虛幻3》引擎的全系列游戲。
● ATI X1000和XBOX360是個(gè)例外
ATI的DX9C顯卡發(fā)布較晚，因此在設(shè)計(jì)之初就考慮到了HDR+AA的需要，整合了額外的緩存，只要通過(guò)游戲或者驅(qū)動(dòng)重新指定另外的緩沖區(qū)，就能完美支持HDR+AA效果，所以X1000系列和XBOX360主機(jī)都能支持HDR+AA。
不過(guò)ATI的HDR+AA方案并不是業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，還是有不少游戲無(wú)法同時(shí)開(kāi)啟HDR和AA，通過(guò)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)行更改緩沖區(qū)的方式和一些游戲有兼容性問(wèn)題，ATI官方都不認(rèn)可這種做法。
● DX10時(shí)代，新增兩種HDR顏色格式
為了解決困擾業(yè)界已久的HDR+AA問(wèn)題，微軟在DX10當(dāng)中加入了兩種新的HDR格式，對(duì)每個(gè)顏色通道16位浮點(diǎn)數(shù)的格式進(jìn)行刪減，第一種是R11G11B10（紅色綠色各11位，藍(lán)色10位，總計(jì)32位），另一種是紅綠藍(lán)各9位共享5位指數(shù)（計(jì)算機(jī)中浮點(diǎn)數(shù)是尾數(shù)附加指數(shù)的形式來(lái)表示）。
新增的兩種HDR格式都只有32位，而并非DX9C時(shí)代的48位（FP16x3），所以動(dòng)態(tài)范圍精度有些下降，但好處就是新的HDR不會(huì)與MSAA搶占緩沖區(qū)，所消耗的顯存也大大減少，效率和兼容性提高，至于光影效果的縮水其實(shí)很難看出來(lái)。
● DX11時(shí)代，新增HDR紋理壓縮技術(shù)
HDR除了不支持抗鋸齒外，還不支持紋理壓縮技術(shù)，因?yàn)镠DR在設(shè)計(jì)之初的要求就是光照和紋理都必須保持高精度。隨著時(shí)代的發(fā)展，游戲的分辨率越來(lái)越高，紋理貼圖越來(lái)越精細(xì)，而紋理貼圖如果不經(jīng)壓縮就放在顯存里面的話(huà)，容量是相當(dāng)恐怖的，因此新一代的游戲顯存消耗成倍增加，這其中罪魁禍?zhǔn)灼鋵?shí)還是HDR技術(shù)。
為了解決這個(gè)顯存消耗大戶(hù)，在DX11當(dāng)中又新增了一種專(zhuān)為HDR設(shè)計(jì)的紋理壓縮格式：BC6H，壓縮比高達(dá)6：1。
上圖展示的是圖像通過(guò)BC6H壓縮模式進(jìn)行壓縮的前后效果對(duì)比圖。其中左邊的圖像為原始圖像，中間的是在壓縮過(guò)程中損失的一些細(xì)節(jié)，而右邊的就是壓縮后的圖像?？梢钥闯?，從畫(huà)質(zhì)上來(lái)看幾乎沒(méi)有損失（肉眼看不出），但是卻可以大幅度降低顯存的占用。
經(jīng)過(guò)了DX9C、DX10和DX11三代API，HDR技術(shù)在神不知鬼不覺(jué)的情況下被兩次“縮水”之后，才真正走向成熟，由此可見(jiàn)好的圖形技術(shù)不光是要效果出色，更重要的是擁有高效率和實(shí)用性，才能被更多的游戲所接受，被更多的顯卡所支持。
● 代表游戲：幾乎所有主流游戲都有使用HDR效果，時(shí)至今日依然有一些采用虛幻3引擎的游戲無(wú)法同時(shí)開(kāi)啟HDR和AA，需要通過(guò)修改的方式實(shí)現(xiàn)
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