DirectX 11 與 DirectX 12:有什麼區別以及您應該使用哪一個?
DirectX 12 與 Windows 10 一起發布，微軟的 DirectX 12 為遊戲玩家和遊戲開發人員開創了一個新時代。 DirectX 12 能夠降低 CPU 開銷，同時提升 GPU 效能，很快就聲名鵲起。
事實上，人們可能想知道增強效能是否可以像從 DirectX 11 遷移到其後繼產品 DirectX 12 一樣簡單。為了更清楚地了解這一轉變，明智的做法是檢查這兩個 DirectX 迭代之間存在的差異。
什麼是微軟的 DirectX?
總而言之，Microsoft DirectX 構成了一組軟體開發工具，可促進應用程式內各種多媒體操作的執行，特別是跨 Windows 和 Xbox 系統部署的遊戲程式。舉例來說，暫時深入研究應用程式介面或 API 的概念可能會有所幫助，它們本質上是一系列協議，可以實現作業系統不同元件之間的順暢通信，從而簡化程式設計互動。
應用程式介面 (API) 透過以結構化格式交換資料來促進多個軟體應用程式之間的通訊。本質上，API 充當中介，允許不同的系統無縫互動。我們在對 API 的全面檢查中進一步探討了這個概念，其中我們深入研究了它們在不同行業中的各種功能和利用率。簡單來說，想像一下使用電話發送和接收訊息；同樣，API 可以將資訊從一個程序傳輸到另一個程序，使用戶能夠有效地存取和處理資料。
DirectX 11 和 DirectX 12 之間有什麼不同?
DirectX 11 和 DirectX 12 代表了 Microsoft 遊戲開發圖形 API 演進過程中的不同迭代。主要區別在於它們與電腦硬體架構的交互作用。雖然使用DirectX 11 開發的遊戲通常僅利用兩到四個CPU 核心，其中一個核心充當CPU 和GPU 之間的通訊點，但DirectX 12 引入了增強的多執行緒功能，可以在多個核心之間實現更高效率的資源分配。這會提高利用此更新的圖形介面的應用程式的效能和更流暢的渲染。
為了優化遊戲應用程式的效能，軟體有效地分配資源非常重要。這意味著充分利用所有可用的處理單元的潛力，同時保持它們之間的高效通訊。在這方面，某些作業系統已經實現了允許在不同硬體組件（例如處理器和顯示卡）之間分配計算任務的機制。透過利用多核心的功能，這些策略可增強整體系統效能並促進中央處理單元 (CPU) 和圖形處理單元 (GPU) 之間的無縫互動。
事實上，DirectX 12 值得注意的功能之一是它結合了非同步計算和管道狀態物件(PSO) 等高級功能，這些功能透過支援多個任務的並發執行來顯著提高圖形處理單元(GPU) 的效率。因此，該技術可以最佳地利用 GPU 的功能，從而實現其最大的效能潛力。
除了渲染圖形內容之外，圖形處理單元 (GPU) 還能夠處理各種任務，包括執行機器學習演算法。然而，對於 DirectX 11，GPU 僅限於在任何給定時刻並按預定順序執行其中一項任務。此限制會導致 GPU 資源的利用率不理想，進而對整體效能產生負面影響。
考慮一下餐廳服務生的比喻。在等待客人點菜時，服務生先詢問顧客喜歡的酒。服務生接過飲料後，就開始詢問主菜。儘管這種循序漸進的過程很有效，但由於其順序性質，缺乏最佳效率。
在電腦科學領域，不同的圖形處理單元（GPU）資產可以管理餐廳顧客的個人訂單。在等待用餐時，這些專用於點餐流程的 GPU 資源一直處於閒置狀態，直到需要處理顧客的主菜請求為止。透過利用 DirectX 12 非同步運算架構的功能，服務生可以同時有效率地收集所有訂單，就像流行速食店提供的便利服務一樣。這種方法優化了 GPU 資源的利用率，並增強了遊戲時體驗的整體效能。
DirectX 12 引入了管道狀態物件 (PSO)，使開發人員可以更好地控制其圖形處理能力。在先前的版本（例如 DirectX 11）中，硬體僅負責透過圖形管道解釋和渲染圖形數據，該管道由一系列導致幀渲染的輸入和輸出組成。雖然圖形管道為高效渲染提供了基礎，但它也並非沒有缺陷。
目前的配置包括一系列不同的狀態，例如光柵化狀態、混合狀態和深度模板狀態，以及其他幾個狀態。在 DirectX 11 中，這些不同的狀態之間存在相互依賴性，導致它們依次依賴彼此的完成。因此，GPU 仍未充分利用，而 CPU 開銷增加，對整體效能產生負面影響。
DirectX 12 透過引入主表面物件 (PSO) 解決了這個問題，PSO 代表圖形管道的整體狀態。 PSO 被概念化為一個容器，包含渲染影像所需的所有必要元件。透過利用 PSO，GPU 可以對相互依賴的狀態執行搶佔式處理，而不是基於活動圖形管道重複計算它們。
事實上，與其前身 DirectX 11 相比，DirectX 12 顯著降低了 CPU 壓力，從而提高了整體系統效率。事實上，微軟報告稱，新的 API 可以將 CPU 使用率降低多達一半，並將 GPU 生產力提高約五分之一。然而，值得注意的是，這些優化可能會根據各種因素（例如硬體配置和應用程式細節）而有所不同。
為什麼從 DirectX 11 切換到 DirectX 12 並不簡單
適用於 Windows Vista 的 DirectX 11 於 10 月 27 日推出。隨後，DirectX 12 於 2015 年發布，導致 DirectX 11 和 DirectX 12 之間有六年的間隔。在這些年中，使用 DirectX 11 作為基礎創建了許多視頻遊戲。然而，從 DirectX 11 過渡到 DirectX 12 帶來了相當大的挑戰。
DirectX 11 是一種高階程式設計接口，可透過提供更高層級的功能來簡化開發。這會帶來更有效率、更具視覺吸引力的電玩遊戲。相比之下，DirectX 12 在較低的抽象層級上運行，需要專門的專業知識才能有效利用。然而，這種方法可以在細節上更好地控制效能最佳化。
事實上，使用 DirectX 12 創建的遊戲的功效可能取決於其開發人員對 API 的熟練程度。雖然 DirectX 12 提供了某些增強功能，但最終結果將取決於程式設計師有效利用它的能力。因此，許多程式設計師選擇使用更高層級的 API，例如 DirectX 11，因為它們易於使用且可存取。
DX 11 與 DX 12:您應該選擇哪一個?
在《激戰 2》中使用 DirectX 12 的可行性取決於多個因素，包括正在玩的特定遊戲。在這種情況下，激戰 2 被設計為僅在 DirectX 11 上運行，儘管根據使用者的作業系統和硬體功能有可能與 DirectX 12 相容。然而，將遊戲限制在 DirectX 11 上的選擇權僅取決於 ArenaNet 的開發人員。
圖片來源:Martin Kerstein/激戰 2
事實上，值得注意的是，ArenaNet 從DirectX 9 過渡到DirectX 需要相當長的時間9 年。然而，某些電玩遊戲具備同時與DirectX 11 和DirectX 12 運行的能力，例如《堡壘之夜》，用戶可能會在請參閱我們的《要塞英雄》綜合指南以獲取更多見解。此外，《戰地 5》、《古墓奇兵:暗影》等熱門遊戲也提供了這種相容性，讓玩家在遊戲設定中輕鬆地在 DirectX 11 和 DirectX 12 之間切換。
由於某些遊戲同時相容於 DirectX 11 和 12，您可能會詢問它們對遊戲效能的影響。具體來說，您可能會好奇選擇 DX 11 或 DX 12 是否會提高這些遊戲的效能。為了解決這個問題，我們準備了一個視頻，比較了不同遊戲中每個版本的 DirectX 的效果，展示了使用 AMD Ryzen 3600、Nvidia GeForce RTX 3060 Ti 和16GB DDR4 內存。
這項發現讓人感到驚訝，因為 DX 11 和 DX 12 之間的視覺差異通常很小，儘管它們的發佈時間相隔幾年。此外，值得注意的是，與對應的 DX 11 版本相比，每個遊戲的 DX 12 版本的 GPU 和 CPU 利用率往往較低。
事實上，在做出這樣的決定時，選擇與 DirectX 11 或 DirectX 12 相容的圖形處理單元 (GPU) 至關重要。雖然許多現代 GPU 能夠支援 DirectX 12，但某些傳統 GPU（例如 2008 年發布的 Radeon HD）可能不具備處理嚴重依賴這些 API 的新遊戲所需的功能。因此，由於與 DirectX 11 和 DirectX 12 的兼容性有限，使用過時的 GPU 可能會限制人們享受最新遊戲體驗的能力。
DirectX 12 是您的正確選擇嗎?
確定從 DirectX 11 過渡到 DirectX 12 並不是一件簡單的事情，因為它依賴多個變量，包括硬體配置、軟體相容性、作業系統以及特定遊戲是否支援這兩個版本。因此，在得出任何結論之前必須仔細考慮，該結論預計仍適用於 DirectX 的後續迭代。