DirectX

À l’origine le nom de chacune de ces bibliothèques commençait par Direct, par exemple : Direct3D, DirectDraw, DirectMusic, DirectPlay, DirectSound et ainsi de suite. DirectX étant le nom générique faisant référence à l’ensemble de ces technologies. Avec le temps cette convention de nommage est un peu tombée en désuétude, le X prenant l’ascendant des technologies intitulées Xact, Xinput et qui ont rejoint la grande famille des technologies DirectX. Ainsi lorsque Microsoft s’est lancé dans le développement d’une console faisant un usage intensif de ces technologies, le X était prédominant ce qui a pu conduire au nom Xbox (et par la suite Xbox 360, l'Xbox One et puis la Xbox Series X et S).

Direct3D (la bibliothèque permettant de faire de la 3D temps réel) est largement utilisée dans le développement de jeux pour la plate-forme Microsoft Windows, pour Xbox et Xbox 360. Direct3D est aussi utilisé pour d’autres type d’applications s’appuyant sur des graphismes en 3D de haute qualité pour visualiser des données complexes, par exemple dans le secteur de la CAO/DAO bien que son concurrent OpenGL soit dans ce domaine mieux implanté car existante sur bien plus de plates-formes. Direct3D étant peut-être une des technologies DirectX les plus reconnues, il n’est pas rare de voir le nom DirectX utilisé en lieu et place de Direct3D.

La multitude des composants DirectX existe sous deux formes. L’une uniquement destinée à faire tourner les applications développées en utilisant ces technologies (les runtime components), l’autre étant un kit de développement à l’usage des développeurs. Initialement les composants destinés à l’exécution des applications étaient redistribués avec les jeux qui en faisaient usage, sur les versions récentes, ils se trouvent aussi pré-installés avec Windows. Le SDK est quant à lui proposé en téléchargement gratuit à partir du site de développement de Microsoft (MSDN). La partie runtime est propriétaire et les sources ne sont pas accessibles. Les sources des exemples du SDK sont disponibles avec celui-ci.

Les versions de Direct3D 9Ex et 10 étaient utilisés par Windows Vista. Ces deux versions faisaient usage de fonctionnalités propres au nouveau modèle de pilote Windows Display Driver Model apparu avec Windows Vista. La nouvelle infrastructure graphique de Windows supporte la virtualisation du matériel graphique vis-à-vis de multiples applications et services par exemple le Desktop Window Manager (le gestionnaire de desktop de Vista lorsque Aero est activé). Précédemment avec Windows XP, les applications avaient un accès exclusif à la carte graphique et pouvaient accaparer les ressources de celle-ci.

Sur PC, DirectX est actuellement en version 12 sur Windows 10, version 11 pour Windows 7, pour Windows Vista et Windows Server 2008 et 9.0c pour toutes les versions antérieures de Windows.

Les composants constituant DirectX sont :

• DirectX Graphics, lui-même constitué de plusieurs API :
  • DirectDraw : destiné aux graphismes en deux dimensions. Cette partie n’est plus mise à jour mais reste utilisée par un grand nombre de jeux. Cette bibliothèque est considérée comme obsolète (deprecated), remplacée par Direct2D.
  • Direct2D : remplace, en plus complet, DirectDraw. Disponible pour Windows 7, et pour Vista sous forme de mise à jour.
  • DirectWrite : pour les polices. Offre notamment un anticrénelage bidirectionnel. Disponible pour Windows 7, et pour Vista sous forme de mise à jour.
  • Direct3D (D3D) : Pour les graphismes 3D.
  • DXGI : Pour énumérer les cartes et les écrans et gérer les swap chains pour DirectX 10 et au-dessus.
• DirectInput : permet de gérer les entrées utilisateur de nombreux matériels comme les claviers, souris et joysticks ou tout autre matériel connectable à un PC, destiné au monde du jeu et disposant des pilotes adaptés. Cette API est obsolète depuis la version 8.
• Xinput : gère les entrées manette Xbox 360. API de nouvelle génération qui remplace DirectInput. Supporté par les contrôleurs compatibles avec la Xbox 360.
• DirectPlay : facilite la communication sur un réseau local ou non. N’est plus mis à jour depuis la version 8[1].
• DirectSound : permet de jouer et d’enregistrer des sons au format PCM. DirectSound3D (DS3D) : permet de jouer des sons positionné dans un espace 3D. Cette API est obsolète.
• Xaudio : API sonores remplaçant DirectSound. Tire parti de la vitesse des microprocesseurs modernes afin de mixer un très grand nombre de canaux.
• XAct : API sonore haut niveau, construite à partir de Xaudio, permet de faciliter la programmation du son, avec notamment son propre format de banque sonore.
• DirectMusic : pour jouer des morceaux produit à l’aide de l’outil DirectMusic Producer.
• DirectX Media : comprend DirectAnimation pour l’animation web 2D. N’est plus mis à jour.
• DirectShow : pour manipuler les contenus multimédia, audio et vidéo, streamé ou non. Depuis avril 2005, DirectShow ne fait plus partie du SDK DirectX et a été déplacé dans le Platform SDK.
• DirectX Transform pour des effets web, et Direct3D Retained Mode pour faire de la 3D avec une API de plus haut niveau. DirectShow contient aussi DirectX plugins pour effectuer des opérations sur les signaux audio et DirectX Video Acceleration (DXVA) pour bénéficier d’une décompression matérielle des contenus vidéo compressés.
• DirectX Media Objects : composants additionnels pour des applications en rapport avec les streaming, encodeurs, décodeurs, effets.
• DirectSetup : permet de faciliter le déploiement des composants DirectX. Les fonctionnalités proposées par DirectX sont exposées sous forme d’interfaces et objet COM. Par ailleurs, des objets managés ont aussi été créés au-dessus de certaines parties de DirectX, comme managed DirectX (s’appuyant sur Direct3D 9 et des portions de DirectSound) ainsi que la bibliothèque graphique de XNA[2].
• Direct Compute : API apparue lors du lancement de DirectX 10, visant à utiliser la puissance de calcul des GPU de dernière Génération (ATI HD---- ou Nvidia GT- ---). La parallélisation massive des instructions des GPU graphiques permettant d'accélérer singulièrement les traitements/calculs lourds, en termes de "temps", pour un CPU classique. Des bibliothèques de programmation telles que "CUDA", "ATI Stream" ou encore "OpenCL", ont été mises à disposition des développeurs. Voir GPGPU

Bien que DirectX soit une API conçue pour le système d'exploitation Windows, il existe des pilotes et des bibliothèques logicielles qui fournissent une partie de son API sur d'autres systèmes d'exploitation comme :

• Wine : Qui permet à des programmes conçus pour fonctionner sous Windows de fonctionner aussi sous Linux ou Mac OS X en redirigeant entre autres les appels Direct3D vers OpenGL.
• Gallium3D : Qui propose l'API de Direct3D 9 de manière native sous n'importe quel système d'exploitation sous réserve qu'un pilote Gallium3D soit présent sur le système cible.

Des API comme Direct3D et DirectSound interagissent directement avec le matériel par le biais de pilotes. Les fabricants de matériel doivent écrire ces pilotes pour une version spécifique du DirectX ‘Device Driver Interface’ (ou DDI). Des versions anciennes de DirectX incluaient un certain nombre de mises à jour de pilote DirectX mais cette pratique fut abandonnée au profit de Windows Update qui peut permettre aux utilisateurs de télécharger uniquement les pilotes propres à leur matériel. Les versions antérieures à DirectX 10 étaient vouées à être compatible avec des pilotes anciens, il était possible d’utiliser des versions plus récentes de DirectX avec des pilotes écrits pour supporter une version plus ancienne du DDI. Par exemple, un jeu s’appuyant sur Direct3D 9 pouvait fonctionner sur une machine équipée d’une carte n’ayant qu’un pilote développé à l’époque de DirectX 6. Par contre avec DirectX 10 sur Vista, compte tenu de l’ampleur des changements et du fait que certaines fonctionnalités exposées par l’API ne sont disponibles que grâce au nouveau modèle de pilote, il est impossible d’utiliser une application développée pour cette version de DirectX sans pilote correspondant au nouveau modèle de pilote WDDM. Plusieurs versions de DirectX sont préinstallées avec de nombreuses versions de Windows de façon à supporter des applications écrites avec des versions anciennes de cette API tant que celles-ci n’ont pas été réécrites pour la version la plus récente et continuent d’être utilisées.

En 2002, Microsoft mettait à disposition des développeurs une version du SDK DirectX amenant des assembly .Net permettant d’utiliser DirectX à partir de code managé, que cela soit en managed C++, C# ou tout autre langage supporté par le Framework .Net. Ces assembly étaient regroupés sous l’appellation « Managed DirectX » (ou MDX), et permettait d’obtenir des performances qui n’avait pas nécessairement à rougir de la comparaison avec ce qu’il était possible d’obtenir en C++ natif. En décembre 2005, février 2006, avril 2006 et août 2006, Microsoft mis à disposition des développeurs des mises à jour successives de cette technologie pour aboutir à la version 2.0 qui n’a jamais existé que sous la forme d’une version bêta ayant expiré le 5 octobre 2006.

Au cours du GDC de 2006, Microsoft présenta le Framework XNA GSE, voué à être la nouvelle bibliothèque permettant aux développeurs souhaitant réaliser des jeux en utilisant un langage .Net d’accéder aux fonctionnalités DirectX. Ce Framework a par ailleurs pour objectifs de faciliter leur travail en regroupant des fonctionnalités qui pouvaient se trouver au préalable éparpillées dans des assembly différents. Ce Framework supporte aussi l’exécution des applications produites sur Xbox 360. La version RTM fut livrée le 11 décembre 2006, sous la forme d’un paquet téléchargeable gratuitement. Contrairement à DirectX ou à Managed DirectX, les composants du Framework XNA GSE ou les API issues de la Xbox 360 (XInput, XACT, etc.) ne sont pas préinstallés avec aucune version de Windows, aussi il est recommandé de les installer en même temps que tout jeu en faisant usage.

Au début de 2013, Microsoft annonce la fin du développement de XNA et son retrait du programme de certification MVP (Most Valuable Professionals) le 1^er avril 2014[11]. La communauté open source prend alors le relai avec des framework tel que MonoGame (étant une implémentation open source de XNA) et des API comme SharpDX faisant des appels à du code natif DirectX (comme le faisait MDX).

Le système DirectX est compatible avec tous les systèmes d'exploitations Microsoft, 32 bits (x86), et 64 bits(x64).

Il existe plusieurs bibliothèques qui couvrent souvent une partie des fonctionnalités de DirectX. Utiliser une combinaison de celles-ci peut permettre d’obtenir le même ensemble de fonctionnalités que DirectX, on peut citer SDL, Allegro, OpenMAX, OpenML, OpenGL, OpenAL, Vulkan, FMOD, etc. Ces bibliothèques peuvent présenter l’avantage de permettre de développer des applications portables sur d’autres systèmes d’exploitation que Windows. Ces bibliothèques sont pour la plupart issues de projets open source.

D’autres projets, comme une partie de Wine, visent à fournir une implémentation alternative du même ensemble de fonctionnalités.

• (fr) FAQ DirectX pour les développeurs
• (fr) Tutoriels sur le développement avec DirectX
• (en) DirectX World - C++ DirectX 9 lessons for game programming. Learn how to build a graphic engine
• (fr) Site DirectX MSDN France

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