DirectX

3. 구성 요소

DirectX는 다양한 API로 구성되어 있다.^[110] DirectX의 런타임 라이브러리와 소프트웨어 개발 키트는 모두 마이크로소프트의 웹사이트에서 무료로 다운로드할 수 있지만, 독점 소프트웨어이며 소스 코드는 비공개이다. 또한 단독 DirectX SDK는 "June 2010"이 최종 버전이며, Microsoft Windows SDK 8.0이 출시되면서 Windows SDK로 통합되었다.^[111]

DirectX 기능은 COM 스타일 개체 및 인터페이스 형태로 제공된다.^[110] 주요 구성 요소는 다음과 같다.

• '''DirectX Graphics:''' DirectX 8부터의 명칭이다.
• 다이렉트3D (D3D): 3차원 그래픽을 그리는 데 쓰인다. DirectX의 진화 역사에서 가장 중요한 구성 요소가 되었으며, DirectX라고 하면 간접적으로 Direct3D를 지칭하는 경우가 있다.
• DirectCompute: Windows 7 이후에 사용할 수 있는, GPGPU용 API. DirectX 11을 지원하기 위한 플랫폼 업데이트로 Windows Vista에도 백포트되었다.
• DirectML (Direct Machine Learning): Direct3D 12 위에 구축된, 기계 학습을 위한 로우 레벨 가속 라이브러리.^[112] Windows 10 1903 이후 사용 가능.
• DXGI: Direct3D 10 이후의 그래픽스 기반 API. 장치와의 통신 등 로우 레벨 작업을 담당한다.
• 다이렉트2D (D2D): Windows 7 이후에 사용할 수 있는 새로운 2차원 그래픽스 API. 버전 1.0은 Windows Vista에도 백포트되었다.
• DirectWrite: Windows 7 이후에 사용할 수 있는 새로운 고품질 텍스트 렌더링 API. 버전 1.0은 Windows Vista에도 백포트되었다.
• DirectComposition: Windows 8 이후에 사용할 수 있는, 변형이나 애니메이션 등을 동반하는 고성능 비트맵 합성을 가능하게 하는 API.^[113] DWM 기능의 일부를 애플리케이션 측에 해제하여 원활한 연동을 가능하게 한다.^[114]
• '''DirectX Audio:''' DirectX 8부터의 명칭이다.
• XAudio2: Xbox의 사운드 API인 XAudio에서 발전한 것. DirectSound의 후속.
• X3DAudio: XAudio2와 함께 사용되는, 공간 음향 라이브러리.
• XACT: 오서링 툴을 포함하는 하이 레벨 오디오 엔진. (업데이트 종료)
• XInput: Xbox 360 및 Xbox One 전용 게임 컨트롤러에 대응하는 API. Windows에서도 이러한 장치를 콘솔과 동일하게 이용할 수 있게 된다.
• DXVA: 동영상 처리 API. 버전 1.0은 DirectShow의 일부였지만, Windows Vista부터 사용할 수 있는 버전 2.0은 DirectShow나 Media Foundation과는 독립되어 있다.
• DirectShow: 각종 음성·동영상의 재생·생성. 후속으로 Media Foundation이 존재한다.
• DirectStorage: 최신 NVMe 스토리지 장치에 최적화된, 낮은 오버헤드의 I/O를 제공하는 API.^[120] DirectStorage 1.1에서는 Direct3D 12 위에 구축된, 압축 데이터를 GPU로 해제하는 기능도 지원한다.^[121][122] Xbox Series X/S 및 Windows 10/Windows 11에서 사용 가능.

• DirectDraw: 2차원 그래픽을 그리는 데에 쓰이며, DirectX 8 이후로 다이렉트 그래픽으로 통합되면서 쓰이지 않고 있다. 다이렉트2D가 역할을 대신하고 있다.
• DirectInput: 키보드, 마우스, 게임패드, 조이스틱으로부터의 입력 처리, 및 포스 피드백을 다룬다. DirectX 8 이후 업데이트 종료. FPS 게임 개발과 같은 용도라도 키보드나 마우스는 WM_INPUT (Raw Input) 이나 WM_MOUSEMOVE 등을 대신 사용하는 것이 권장된다.^[115][116]
• DirectSound: 사운드 재생 및 녹음. (업데이트 종료)
• DirectSound3D (DS3D): 3차원 사운드 재생.
• DirectMusic: DirectMusic Producer로 생성된 음악 트랙의 재생. (업데이트 종료)
• DirectPlay: 네트워크 게임을 위한 API 제공, 다이렉트엑스 8 이후로 개발이 중단되었다.
• DirectAnimation: 2D/3D 웹 애니메이션용.^[117][118] Internet Explorer 4.0 이후에 통합되었다.
• DirectX Media Objects^[119]: 인코더, 디코더, 효과와 같은 스트리밍 오브젝트 지원.

4. 버전 역사

DirectX는 1995년 첫 출시 이후 지속적으로 업데이트되었다.^[142]

DirectX 4는 출시되지 않았다. Raymond Chen의 저서 ''The Old New Thing''에 따르면 DirectX 3가 출시된 후, 마이크로소프트는 버전 4와 5를 동시에 개발하기 시작했다. 버전 4는 소규모 기능이 포함된 단기 릴리스였고, 버전 5는 더 많은 기능을 갖춘 릴리스가 될 예정이었다. DirectX 4에 명시된 기능에 대한 게임 개발자들의 관심 부족으로 인해 보류되었고, 이미 두 개의 새 버전을 구분하는 많은 문서가 있었기 때문에 마이크로소프트는 버전 5에 사용할 기능에 버전 4를 재사용하지 않기로 결정했다.^[69][70]

2002년, 마이크로소프트는 셰이더 모델 2.0(버텍스 셰이더 2.0, 픽셀 셰이더 2.0)과 HLSL을 지원하는 DirectX 9를 출시했다.^[151] 2004년 8월에는 기능을 더욱 강화한 셰이더 모델 3.0을 도입한 DirectX 9.0c를 출시했다.^[83] DirectX 9는 윈도우 98, 윈도우 ME, 윈도우 2000, 윈도우 XP를 지원했다. 2024년 8월 현재, 이전 버전과의 호환성을 위해 모든 후속 윈도우 버전에서 계속 지원된다.

DirectX 10은 윈도우 비스타(2006년 말 출시) 이상에서만 제공되며 사용할 수 있다. 윈도우 XP와 같은 이전 버전의 윈도우에서는 DirectX 10 전용 애플리케이션을 실행할 수 없다.^[35] DirectInput은 XInput을 선호하여 사용이 중단되었고, DirectSound는 Cross-platform Audio Creation Tool 시스템(XACT)을 선호하여 사용이 중단되었다.^[36]

5. DirectX Runtime

DirectX 런타임(DLL)은 크게 두 종류로 나뉜다.^[97] 하나는 d3d11.dll이나 d2d1.dll과 같은 기본 런타임이며, 다른 하나는 d3dx11_43.dll, D3DCompiler_43.dll, XAudio2_7.dll 또는 xactengine3_7.dll과 같은 SDK에 종속된 추가 런타임이다.^[97] 전자는 Windows운영 체제 (OS) 설치 시 또는 Microsoft Update/Windows Update 등을 통해 시스템 구성 요소로 설치되지만, 후자는 DirectX SDK(Windows SDK) 버전에 따라 다르며, DirectX 최종 사용자 런타임 설치 프로그램을 통해 설치해야 한다.^[97]

Direct3D 및 DirectSound와 같은 API는 장치 드라이버를 통해 하드웨어와 상호 작용한다.^[97] 하드웨어 제조업체는 DirectX와 호환되도록 각 하드웨어를 테스트해야 한다.^[97] 초기 DirectX에는 모든 DirectX 호환 드라이버의 최신 라이브러리가 포함되었으나, 웹 기반 Windows 업데이트 드라이버 업데이트 시스템으로 대체되었다.^[97]

DirectX 10 이전에는 런타임이 이전 드라이버와의 ''하위 호환성''을 갖도록 설계되었다.^[98] 그러나 Windows Vista의 Direct3D 10 런타임은 이전 하드웨어 드라이버에서 실행할 수 없다.^[98]

Direct3D 10.1은 기능 수준 10_0 및 10_1을 도입했다.^[98] Direct3D 11은 레벨 11_0과 "10 레벨 9"를 추가했으며, 런타임은 모든 WDDM 드라이버에 제공된 Direct3D 9 DDI를 직접 사용한다.^[98] 기능 레벨 11_1은 Direct3D 11.1에서 도입되었다.^[98]

Windows 8.x 이후, 기본 런타임 외에 특정 버전의 추가 런타임(XInput1_4.dll, XAudio2_8.dll 등)이 시스템 구성 요소로 사전 설치되어 있다.^[97] 유니버설 Windows 플랫폼 (UWP) 앱 개발에서는 기본 런타임과 이 특정 버전의 추가 런타임만 사용할 수 있다.

DirectX를 사용한 응용 프로그램 실행 시 오류에 대처하려면 DirectX 런타임 업데이트가 필요하다.^[97] 그러나 사용하는 OS에 따라 완전히 실행 불가능할 수도 있다. 예를 들어 Windows XP에서는 DirectX 10 이후 버전을, Windows Vista/7/8.x에서는 DirectX 12를 사용할 수 없다.

6. 보조 라이브러리

Direct3D에는 마이크로소프트 순정 보조 라이브러리인 D3DX/D3DX^영어(Direct3D Extension)가 존재했다.^[173][174] D3DX에는 3D 그래픽 프로그래밍에 필요한 산술 연산, 스프라이트, 메쉬/텍스처 읽기/쓰기와 같은 기능이 구현되어 있었다. D3DX 런타임은 DirectX 최종 사용자 런타임을 설치해야 사용 가능했다.^[102]

Windows SDK 8.0에서 D3DX는 폐지되었고,^[175] DirectXMath,^[176][177] [https://github.com/Microsoft/DirectXTK DirectXTK], [https://github.com/Microsoft/DirectXTex DirectXTex], [https://github.com/Microsoft/DirectXMesh DirectXMesh] 등의 오픈 소스 라이브러리로 대체되었다. Windows 8 및 Visual Studio 2012 이후에도 구 DirectX SDK를 설치하여 D3DX를 이용할 수 있지만, Windows 스토어 앱에서는 사용할 수 없었다.

DirectX 11.x용 DXUT11^[178]과 셰이더 이펙트 프레임워크 Effects 11 (FX11)^[179]는 GitHub에서 공개/유지보수되고 있다. 또한 ''DirectX Graphics Samples''가 MIT 라이선스로 GitHub에서 공개되어 있으며, DirectX 12의 샘플 및 유틸리티 라이브러리가 포함되어 있다.

7. .NET Framework 지원

.NET Framework와 호환되는 DirectX 버전은 2002년에 출시되었으며, C#과 같은 호환 언어를 사용하여 .NET 응용 프로그램 내에서 DirectX 기능을 활용할 수 있게 되었다.^[99] 이 API는 "Managed DirectX" (MDX)로 알려졌으며, 기본 네이티브 DirectX API의 98% 성능을 가진다고 주장했다.^[99] 2006년까지 여러 업데이트가 출시되었으나, Managed DirectX 2.0 베타 버전을 마지막으로 개발이 중단되었고 더 이상 지원되지 않는다. Managed DirectX 2.0 라이브러리는 2006년 10월 5일에 만료되었다.^[99]

GDC 2006에서 마이크로소프트는 DirectX, HLSL 및 기타 도구를 하나의 패키지로 통합하여 게임 개발을 지원하기 위한 새로운 관리형 버전의 DirectX인 XNA Framework를 발표했다.^[99] XNA Game Studio Express RTM은 2006년 12월 11일에 Windows XP용 무료 다운로드로 제공되었다.^[99] 그러나 XNA Framework는 Windows의 일부로 제공되지 않았으며, 개발자는 런타임 구성 요소를 게임 또는 애플리케이션과 함께 재배포해야 했다.^[99] 2014년 4월에는 개발 및 지원이 종료되었다.^[189]

최신 XNA 릴리스를 포함한 마이크로소프트 제품은 .NET Framework에 대한 DirectX 10 지원을 제공하지 않는다.^[99]

.NET Framework에서 DirectX를 사용하는 다른 방법으로는 타사 라이브러리를 사용하는 것이 있다.

• '''SlimDX:''' .NET Framework에서 DirectX 프로그래밍을 위한 오픈 소스 라이브러리이다.^[99] 2012년 1월을 마지막으로 업데이트되지 않았으며, 공식 사이트도 2019년 현재는 사라졌다.^[99]
• '''SharpDX:''' 모든 Windows 플랫폼에서 .NET용 전체 DirectX API를 제공하는 오픈 소스 프로젝트이다.^[100] 고성능 게임, 2D 및 3D 그래픽 렌더링뿐만 아니라 실시간 사운드 애플리케이션 개발을 허용한다.^[99] 2019년 5월에 개발 종료가 발표되었다.^[193]
• '''[http://sourceforge.net/projects/directshownet DirectShow.NET]:''' DirectShow 하위 집합을 위한 라이브러리이다.
• '''[http://code.msdn.microsoft.com/WindowsAPICodePack Windows API Code Pack for .NET Framework]:''' 마이크로소프트의 오픈 소스 라이브러리이다.^[99] Direct3D 11.0, Direct3D 10.0/10.1, DXGI 1.0/1.1, Direct2D 1.0, DirectWrite 등을 지원한다.^[99] 2015년 9월 현재 Windows API Code Pack 1.1 링크는 사라졌지만, NuGet을 통해 1.0.0 버전을 다운로드할 수 있다.^[196]

8. 대안

DirectX 계열의 응용 프로그램 프로그래밍 인터페이스에 대한 대안으로 대부분의 기능이 있는 OpenGL이 있다.^{[200][201][202]} 이 밖에도 SDL, 알레그로, 오픈맥스, OpenAL, FMOD가 있다. 이 라이브러리들 가운데 대다수가 크로스플랫폼이거나 오픈 코드에 기반을 두고 있다. Direct3D와 가장 유사한 기능을 제공하는 OpenGL의 후속작인 Vulkan, Metal, Mantle 등도 대안으로 꼽힌다. 다른 API의 예로는 SDL, Allegro, OpenMAX, OpenML, OpenAL, OpenCL, FMOD, SFML 등이 있다.^{[203][204][205][206]}

또, DirectX와 똑같은 API를 둔 다른 대안으로 와인을 들 수 있다. 게다가, ReactOS 개발자들은 "ReactX"라는 이름으로 DirectX를 재구현하려 하고 있다. 구글(Google)의 ANGLE^[207] 프로젝트처럼 OpenGL 자체가 아닌, 내부적으로 Direct3D를 사용하는 래퍼를 경유하여 윈도우(Windows)상에서 WebGL 및 OpenGL ES를 간접적으로 구현하는 라이브러리도 존재한다.^[208][209]

9. 한국 게임 산업과 DirectX

한국 온라인 게임 산업은 세계적인 경쟁력을 갖추고 있으며, DirectX는 이러한 한국 게임 산업 발전에 중요한 역할을 해왔다. 넥슨, 엔씨소프트, 넷마블 등 주요 게임 회사들은 DirectX 기술을 활용하여 고품질의 게임을 개발해왔다. DirectX는 윈도우 환경에서 표준적인 3D 그래픽 API로 사용되어 왔으며, 게임뿐만 아니라 일반적인 3D 애플리케이션 및 OS 그래픽 셸 환경에도 사용되고 있다. 또한, Direct2D/DirectWrite는 IE나 파이어폭스와 같은 웹 브라우저의 렌더링 엔진 하드웨어 가속기로 채용되고 있다.

DirectX는 3D 그래픽 API뿐만 아니라 사운드 처리, 휴먼 디바이스 입출력 처리, 네트워크 처리 등을 포함하는 종합적인 멀티미디어 애플리케이션 개발용 API/SDK를 지향한다. 반면, OpenGL은 순수한 3D 그래픽 API로 설계되었으며, 크로스 플랫폼을 지원한다는 차이점이 있다.

Direct3D가 표준적인 3D 그래픽 API로 정착한 PC/윈도우 계열 환경에서도 OpenGL은 여전히 공존하고 있다. DirectX 등장 이전에는 PC (윈도우) 용 게임의 3D 그래픽 API로서 OpenGL이나 Glide가 디 팩토 스탠다드로 사용되기도 했다. 오토캐드^[198]나 벡터웍스^[199]와 같이, 한때 윈도우판에서 OpenGL을 사용했던 CAD 소프트웨어들도 새로운 버전에서는 DirectX (Direct3D)를 사용하는 추세이다.

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