25 năm trước, một phần mềm của Microsoft đã thay đổi mãi mãi đồ họa máy tính

Khó có thể tưởng tượng các trò chơi điện tử ngày nay sẽ trông như thế nào nếu không có một thay đổi thầm lặng nhưng mang tính đột phá mà Microsoft đã tạo ra vào năm 2000.

Đúng 25 năm trước tính đến hôm nay, công ty đã giới thiệu DirectX 8, một bản phát hành không có fanfare ồn ào hay demo công nghệ định nghĩa thế hệ, nhưng lại mang theo một đột phá lớn - programmable shaders hay bộ đổ bóng có thể lập trình - điều đã cách mạng hóa mãi mãi cách GPU render đồ họa.

Trước khi DirectX 8 xuất hiện, card đồ họa hoạt động trên một pipeline chức năng cố định, nghĩa là hầu như mọi thứ đã được định sẵn, được cố định vào chính silicon. Các phương trình ánh sáng, pha trộn texture, các phép biến đổi - tất cả đều phụ thuộc hoàn toàn vào khả năng hỗ trợ của GPU.

Ví dụ, thay vì có phản chiếu thời gian thực, các nhà phát triển phải sử dụng các bản đồ môi trường vì GPU không có khả năng tính toán chúng một cách động. Họ bị ràng buộc bởi logic của phần cứng, thứ không hề linh hoạt chút nào.

Hãy tưởng tượng việc này giống như chỉnh các núm trên một bảng điều khiển cổ điển. Bạn có thể tinh chỉnh các tham số một chút, nhưng nếu bạn muốn thay đổi chính các núm đó thì sao?

Đó chính là lúc DirectX 8 bước vào cuộc chơi. Microsoft đã thêm Shader Model 1.0 vào DirectX, đi kèm với Vertex Shader 1.0 cho phép các nhà phát triển thao tác từng đỉnh, và Pixel Shader 1.0 cho phép họ kiểm soát màu cuối cùng của mỗi pixel. Trước đây, tất cả những điều này hoàn toàn không thể truy cập được, nhưng DirectX 8 đã trao quyền kiểm soát cho những người làm game, cho phép họ viết code để lập trình GPU kiết xuất theo cách họ muốn.

Các nhà phát triển giờ đây có thể tự định nghĩa toán học đằng sau ánh sáng, chẳng hạn, hoặc kiểm soát hành vi vật liệu, điểm sáng phản chiếu, các khối hình cơ bản và nhiều thứ khác lần đầu tiên trong lịch sử. Đây không còn là việc chấp nhận những gì GPU cung cấp mặc định, mà là về những gì GPU có thể làm được. DirectX 8 đã biến các chip đồ họa từ một cỗ máy bị khóa chặt thành một bộ xử lý thực sự có thể lập trình được, đúng với tên gọi của nó.

Dựa trên những khả năng mà DirectX 8 mở ra, các tựa game như Half-Life 2 đã xuất hiện với đồ họa đột phá của thời đại. Chúng được xây dựng trên ý tưởng về quyền tác giả, trao quyền tự chủ cho các nhà phát triển để tạo bóng thời gian thực, hiệu ứng khúc xạ và shader nước, các hiệu ứng hậu kỳ và nhiều hơn thế nữa.

Tất cả những điều kỳ diệu này xảy ra chỉ vì họ giờ có thể viết code tùy chỉnh, nói với GPU cách tính toán một cái gì đó theo ý muốn của mình. Quyền tự do sáng tạo này cho phép họ định hình cách ánh sáng tương tác với từng vật thể, một điều có thể trông nguyên thủy theo tiêu chuẩn ngày nay nhưng lại là một bước nhảy vọt khổng lồ vào thời điểm đó.

Sự ra mắt của DirectX 8 trùng với việc NVIDIA tung ra GeForce 3, card đồ họa đầu tiên thêm các khối phần cứng như shader-execution units để chạy Shader Model của DirectX 8. Trong bài đánh giá gốc về các GPU này từ hơn hai thập kỷ trước, việc bao gồm Pixel Shader và Vertex Shader được liệt kê là hai cải tiến lớn nhất, mang theo khả năng vô tận - một nhận định đúng hơn bao giờ hết khi nhìn lại.

Một năm sau đó, ATI, nay là AMD, đã theo kịp với phần cứng DX9 mạnh mẽ hơn, xây dựng dựa trên di sản của DirectX 8. Ngay cả Xbox gốc cũng được trang bị GPU DirectX 8 vào thời điểm đó, và có rất nhiều sự phấn khích xung quanh ánh sáng per-pixel thực sự trong cộng đồng nhà phát triển.

Các game như Morrowind và Splinter Cell là những người tiên phong áp dụng công nghệ này, sau đó được Unreal Engine 2 phổ biến rộng rãi. Nhìn chung, DirectX 8 không phải là một bản cập nhật bùng nổ với những quảng cáo rầm rộ, nhưng nó đã thay đổi hoàn toàn cách tính năng kiết xuất hiện đại hoạt động. Mọi thiết bị chúng ta sử dụng ngay bây giờ, từ điện thoại đến console đến máy tính, chúng sẽ không hoạt động theo cách hiện tại nếu không áp dụng nguyên tắc cơ bản của DirectX 8 về quyền kiểm soát.

Việc cho phép những người làm phần mềm có quyền lập trình phần cứng theo cách họ muốn chính là điều đã dẫn đến các đột phá đồ họa tiếp theo mà chúng ta coi là bình thường ngày nay.

Từ ray tracing đến các hiệu ứng ánh sáng phức tạp, từ phản chiếu thời gian thực đến những thế giới game photorealistic, tất cả đều bắt nguồn từ ý tưởng đơn giản nhưng cách mạng mà Microsoft đã giới thiệu 25 năm trước: trao quyền sáng tạo cho những người biết cách sử dụng nó. DirectX 8 có thể đã ra đời trong yên lặng, nhưng tiếng vang của nó vẫn còn đó trong mọi pixel chúng ta nhìn thấy trên màn hình ngày nay.