Несостоявшийся графический API: Fahrenheit и попытки унификации Direct3D и OpenGL.

Введение

Невыпущенный кроссплатформенный графический API Fahrenheit представлял собой попытку создать единый API высокого уровня для 3D-компьютерной графики, объединяющий Direct3D и OpenGL. Он разрабатывался преимущественно компаниями Microsoft и SGI, а также включал в себя результаты совместной работы HP и Microsoft. Direct3D и OpenGL — это API низкого уровня, которые сосредоточены главным образом на этапах рендеринга 3D-графики. Программы, использующие эти API, должны предоставлять значительный объем кода для обработки остальных этапов графического конвейера. Fahrenheit задумывался как единый API, который бы выполнял большую часть этой работы, а затем обращался к Direct3D или OpenGL для завершающих шагов. Значительная часть первоначального проекта Fahrenheit была заброшена, и в конечном итоге Microsoft и SGI отказались от совместной работы. В итоге, только часть системы Fahrenheit, отвечающая за сцену, известная как XSG, была выпущена, но вскоре после этого её поддержка была прекращена.

Предыстория

В 1990-х годах OpenGL от SGI был фактически стандартом для 3D-компьютерной графики. До середины 90-х годов различные платформы использовали разнообразные собственные решения, но влияние SGI на графическом рынке в сочетании с усилиями Архитектурного совета OpenGL (ARB) привело к быстрой стандартизации OpenGL на большинстве рынка графических рабочих станций. В середине 1990-х годов Microsoft лицензировала OpenGL для своей операционной системы Windows NT в качестве основной 3D-системы; Microsoft позиционировала NT как систему класса рабочих станций, и OpenGL был необходим, чтобы стать реальным конкурентом в этой области. Первоначальная поддержка была выпущена в Windows NT Workstation версии 3.5 в 1994 году. Дополнительную путаницу внесла покупка Microsoft компании RenderMorphics в феврале 1995 года. Их продукт Reality Lab представлял собой 3D-библиотеку, разработанную специально для игр и ориентированную в основном на "бюджетный" рынок. После переименования в Direct3D 3.0, Microsoft выпустила его как основной 3D API для Windows 95 и разработки игр. Это вызвало масштабные дебаты как внутри Microsoft, так и за её пределами, о достоинствах обоих API и о том, следует ли продвигать Direct3D. В середине 90-х годов SGI работала над рядом проектов по созданию API более высокого уровня поверх OpenGL, чтобы упростить программирование. К 1997 году это вылилось в их систему OpenGL++, C++ API с сохранением состояния, работающий поверх OpenGL. Они предложили использовать модифицированную версию в качестве единого API, работающего поверх OpenGL или нового высокопроизводительного API низкого уровня, над которым, как известно, работала Microsoft (не основанного на Reality Lab). Это не только скрыло бы детали реализации и сделало бы войну между OpenGL и DirectX излишней, но и предоставило бы значительно более удобные интерфейсы высокого уровня для более надёжной объектно-ориентированной среды разработки. Работа над OpenGL++ затянулась в ARB до 1997 года. Хотя SGI выделила ресурсы на проект для предоставления образца реализации, похоже, они были недовольны общим прогрессом и жаловались: "Было много работы, но относительно мало общения". Microsoft, в частности, прямо заявила, что не будет поддерживать эту инициативу, и SGI считала, что их поддержка будет необходима для дальнейшего развития.

In the 1990s SGI's OpenGL was the de facto standard for 3D computer graphics. Prior to the mid 90s different platforms had used various custom solutions, but SGI's power in the graphics market, combined with the efforts of the OpenGL Architecture Review Board (ARB), led to the rapid standardization of OpenGL across the majority of the graphics workstation market. In the mid 1990s, Microsoft licensed OpenGL for their Windows NT operating system as its primary 3D system; Microsoft was positioning NT as a workstation class system, and OpenGL was required in order to be a real competitor in this space. Initial support was released in Windows NT Workstation version 3.5 in 1994. Confusing matters was Microsoft's February 1995 purchase of RenderMorphics. Their Reality Lab product was a 3D library written specifically for gaming purposes, aimed primarily at the "low end" market. After renaming it to Direct3D 3.0, Microsoft released it as the primary 3D API for Windows 95 and game programming. This sparked off a massive debate, both within Microsoft and outside, about the merits of the two APIs and whether or not Direct3D should be promoted. Through the mid 90s SGI had been working on a series of efforts to provide a higher level API on top of OpenGL to make programming easier. By 1997 this had evolved into their OpenGL++ system, a retained mode C++ API on top of OpenGL. They proposed that a modified version be used as a single API on top of either OpenGL or a new high performance low level API that Microsoft was known to be working on (not based on Reality Lab). This would not only hide the implementation details and make the OpenGL/DirectX war superfluous, but at the same time offer considerably better high level interfaces for a more robust object oriented development environment. The OpenGL++ effort dragged on in the ARB through 1997. Although SGI committed resources to the project in order to provide a sample implementation, it appears they were unhappy with progress overall and complained "There's been lots of work, but relatively little communication." Microsoft in particular had stated in no uncertain terms that they would not be supporting the effort, and SGI felt that their support would be essential for any efforts moving forward.

Объявление

В совместном пресс-релизе в декабре 1997 года, а затем в объявлении на встрече ARB в начале 1998 года, SGI сообщила о прекращении разработки OpenGL++ и о партнерстве с Microsoft для создания новой системы под кодовым названием "Fahrenheit". SGI должна была предоставить основной API "среднего размера", используемый в большинстве приложений – Fahrenheit Scene Graph, а также модифицированную версию для работы с очень большими моделями из CAD-приложений – Fahrenheit Large Model. Microsoft должна была разработать новый низкоуровневый движок рендеринга для Windows, известный как Fahrenheit Low Level, фактически замену версии Direct3D, основанной на Reality Lab. Официальный анонс проекта состоялся на SIGGRAPH 1998 с планируемым выпуском в конце 1999 или начале 2000 года. Fahrenheit стал основным направлением разработки в SGI. Рабочие станции на базе MIPS быстро теряли лидерство в производительности, которое они имели в начале 1990-х годов, и компания столкнулась с серьезными проблемами, поскольку среднестатистические ПК постепенно, но уверенно выходили на рынок высокопроизводительной графики. SGI рассматривала Fahrenheit как стратегию выхода из ситуации; после завершения проекта компания смогла бы перейти на линейку продуктов, основанную на ПК, при этом продолжая предлагать лучшие инструменты разработки для теперь уже универсального API. Хотя работы по портированию не начинались, планировалось, что в будущем такие инструменты, как Open Inventor и OpenGL Performer, будут интегрированы с Fahrenheit, что позволило бы выпустить единую, полностью функциональную систему разработки для Fahrenheit при его выпуске, поддерживающую как существующих, так и новых клиентов. Компания также начала планировать другие продукты Scene Graph, которые стали последними в серии подобных проектов. К 2000 году DirectX 7.0 уже был представлен на рынке и пользовался значительной популярностью. DirectX стал основным API в период расцвета 3D-игр в конце 1990-х годов. Microsoft выпустила Fahrenheit Scene Graph под названием XSG в том же году, но сопроводила это примечанием об отсутствии поддержки. Новые версии XSG так и не были выпущены, а все страницы, связанные с Fahrenheit или XSG, на веб-сайтах Microsoft и SGI впоследствии были удалены. Поддержка аппаратного ускорения OpenGL была исключена из стандартных видеодрайверов в Windows XP, хотя большинство производителей видеокарт предоставляют собственные реализации.

A joint press release in December 1997, followed by an announcement at an ARB meeting in early 1998 by SGI, announced that work on OpenGL++ had been abandoned and SGI had partnered with Microsoft to produce a new system code named "Fahrenheit". SGI was to provide the primary "mid sized" API used in most applications, Fahrenheit Scene Graph, as well as a modified version for handling very large models from CAD applications, Fahrenheit Large Model. Microsoft would provide a new low level rendering engine for Windows known as Fahrenheit Low Level, essentially a replacement for the Reality Lab based version of Direct3D. The project was officially announced at SIGGRAPH 1998 for release in late 1999 or early 2000. Fahrenheit became the primary focus of development at SGI. Their MIPS based workstations were quickly losing the performance lead they had in the early 1990s, and the company was in serious trouble as the average PC slowly but surely encroached on the high end graphics market. SGI saw Fahrenheit as an exit strategy; once complete they would be able to move to a PC based lineup while still offering the best development tools for a now universal API. Although no porting work began, toolkits like Open Inventor and OpenGL Performer were intended in future to be layered on Fahrenheit, meaning that they could deliver a single fully functional development system for Fahrenheit when it shipped, supporting both their existing customers as well as new ones. and started planning other Scene Graph products which became the last in a series of such projects. By 2000 DirectX 7.0 was in the marketplace, and proving quite popular. DirectX had become the primary API during the rise of 3D gaming in the late 1990s. Microsoft did release Fahrenheit Scene Graph as XSG the same year, but did so with a note saying it would not be supported. No new versions of XSG were ever released, and all of the pages related to either Fahrenheit or XSG on both the Microsoft and SGI web pages have since disappeared. Hardware accelerated OpenGL support was dropped from the included video drivers in Windows XP, although most video card manufacturers deliver their own implementations.

Описание

По сравнению с Open Inventor или Iris Performer, дизайн XSG включал в себя ряд новых идей. Композиционные примитивы и методы обхода сцены позволяли приложениям создавать сцены, оптимально соответствующие структуре визуализируемых данных, а затем применять оптимизатор графа сцены для реструктуризации сцены с целью более эффективного рендеринга, не изменяя при этом её внешний вид. Разработчику оставалось лишь использовать наиболее естественный подход, а система обеспечивала высокую производительность. Конвейерный рендеринг позволял многопоточному приложению создавать сцену, отсекать примитивы и рендерить её в разных потоках, используя принципы, заимствованные из конвейера отрисовки Performer. Представление примитивных данных сцены было оптимизировано для минимизации объема хранимых данных, чтобы избежать их полного дублирования в каждом потоке. Одной из уникальных особенностей XSG была возможность замены большинства встроенных методов обхода графа на собственные реализации. Разработчики могли создавать новые функции для быстрого обхода известных им способов хранения данных внутри XSG и включать их в существующие пути рендеринга. Дэвид Блайт, главный архитектор Fahrenheit в SGI, работал в Microsoft над DirectX до 2010 года, а затем стал главным архитектором графического программного обеспечения в Intel.