Direct3D
Direct3D（簡稱：D3D）是微軟公司在Microsoft Windows作業系統上所開發的一套3D繪圖編程介面，是DirectX的一部份，目前廣為各家顯示卡所支援。與OpenGL同為電腦繪圖軟體和電腦遊戲最常使用的兩套繪圖編程介面之一。
1995年2月，微软收购了英国的Rendermorphics公司，將RealityLab 2.0技术發展成Direct3D标准，並整合到Microsoft Windows中，Direct3D在DirectX 3.0開始出現。後來在DirectX 8.0發表時與DirectDraw編程介面合併並改名為DirectX Graphics。
Direct3D與Windows GDI是同层级组件。Direct3D裝置有二種不同的操作模式：windowed和exclusive。在windowed模式下，必須使用back buffer。在Exclusive模式下，Direct3D直接呼叫顯示卡驅動程式，而不通过GDI。
Direct3D的抽象概念包括：devices, swap chains和resources。
有4種device type，D3DDEVTYPE定义了设备类型。
每一個裝置至少要有一個swap chain.一個swap chain可用來產生一個或多個back buffer surfaces。渲染目标（render target）也是back buffer surface。back buffer是屬於渲染（render）的部份。所有的back buffer都是合理的render target，但是並非所有render target都是back buffer。surface是一种资源，包含一个矩形集合的像素数据，如color, alpha, depth/stencil。
资源有4個属性：
Direct3D 10 API定義了vertices（顶点）, textures（纹理）, buffers（缓冲区），以及state群組轉換到螢幕上的流程。這樣的流程被描述成rendering pipeline（渲染流水线），其中有著許多不同的阶段. Direct3D 10 渲染流水线的各阶段包括： are: Direct3D有兩種display modes:
1992年，Servan Keondjian開創RenderMorphics公司，成立了一個Reality Lab實驗室，專事3D圖形技術及API技術研究。有兩種版本的API被釋出。1995年2月微軟買下RenderMorphics，由Keondjian在Windows 95上開發3D圖形引擎，主持Direct3D项目的开发。
Window 95推出之時，微軟一口氣發表了DirectX 1.0、DirectX 2.0和DirectX 3.0。DirectX 1.0推出時，只包括DirectDraw、DirectPlay、DirectInput、DirectSound四部分，DirectX 2.0內附了Direct 3D，但功能有限，無法與OpenGL、3dfx等API函数相提並論。1996年9月发布的Direct 3.0被认为是DirectX的第一套完整版本。不久，DirectX 3.0更新3.0a、3.0b，版号从4.04.00.0068增加到了“4.04.00.0069”，僅是附加了一个被称为Direct3D的组件，這正是Keondjian的傑作。當時的Direct3D有两種模式，一是Retain模式，另一個是Immediate模式，皆以COM建構而成。1996年Westwood工作室发布以DirectX開發的即时战略游戏《红色警戒》，大賣1200万套。
DirectX 4.0並未推出就有DirectX 5.0。1997年6月推出DirectX 5.0，加入DrawPrimitive API，加入了对MMX的支援，不久微軟又推出支援D3D加速卡的DirectX 5.0a版和5.1版、5.2版。
Direct3D 6.0，1998年秋微軟推出，引進多重貼圖（multitxture）以及stencil buffer
Direct3D 7.0引進硬體座標轉換以及光影計算（Hardware Transform and Lighting），並支援.dds檔。
Direct3D 8.0引進了可編程管道（Programable Function Pipeline）的概念，Direct3D在8.0版以前只能工作在固定管道（Fixed Function Pipe-line）的模式下。2001年微軟正式發表的Direct3D 8.0支援处理顶点的Vertex Shader，以及处理像素的Pixel Shader。使Direct3D的技術正式超越勁敵OpenGL。DirectX 8中的著色器是用低階著色器語言（Low Level Shading Language）編寫的。
Direct3D 9.0使用HLSL（全稱High Level Shading Language）编写Vertex Shader和Pixel Shader，有助於著色器的編寫和所產生程式碼的效率，並且大幅地縮短設計時間。Windows Vista推出DirectX的兩種新類型：Direct3D 9Ex和Direct3D 10。Direct3D 9Ex是DirectX 9的擴充版，除了Direct3D 9外，還增加了Windows Vista driver部分新功能的應用程序而設計。Direct3D 9Ex和Direct3D 10均构建於WDDM之上。只有透過WDDM才能在Vista上使用Direct3D。
Direct3D 10相對Direct3D 9大量代碼重新編寫，Direct3D 10著眼在高階繪圖程式，所有render都要寫shader。但本質上功能並沒有太大改變，只能算是對舊XP時代的問題重新更正，提供更高的可程式化及資源運用，以適合Vista使用。
Direct3D 10新特色：
Direct3D 10.1是Direct3D 10.0的小型的更新，2007年8月微軟釋出Direct3D 10.1以及Shader Model 4.1的測試版本。Direct3D 10.1規定幾個更多圖像質量標準為圖表供營商，給予開發商對圖像質量（image quality）的更多控制。XAudio 2 将取代DirectSound，成为最新的跨平台音频API。
Direct3D 11架構於Direct3D 10的基礎之上，但相較於Direct3D 10只支援Vista作業系統, Direct3D 11更可以支援Windows 7及Windows Vista。Direct3D 11新增以下的功能：
其他還有物件導向化的Shader Model 5等功能。之前DirectX 10還是單執行緒，檔案存取與繪圖指令共用同一個執行緒，容易造成畫面遲緩的現象，與DirectX 10相比，Direct3D 11有了更好的解決方案。
DirectX 11的pipeline新增Hull Shader、Tessellator、Domain Shader來實現tessellation, 可以快速讓成像3D的小三角型快速增加。至於Computer Shader則是GPGPU的實現，以GPU的平行處理能力與浮點運算能力來實現CPU的運算，能夠同時支援ATI以及Nvidia的顯示卡，不受繪圖流程的限制。DirectX11還支持Intel的支持Ray Tracing（光線跟蹤）與Rasterization（光柵化）技术，使3D效果更真实，更加逼真。
以Direct3D開發3D圖形程序，可以採用COM inteface，也可以採用.NET Framework的方式，WPF會使用Direct3D 9與GPU。Direct3D 11技术是DX10.1的超集，支援DX11.0、DX10.1/10.0、DX9.3/9.2/9.1等。
Windows 7 Desktop Windows Manager將會支持Direct3D 10.1 API。可將顯卡帶寬的佔用率降低大約50%。DirectX 11可向下相容於DirectX 10的顯示卡，同時也能夠在Windows 7與Vista上執行。
Vista 引入了 DirectX 的两种新类型:Direct3D 9Ex 和 Direct3D 10。DirectX 10僅適用於Windows Vista，针对 Windows Vista 进行了全新构建，构建于Vista 显示器驱动程序模型 (WDDM) 之上，並引入新的硬體模式、绘图管线和渲染特性，让开发人员更接近硬體。一些由於游戏需要SM 2.0，Vista 将使用SM 2.0来渲染桌面。
用Direct3D 9畫三角形：
用Direct3D 11畫三角形：