Direct3D 12 尝鲜: 基本呈现

ゞ浴缸里的玫瑰 2022-08-07 09:44 164阅读 0赞

###### (转载请注明出处) ######

请叫我挖坑狂魔**\_(:3」∠)\_**

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微软前几天发布了Win10的开发工具,希望使用的童鞋可以加入[windows insider][]计划 进行下载.  
![winins][]

### 下面是我的环境: ###

*  Windows 10 Technical Preview Build 10041
 *  Visual Studio 2015 CTP 6
 *  Visual Studio Tools for Windows 10

当然,使用的是**虚拟机**.

D3D12文档可以在[官方文档][Link 1]里面进行查看,里面有编程向导与API文档. 不过, 这个文档也是**初步**的, 可能链接会失效.

### 初始化: ###

初始化COM组件和创建窗口就**不再累述**,直接杀入主题:  
和D3D11类似, 使用[D3D12CreateDevice][]创建D3D12设备,目前,函数声明如下:

HRESULT WINAPI D3D12CreateDevice(
        IDXGIAdapter* pAdapter,
        D3D_DRIVER_TYPE DriverType,
        D3D12_CREATE_DEVICE_FLAG Flags,
        D3D_FEATURE_LEVEL MinimumFeatureLevel,
        UINT SDKVersion,
        REFIID riid,
        void** ppDevice );

第一个是显卡适配器, 可以枚举, 可以为nullptr,  
第二个是驱动类型, 我这里是虚拟机, 所以选择WARP  
第三个是创建flag(没有RGBA支持,也就是说不能链接D2D?)  
第四个是特性等级, 现在还没有12的等级,所以选择11.1  
第五个是SDK版本, 使用宏**D3D12\_SDK\_VERSION**即可  
第五个第六个也就很熟悉了, 假如只是用MSC编译, 可以使用宏  
**IID\_PPV\_ARGS**,不过对于GCC等编译器还是手写吧:

D3D12_CREATE_DEVICE_FLAG flags = D3D12_CREATE_DEVICE_NONE;
    #ifdef _DEBUG
            flags |= D3D12_CREATE_DEVICE_DEBUG;
    #endif
            hr = ::D3D12CreateDevice(
                nullptr,
                D3D_DRIVER_TYPE_WARP,
                flags,
                D3D_FEATURE_LEVEL_11_1,
                D3D12_SDK_VERSION,
                IID_ID3D12Device,
                reinterpret_cast<void**>(&m_pd3dDevice)
                );

不知道是不是bug还是没有实现还是什么原因,不能像D3D11那样利用**d3d设备**获取**dxgi设备**, 再balabala创建交换链。 所以这里利用[CreateDXGIFactory2][]创建Dxgi工厂

hr = ::CreateDXGIFactory2(
                0,
                IID_IDXGIFactory2, 
                reinterpret_cast<void**>(&m_pDxgiFactory)
                );

再使用[IDXGIFactory2::CreateSwapChainForHwnd][IDXGIFactory2_CreateSwapChainForHwnd]为窗口创建交换链, 需要注意的是第一个参数,用过D3D11的童鞋可能习惯性地传个D3D12设备指针,**不过这是错误的**,调用可能没问题, 但是呈现时会出错,第一个参数应该传一个[ID3D12CommandQueue][]指针,所以我们还应该创建一个D3D12的命令队列, 官方给的向导里面可以获取一个默认的队列,但是发现现在这个接口被移除了,只能直接创建了:

// 创建命令队列
        if (SUCCEEDED(hr)) {
            D3D12_COMMAND_QUEUE_DESC desc = {
                D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT,
                0,
                D3D12_COMMAND_QUEUE_NONE,
                0
            };
            hr = m_pd3dDevice->CreateCommandQueue(
                &desc,
                IID_ID3D12CommandQueue,
                reinterpret_cast<void**>(&m_pCmdQueue)
                );
        }
            // 创建交换链
        if (SUCCEEDED(hr)) {
            RECT rect = { 0 };  ::GetClientRect(m_hwnd, &rect);
            // 交换链信息
            DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 swapChainDesc = { 0 };
            m_uBufferWidth = swapChainDesc.Width = rect.right - rect.left;
            m_uBufferHeight = swapChainDesc.Height = rect.bottom - rect.top;
            swapChainDesc.Format = DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM;
            swapChainDesc.Stereo = FALSE;
            swapChainDesc.SampleDesc.Count = 1;
            swapChainDesc.SampleDesc.Quality = 0;
            swapChainDesc.BufferUsage = DXGI_USAGE_RENDER_TARGET_OUTPUT;
            swapChainDesc.BufferCount = 2;
            swapChainDesc.Scaling = DXGI_SCALING_STRETCH;
            swapChainDesc.Flags = 0;
            // 一般桌面应用程序
            swapChainDesc.AlphaMode = DXGI_ALPHA_MODE_UNSPECIFIED;
            swapChainDesc.SwapEffect = DXGI_SWAP_EFFECT_DISCARD;
            // 利用窗口句柄创建交换链
            hr = m_pDxgiFactory->CreateSwapChainForHwnd(
                m_pCmdQueue,
                m_hwnd,
                &swapChainDesc,
                nullptr,
                nullptr,
                &m_pSwapChain
                );
        }

D3D12中中显然的就是命令列表[ID3D12CommandList][], 其中一个实现是[ID3D12GraphicsCommandList ][ID3D12GraphicsCommandList], 和Direct2D中的命令列表类似，不过可以重置.  
这个图像命令列表的特点就是用来记录DrawCall, 完了就关闭, 然后高效重现.

为了创建图像命令列表, 我们需要创建一个命令分配器, 因为可以指定分配器的类型, 不然可以向D2D那样由设备上下文直接创建命令列表, 使用[ID3D12Device::CreateCommandQueue][ID3D12Device_CreateCommandQueue]:

这样创建一个**D3D12\_COMMAND\_LIST\_TYPE\_DIRECT**类型的分配器,这个是可以创建GPU可执行的命令列表.

现在终于可以创建一个图像命令列表[ID3D12Device::CreateCommandList][ID3D12Device_CreateCommandList]了:

// 创建图像命令列表
        if (SUCCEEDED(hr)) {
            hr = m_pd3dDevice->CreateCommandList(
                0, D3D12_COMMAND_LIST_TYPE_DIRECT,
                m_pCmdAllocator,
                nullptr,
                IID_ID3D12GraphicsCommandList,
                reinterpret_cast<void**>(&m_pGfxCmdList)
                );
        }

这个图像命令列表就和D3D11的设备上下文一样可以执(ji)行(lu)具体渲染命令:

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D3D11中, 我们可以从交换链中获取一个2D纹理, 但是D3D12中就没有2D纹理, 取代的是可以代表资源的[ID3D12Resource][]接口, 直接获取就行了:

// 获取缓冲区
        if (SUCCEEDED(hr)) {
            hr = m_pSwapChain->GetBuffer(
                0, IID_ID3D12Resource,
                reinterpret_cast<void**>(&m_pTargetBuffer)
            );
        }

同样地, D3D11中, 可以使用**设备**创建RTV  
(**ID3D11Device::CreateRenderTargetView**),

在D3D12中, 所有的资源都被绑定到”descriptor”标识符上面,还有descriptor tables, descriptor heaps, root signature什么的,详见[资源绑定][Link 2]. 这里主要是descriptor 和 descriptor heap,主要区别, 前者是单个后者是连续.  
因为(目前)没有ID3D12Device::CreateDescriptor, 所以使用[ID3D12Device::CreateDescriptorHeap][ID3D12Device_CreateDescriptorHeap]代替, 创建一个就好了, 以后有相同资源需要绑定, 可以创建一个descriptor heap一起使用.

// 创建RTV描述符
        if (SUCCEEDED(hr)) {
            D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_DESC desc = {
                D3D12_RTV_DESCRIPTOR_HEAP,
                1,
                D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_NONE,
                0
            };
            hr = m_pd3dDevice->CreateDescriptorHeap(
                &desc, IID_ID3D12DescriptorHeap,
                reinterpret_cast<void**>(&m_pRTVDescriptor)
                );
        }
        // 创建RTV
        if (SUCCEEDED(hr)) {
            m_pd3dDevice->CreateRenderTargetView(
                m_pTargetBuffer,
                nullptr,
                m_pRTVDescriptor->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart()
                );
        }

D3D11类似, 创建RTV, 不过没有专用的接口了, 用这个描述符就好了, 从这里和上面可以看出, D3D12没有了一大堆接口, 泛化了.  
![泛化][20150329213220852]

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#### D3D11 中, 清屏很简单: ####

1.  为当前设备上下文在OM阶段设置RTV
2.  清理RTV

#### D3D12中: ####

1.  为某图像命令列表在RS阶段设置RTV
2.  为该命令列表对于资源(呈现缓存)设置Barrier表明从”用于呈现”变为”用于渲染对象”
3.  清除RTV
4.  设置Barrier, 变回来
5.  关闭本命令列表
6.  加入命令队列并执行

可以看出多了几步, 其实就多了两步: 设置资源Barrier过去, 设置Barrier回来. (因为D3D12对多线程渲染做了很多?) 资源Barrier就是为了**处理资源的多个访问.**  
![Barrier][]

对于命令列表, **如果不再使用可以重置**.  
这部分代码就不放上来了, 可以看所**附带的实例代码**: [下载地址][Link 3]

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### 下面就是成果图 ###

![这里写图片描述][20150329213657144]

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### 已知问题 ###

从输出窗口可以看出错误:  
![这里写图片描述][20150329215437662]  
这个错误有机会再说吧\_(:3」∠)\_

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代码下载地址**在上面,** 不要漏掉了

[windows insider]: https://insider.windows.com
[winins]: /images/20220805/9093e04c3da149a5ac946ec37f8e69be.png
[Link 1]: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn903821%28v=vs.85%29.aspx
[D3D12CreateDevice]: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn770336%28v=vs.85%29.aspx
[CreateDXGIFactory2]: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn268307%28v=vs.85%29.aspx
[IDXGIFactory2_CreateSwapChainForHwnd]: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/hh404557%28v=vs.85%29.aspx
[ID3D12CommandQueue]: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn788627%28v=vs.85%29.aspx
[ID3D12CommandList]: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn770465%28v=vs.85%29.aspx
[ID3D12GraphicsCommandList]: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn903537%28v=vs.85%29.aspx
[ID3D12Device_CreateCommandQueue]: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn788657%28v=vs.85%29.aspx
[ID3D12Device_CreateCommandList]: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn788656%28v=vs.85%29.aspx
[ID3D12Resource]: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn788709%28v=vs.85%29.aspx
[Link 2]: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn899206%28v=vs.85%29.aspx
[ID3D12Device_CreateDescriptorHeap]: https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/dn788662%28v=vs.85%29.aspx
[20150329213220852]: /images/20220805/aba6d6e4006a43e2a5bb2834b4c99c47.png
[Barrier]: /images/20220805/a21590e1b45643f4aa75fad7f6d5a132.png
[Link 3]: http://download.csdn.net/detail/dustpg/8545253
[20150329213657144]: /images/20220805/3445e6177d0c404da4b8f306d335d4cb.png
[20150329215437662]: /images/20220805/b4e4ce5f230340b9bfeab381c148ef5d.png