DirectX Graphics Infrastructure(DXGI):最佳范例 学习笔记

今天要学习的这篇文章写的算是比较早的了，大概在DX11时代就写好了，当时龙书11版看得很潦草，并没有注意这篇文章，现在看12，觉得是跳不过去的一篇文章，地址如下： https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ee417025(v=vs.85).aspx 。

我本意是记录下学习笔记，但可能写成了翻译，但这也没有办法的事，MSDN的写作风格就是简单凝练，缺少参考索引，所以看MSDN往往也就是读完正文，点点加有超链接的名词，顶多再跑跑例程而已。

Microsoft DirectX Graphics Infrastructure(DXGI)是从WIndows Vista时代开始引入的一个子系统，它封装了一些Direct3D 10, 10.1, 11和11.1需要的低层次（low-level）任务。对于使用Direct3D 9的程序员，DXGI包括绝大部分之前打包进Direct3D 9 的enumeration，生成swap-chain和presentation相关API。当你要把应用迁移到DXGI，Direct3D 10.x和Direct3D 11.x,你必须充分考察一些事项以保证程序正常运行。

这篇文章主要讨论以下事项：

• 全屏相关琐事
• 多显示器
• 窗口样式和DXGI
• 多线程和DXGI
• 伽马（Gamma）和DXGI
• DXGI　１.１
• DXGI　１.２

全屏相关琐事

从Direct3D 9迁移到DXGI、Direct3D 10.x或者Direct3D 11.x，会给窗口模式到全屏模式转换的操作带来很多状况。这主要是因为Direct3D 9不像使用DXGI的程序那样需要那么多的手动操作，DXGI给开发者提供了很多可以追踪窗口样式和状态的细节操作。当古老的模式转换程序在新平台运行的时候，总是会引起一些意想不到的问题。

Direct3D 9通常通过设置front buffer分辨率来转换窗口模式到全屏模式，并强迫设备进入全屏独占模式再设置back buffer与其匹配。还有一条单独路径用于处理窗口尺寸，因为它们必须处理窗口进程接收到的WM_SIZE信号。

DXGI结合了两种情况的处理，试图简化处理流程。例如窗口模式下边缘被拉扯时，应用接收到WM_SIZE信号。DXGI拦截该信号，并修改front buffer。开发者只需要针对back buffer调用IDXGISwapChain::ResizeBuffers调整尺寸与随WM_SIZE信号所传入参数一致。当应用需要在全屏及窗口模式间切换时，只需调用IDXGISwapChain:SetFullscreenState。DXGI自动调整front buffer并发送WM_SIZE信号。应用再次调用ResizeBuffers，就像窗口边缘被拖拽时一样。

上述解释的方法论使用了一条独特的路径。DXGI默认设置桌面分辨率为全屏分辨率。但很多应用要为全屏切换到某个特殊分辨率。DXGI为这种情况准备了IDXGISwapChain::ResizeTarget。在调用SetFullscreenState之前调用。虽然可以以相反的顺序调用，但会多发送WM_SIZE一次，课程会引起闪烁。在调用SetFullScreenState之后还是要调用ResizeTarget,只不过参数DXGI_MODE_DESC的RefreshRate子项设为空。这是个非操作指令，但这可以避免刷新率相关的琐事，我们接下来就聊聊这个。

全屏模式时，桌面窗口管理器是禁用的。此时DXGI不会像窗口模式那样用blit，而是使用翻转去显示back buffer。如果特定的需求不满足，效益是不明确的。为了确定DXGI会用翻转代替blit，front buffer和back buffer必须保持一致。如果此前应用正确处理了WM_SIZE，两个buffer格式必然一直，也就没什么好担心的了。

大多数应用的主要问题是刷新率。刷新率必须是swap chain正在使用的IDXGIOutput对象的枚举值之一（IDXGIOutput可以枚举系统支持的所有刷新率）。如果在调用ReisizeTarget的时候，DXGI_MODE_DESC结构的RefreshRate子项置空，就能在调用后在子项中返回由系统指定的数值。注意不要以为某个刷新率会一直被支持而直接把它写在程序里。开发者经常希望获得一个60Hz的刷新率，而不知道系统真实支持刷新率只是60Hz的近似值，如果强行在程序里写入60Hz这个固定数值，那程序肯定会放弃翻转，而改用blit。

最后还要注意个问题，开发者经常要面对的需求是在全屏模式下改变分辨率。有时调用ResizeTarget和SetFullscreenState返回成功，但全屏分辨率依然是桌面分辨率。或者开发者给swap chain指定了一个分辨率，但DXGI却不管这些，还是把全屏分辨率设定为桌面分辨率。除非还调用了其他指令，DXGI就是默认把桌面分辨率设为全屏分辨率。在创建全屏swap chain时DXGI_SWAP_CHAIN_DESC结构的Flags子项一定要设为DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_ALLOW_MODE_SWITCH，以重写DXGI的默认行为。这个flag

也可以在ResizeTarget函数里动态调用。

多显示器

在多显示器情况下，DXGI要遵循两条准则。

第一条应用于再多显示器上创建两个以上全屏swap chain。当创建这种应用的时候，最好的办法是先设置他们的swap chain为窗口模式再设为全屏模式。如果swap chain在创建时被设为全屏模式，那么第二个swap chain会引起第一个swap chain模式转变，有可能会让它退出全屏模式。

第二条应用于输出（DXGI术语里的output往往是指显示器）。当创建swap chain时一定要小心输出设备。在DXGI使用环境中设置全屏时，IDXGIOutput对象控制控制着swap chain使用的显示器。Direct3D 9就没输出设备的概念。

窗口样式和DXGI

Direct3D 9应用在窗口模式与全屏模式切换时有很多工作要做。像改变窗口样式：填减边框、滚动条之类的。当应用迁移到DXGI，Direct3D 10.x或者Direct3D 11.x的时候，这些工作都被安排在适当的位置。因变化的不同，也有可能出现意想不到的情况。例如：当迁移到窗口模式时，应用不再有窗口框架或窗口边框相应处理程序。这是因为DXGI自动化了一部分工作，隐藏了相关过程。可以手动设置DXGI，但也可能引起期望外的状况。

通常我们建议尽量减少人力工作，将工作尽可能交给DXGI。但如果确实需要手动处理窗口的行为属性，可以用IDXGIFactory::MakeWindowAssociation禁掉一部分自动功能。

多线程和DXGI

还得特别注意在多线程编程时使用DXGI不能引起死锁。因为DXGI与窗口化的紧密互动关系，它偶尔会发送窗口信号给相关应用窗口。DXGI需要窗口在继续执行前响应它的信号，它会用SenMessage函数，这是个同步调用。应用必须在SendMessage返回前处理窗口信号。

如果在一个程序里，DXGI调用和消息泵在一个线程里（或者程序本身就是单线程的），这种情况没太多要担心的。这种情况下，SendMessage会调用窗口的WindowProc（创建窗口的时候在描述结构里填写的那个）。这样就绕过了消息泵，并且允许在调用SendMessage后继续执行应用。IDXGISwapChain和IDXGISwapChain::Present都属于DXGI调用，DXGI会因为ResizeBuffers或ResizeTarget推迟工作直到Present被调用。

如果DXGI调用和消息泵不在同一线程，一定要注意避免死锁。当消息泵和SendMessage在不同的线程，SendMessage把信号添加到信号队列，然后等待窗口处理这个信号。如果窗口例程没有被消息泵调用，这个消息可能永远不会被处理并且DXGI要一直等下去了。

例如，一个程序消息泵在一个线程，渲染在另一个，它可能要改变模式。消息泵线程告诉渲染线程要改变模式了，然后等在那里一直等到改变完成。然而，这个渲染县城调用了DXGI函数，它又调用了SendMessage，就一直锁定在这里等待消息泵处理这个信号。一个死锁发生了，因为两个线程在互相等待。为了避免这样，永远都不要锁定消息泵。如果一个锁定无法避免，那么所有DXGI交互都应该与消息泵发生在同一个线程。

伽马（Gamma）和DXGI

虽然在Direct3D 10.x和Direct3D 11.x里，gamma最好用SRGB材质处理，但是对于不想使用2.2这个值或者渲染标的不支持SRGB的程序员来说，gamma校正还是很有用的。用DXGI设置gamma校正的时候一定要注意两个问题：第一校正值传入IDXGIOutput:SetGammaControl是float值，不是WORD值。同样从Direct3D 9迁移来的程序不要试图将传入SetGammaControl的值转换成WORD值。

第二件事，在转换为全屏模式后，因为使用的IDXGIOutput对象的因素，SetGammaControl可能看上去没有效果。当转换为全屏模式后，DXGI创建了一个新的输出对象，并且将这个对象应用于之后的输出相关操作。使用全屏前枚举出来的对象调用SetGammaControl是不对的，当前处在生效状态的对象已经变成其他的对象了。为了避免这种情况要在调用SetGammaControl之前调用IDXGISwapChain::GetContainingOutput来获取当前对象，从而得到正确的行为。

要想获取正确使用Gamma的相关知识，请浏览Using gamma correction。

DXGI 1.1

包括在Windows 7和安装在Windows Vista（KB971644）的Direct3D 11运行时包括DXGI 1.1。这个升级包增加了一些新格式的定义（特别是BGRA，10-bit X2 bias和Direct3D 11的BC6H和BC7纹理压缩接口），还有些用于美剧远程桌面链接的DXGI工厂接口适配器（CreateDXGIFactory1, IDXGIFactory1,IDXGIAdapter1）。

当时用Direct3D 11，调用D3D11CreateDevice或者D3D11CreateDeviceAndSwapChain并传入空IDXGIAdapter指针，运行时会默认使用DXGI 1.1。不支持在同一个进程内混用1.0和1.1版本。在同一进程内昏庸DXGI对象实例也被不支持。因此， 当你使用DirectX11时，显示使用DXGI.DLL里的CreateDXFactory1入口点创建IDXGIFactory1的DXGI接口使来保证应用一直使用了1.1版本。

DXGI 1.2

Windows 8里包括Direct3D 11.1运行时同时也包括1.2版本。

1.2版本同时启用了以下这些特点：

• 立体渲染
• 16位像素格式

支持DXGI_FORMAT_B5G6R5_UNORM和DXGI_FORMAT_B5G5R5A1_UNORM全部特性

添加了一个新的DXGI_FORMAT_B5G5R5A1_UNORM格式

• 视频格式
• 新DXGI接口