Direct3D应用中的2D应用

1、Direct3D应用中的2D应用2DApplication收藏（转载）2DApplication这一章将讨论IDirect3DDevices9接口怎样应用到简单的两维应用程序里去。然而，接下来讨论的方法和接口的方法不仅仅只应用在两维应用程序里面。开始我们将看看IDirect3DSurface9接口，它用于存放像素数据。我们将看看怎样创建surfaces,怎样填充数据，并且执行像素拷贝操作。接下来，我们讨论IDirect3DSwapChain9接口管理backbuffer集合。设备创建的时候都会携带一个默认的swapchain,但是也可以为window模式下多个视图创建新的swapchain。再

2、接下来，我们将讨论Presentation,Present也是IDirect3DDevice9提供的方法。即使Direct3D可以不使用GDI,但是他们也要处理发送到应用程序top-level窗口的消息。我们推荐使用Direct3D应用程序来处理窗口消息。DirectX并没有提供直接方法来将GDI和Direct3D结合起来。但是，通常是在内存DC和流水线产生的结果像素数据上执行GDI操作。最后，我们将讨论流水线的Videoscanout部分以及swapchain从backbuffer至1Jfrontback的过程。videoscanout电流读取数据，使用cursoroverlay,gamma

3、校正以及像素数据转化成monitor的模拟信号。PixelSurfacePixel面是像素数据的矩形集合。像素数据的内存layout是通过D3DFORMAT定义的。在设备上使用surface有几处地方:backbuffersurfaces,depth/stencilbuffersurfaces,纹理层surface,rendertargetsurface以及图片surface。Direct3D使用IDirect3DSurface9接口表示一个surface,CreateOffscreenPlainsurface方法可以创建一个图片surface,它能存在于scrath内存池，系统内存池和设备内

4、存池。CreateDepthStencilSurface和CreateRenderTarget分另U返回depth/stencil的surface和rendertarget的surface。一个plainsurface可能不是3D渲染的目标，但是你能在plainsurface和其他surface之间进行数据拷贝。HRESULTCreateOffscreenPlainSurface(UINTwidth,UINTheight,D3DFORMATformat,D3DPOOLpool,IDirect3DSurface9*result,HANDLE*unused);如果设备不支持被请求面的各式，Crea

5、teOffscreenPlainSurface将会失败，或者是系统内存里面没有足够的存储空间。使用CheckDeviceFormat可以用来预先检查设备是否支持某种格式的surface。interfaceIDirect3DSurface9:IDirect3DResource9(HRESULTGetContainer(REFIIDcontainer_iid,void*value);HRESULTGetDC(HDC*value);HRESULTGetDesc(D3DSURFACE_DESC*value);HRESULTLockRect(D3DLOCKED_RECT*data,constRECT*l

6、ocked_region,DWORDflags);HRESULTRelease(HDCcontext);HRESULTUnlockRect();对于CreateOffscreenPlainSurface创建的surface,当container_iid是IID_Direct3DDevice9时，GetContainer将返回成功。GetDESC将返回D3DSURFACE_DESC结构体里面的像素数据的描述信息。typedefstruct_D3DSURFACE_DESC(D3DFORMATFormat;D3DRESOURCETYPEType;DWORDUsage;D3DPOOLPool;D3DM

7、ULTISAMPLE_TYPEMultiSampleType;/与rendertargetsurface一起使用的multisamplingDWORDMultiSampleQuality;UINTWidth;UINTHeight;D3DSURFACE_DESC;AccessingSurfacePixelData为了获取surface的像素数据，我们需要使用LockRect和UnlockRect方法。当lockRect方法的locked_region不为NULL的时候，就只lock住了surface的某个局部。参数flags告诉Direct3D一旦surface被锁住，数据将怎么办。Flags包

8、括D3DLOCK_DISCARD,D3DLOCK_DONOTWAIT,D3DLOCK_NO_DIRTY_UPDATE,D3DLOCK_NOSYSLOCK,D3DLOCK_READONLY。D3DLOCK_DISCARD通知runtime整个locked区域将只被写入而不读取。使用discardflag,runtime不会提供一份surface数据的copy给应用程序读取。不使用discardflag,runtime可能被迫停掉所有未决的操作，然后再返回一个surface数据的copy给应用程序。注意：这个flag不能使用在子区域。D3DLOCK_DONOTWAIT决定当lock的时候不会阻塞住

9、runtime,等待未决的渲染操作完成。如果lock调用已经阻塞了，它将返回D3DERR_WASSTILLDRAWING。Direct3D为每个可管理的surface（注意这里只能是managedsurface）维护一个dirty区域表，用来最小化unlock数据的拷贝虽。如果已经是使用了D3D_NO_DIRTY_UPDATE,locked区域"务不会影响dirty区域listo使用D3DLOCK_READONLY,应用程序保证对锁定区域没有任何的写操作。D3DLOCK_NOSYSLOCK只只能应用到videomemory的surfaces。为了阻止video存储资源被锁时设备los

10、t,Direct3D获取系统criticalsection来阻止设备丢失。它也能阻塞操作系统的其他部分执行，这样势必会影响系统的交互和反应灵敏度。D3DLOCK_NOSYSLOCK禁止获取系统的criticalsectionoLockRect方法返回D3DLOCKED_RECT结构体，它定义了surface的像素数据。它保证了surface数据在sanline上是连续的。typedefstruct_D3DLOCKED_RECTintpitch;定义了相邻两个scanlines的距离。void*pBits;/像素数据的指针。D3DLOCKED_RECT;当遍历surface的每个像素时，pitc

11、h和像素的大小是很重要的。像素数据的大小是跟D3DFORMAT有关。IDirect3DSurface9并没有提供方法用于从图片装载到surface,或者像素格式转换，D3DX却提供了很多这样的操作方法。UsingGDIOnaSurfaceGDI提供GetDC和ReleaseDC方法来操作与GDI兼容格式的surface。与GDI兼容格式包括D3DFMT_R5G6B5,D3DFMT_X1R5G5B5,D3DFMT_R8G8B8和D3DFMT_X8R8G8B8。GDIdevicecontext可以使用GDI执行基于surface的渲染操作，然后立刻释放。一旦devicecontext被创建，就会在

12、Direct3Druntime里面建立一个lock。这个lock保证runtime并不直接跟GDIrendering交互。因为这个lock的存在，应用程序应该尽可能快的释放GDIdevicecontext。而且，只有devicecontext释放以后，下面表里的方法才能调用。InterfaceMethodIDirect3DCubeTexture9LockRectIDirect3DDevice9ColorFillPresentStretchRectUpdateSurfaceUpdateTextureIDirect3DSurface9LockRectIDirect3DSwapChain9Prese

13、ntIDirect3DTexture9LockRectSwapChain每个设备都包含一组默认的swapchainsGetNumberOfSwapChains返回设备swapchains的数目。GetSwapChain方法返回默认swapchain集合里的swapchain的接口。默认swapchain集合的属性定义在D3DPRESENT_PARAMETERS。Swapchain由1个，2个，3个backbuffersurface和一个frontbuffersurface。frontbuffersurface不能直接访问，但是它仍然参与到swapchain的presentation过程中。当调

14、用Present时backbuffersurface显示在monitoroexclusive模式的设备使用它默认的backbufferowindow模式的设备可以使用多个swapchain,每个都可以将渲染结果绘制它自己的窗口。exclusive模式的adaptergroup设备也可以渲染到多个monitoroCreateAdditionalSwapChain创建一个基于D3DPRESENT_PARAMETERS的swapchain,然后返回一个IDirect3DSwapChain9接口。注意一个Swapchain只能包含backbuffersurface而不是depth/stencilsur

15、face。HRESULTCreateAdditionalSwapChain(D3DPRESENT_PARAMETERS*params,IDirect3DSwapChain9*result);interfaceIDirect3DSwapChain9:IUnknownHRESULTGetBackBuffer(UINTbuffer,D3DBACKBUFFER_TYPEkind,IDirect3DSurface9*value);HRESULTGetDevice(IDirect3DDevice9*value);HRESULTGetDisplayMode(D3DDISPLAYMODE*value);HRE

16、SULTGetFrontBufferData(IDirect3DSurface9*destination);HRESULTGetPresentParameters(D3DPRESENT_PARAMETERS*value);HRESULTGetRasterStatus(D3DRASTER_STATUS*value);HRESULTPresent(CONSTRECT*source,CONSTRECT*destination,HWNDoverride,CONSTRGNDATA*dirty_region,DWORDflags);GetBackBuffer返回一个backbuffersurface的接口

17、指针。backbuffer序号以0开始，present首先显示是backbuffer0里面的内容，然后再是backbuffer1,依此下去.。D3DBACKBUFFER_TYPE定义了backbuffer的类型。DirecX9.0c并不支持stereo渲染，kind只能是D3DBACKBUFFERTYPE_MONO.typedefenum_D3DBACKBUFFER_TYPED3DBACKBUFFER_TYPE_MONO=0,D3DBACKBUFFER_TYPE_LEFT=1,D3DBACKBUFFER_TYPE_RIGHT=2D3DBACKBUFFER_TYPE;Present跟device

18、的Present方法一样，都执行同样的功能。flag的值包括D3DPRESENT_DONOTWAIT和D3DPRESENT_LINEAR_CONTENT。D3DPRESENT_DONOTWAIT表示如果presentation引起应用程序阻塞，它将立刻返回D3DERR_WASSTILLDRAWING。D3DPRESENT_LINEAR_CONTENT告诉设备presentation时源区域像素应该从线性颜色空间转化到sRGB颜色空间。Presentation当调用了Present后，backbuffer的内容将会被复制到frontbuffer,videoscanout电流读取frontbuff

19、er的像素把他们显示在monitor上。如果D3DCAPS9:DevCaps的D3DDEVCAPS_CANRENDERAFTERFLIP被设置，present发生以后设备将继续queue渲染命令，也就是在设备与CPU之间有更多的并发，当前帧渲染的时候，下一帧已经queue。但是一个设备queue的帧数最多不能超过两帧。#defineD3DDEVCAPS_CANRENDERAFTERFLIP0X000000800LHRESULTPresent(constRECT*source_rect,constRECT*dest_rect,HWNDoverride_window,constRGNDATA*di

20、rty_region);Present对Swapchain的行为使用D3DPRESENT_PARAMETERS的SwapEffect定义的typedefenum_D3DSWAPEFFECT(D3DSWAPEFFECT_DISCARD=1,D3DSWAPEFFECT_FLIP=2,D3DSWAPEFFECT_COPY=3D3DSWAPEFFECT;在window模式下面，所有的swapeffec都是通过拷贝操作实现的。使用最近时间间隔创建的swapchain并不能让monitor的垂直扫描与拷贝操作同步。拷贝操作运行在在Videoscanout过程中，这样导致了artifacts,也称作图像te

21、aringo为了避免这种artifacts,我们需要同步videoscanout与拷贝操作，以便于当videobeam还停留在拷贝操作的目的地时，不能有拷贝操作发生。如果显卡并不支持videobeam位置信息，拷贝操作将会立刻发生。在exclusive模式下，presentation的频率是由D3DPRESENT_PARAMETERS的FullScreen_PresentationInterval指定的。默认的presentationinverval对应adapter视频模式的刷新率。如果dest_window不是空，dest_window客户端区域就是present的Target。如果des

22、t_window空而D3DPRESENT_PARAMETERS的hDeviceWindow不空，贝UhDeviceWindow就是present的Target。如果两者都空，CreateDevice的focus_window参数将是present的target。source和dest只能应用到拷贝操作方式，Flip和Discard这两个参数必须是空。空值表示整个sourcesurface和目的surfaceodirty_region也只能使用在拷贝操作下。LostDevicesandResetTestCooperativelevel检查设备的状态，Reset重启设备。HRESULTReset(

23、D3DPRESENT_PARAMETERS*params);HRESULTTestCooperativeLevel();VideoScanoutfrontbuffer的内容来自于Present。GetDisplayMode返回了当前frontbuffer的显示模式。应用程序不能直接访问frontbuffer,但是可以通过GetFrontBufferData返回一份frontbuffer的拷贝。GetFrontBufferData的destination参数必须是一个存在的surface，它的维度等于adapter当前显示模式，并且像素格式是D3DFMT_A8R8G8B8。在拷贝过程中数据将从a

24、dapter的显示模式格式转化成surface格式。HRESULTGetDisplayMode(D3DDISPLAYMODE*value);HRESULTGetFrontBufferData(IDirect3DSurface*destination);如果D3DCAPS:Caps的D3DCAPS_READ_SCANLINE位被设置，设备将它的videoscanoutscanline和垂直blank状态。GetRasterStatus将使用D3DRASTER_STATUS结构体返回videoscanout状态。scanline成员指定了raterbeam的当前位置，0是最顶端的scanline。

25、如果是自下而上的垂直扫描，InVBlank成员将为TRUE。HRESULTGetRasterStatus(D3DRASTER_STATUS*value);typedefstruct_D3DRASTER_STATUS(BOOLInVBlank;UINTScanline;D3DRASTER_STATUS;Cursor在exclusive模式下，Direct3D管理着cursor的显示。在videoscanout的过程中硕件Cursor可能会取代cursor图像。如果硕件cursor不可用，runtime会提供一个软件cursor对frontbuffer读，修改，写操作。在window模式下，应用程

26、序可能会使用GDIcursor或者Direct3DcursoroDirect3Dcursor能通过方法ShowCursor显示或者隐藏cursor。ShowCursor并不返回HRESULT,而是cursor的上一个隐藏状态。如果它是TRUE,cursor在调用ShowCursor之前是可见的。BOOLShowCursor(BOOLShow);voidSetCursorPosition(UINTx,UINTy,DWORDflags);HRESULTSetCursorProperties(UINThot_spot_x,UINThot_spot_y,IDirect3DSurface9*image)

27、;cursor的位置是通过SetCursorPosition设定的，flags参GammaRamp在exclusive模式下，应用cursor以后，在进行A/D转换之前将会对像素数据应用Gamma校正。在窗口模式下，应用程序也能使用GDI来做Gamma校正。如果D3DCAPS9:Caps的D3DCAPS2_FULLSCREENGAMMA设置，设备将会支持exclusive的GammaRamp。GetGammaRamp能读取GammaRamp的属性，它返回一个GammaRamp的结构体。voidGetGammaRamp(D3DGAMMARAMP*value);voidSetGammaRamp(D

28、WORDFlags,constD3DGAMMARAMP*value);typedefstruct_D3DGAMMARAMP(WORDred256;WORDgreen256;WORDblue256;D3DGAMARAMP;Gammaramp属性通过SetGammaRamp进行设置，并且它能够立刻产生反应。Flags参数表示设备是否使用ramp的calibration,它包括D3DSGR_NO_CALIBRATION和D3DSGR_CALIBRATE。如果D3DCAPS9:Caps2的D3DCAPS2_CANCALIBRATEGAMMA位设置，设备将能够给GammaRamp指定一个calibrat

29、ion。下面例子显示了怎样计算rampvalues。voidcompute_ramp(D3DGAMARAMP&ramp,floatgamma)for(UINTi=0;i<256;i+)constWORDval=static_cast<int>(65535*pow(i/255.f,1.f/gamma);ramp.redi=val;ramp.greeni=val;ramp.bluei=val;2DPixelCopies如果我们申请可锁住的backbuffer,我们能锁住backbuffer的矩形区域，然后使用软件直接对它读写操作。然而，ba

30、ckbuffersurface是videomemory的设备surface。通过CPU访问videomemory将是一个昂贵的操作，我们应该避免。但是存放系统内存池或者scratch内存池的图像surface能轻松的被CPU访问。拷贝像素操作一般包括：设备内存到设备内存，系统内存到设备内存，设备内存到系统内存。StetchRect能有效的进行设备内存之前的拷贝。UpdateSurface和UpdateTexture一般都是将数据从系统内存转移到设备内存里面。GetRenderTargetData用于从设备内存将像素数据转移到系统内存。当你想要在设备资源直接拷贝数据时，你可以使用StretchR

31、ect。当你需要更新默认内存池的某个资源（如图像surface或者纹理资源），你可以使用UpdateSurface和updateTexture,不过managed池里的资源会自动更新，当它的系统内存的数据变化时，它会自动更新到设备内存里面去）。PixelCopiesWithinDeviceMemoryStretchRect能够将一个矩形区域的像素从设备内存的一个surface转移到另一个上面去。这两个surface通常会是同样的D3DFORMAT。在拷贝过程中，StretchRect也能执行有限的几张颜色转换。HRESULTStretchRect（IDirect3DSurface9*sourc

32、e,constRECT*source_rect,IDirect3DSurface9*destination,constRECT*dest_rect,D3DTEXTUREFILTERTYPEfilter）;当source_rect非空，整个source面将会拷贝到目的surfaceo当source_rect非空，它指向source面的一个子区域。dest_rect也是一样。当需要调整源像素区域大小来适应目的像素区域的时候，filter参数将指定调整的方式，它的值包括D3DTEXF_NONE,D3DTEXF_POINT,D3DTEXF_LINEAR。当缩小和放大源像素区域的时候，point和lin

33、ear的过滤将会支持。D3DCAPS9结构的StretchRectFilterCaps各个位标记描述了StretchRect的过滤支持情况#defineD3DPTFILTERRCAPS_MAGFLINEAR0X02000000L#defineD3DPTFILTERCAPS_MAGFPOINT0X01000000L#defineD3DPTFILTERCAPS_MINFLINEAR0X00000200L#defineD3DPTFILTERCAPS_MINFPOINT0X00000100L如果D3DCAPS9:DevCaps的D3DDEVCAPS_CANBLTSYSTONONLOCAL设置，Stre

34、tchRect能支持从系统内存到non-local视频存储(如AGP内存)转移数据。设备像素拷贝的格式转换StretchRect也能支持拷贝过程中的颜色转换操作。支持的转换可以是高性能的YUVsurface格式到高性能的RGBsurface格式。具体支持什么样的格式转换，你可以通过CheckDeviceFormatConversion方法来查看。HRESULTCheckDeviceFormatConversion(UINTadapter,D3DDEVTYPEdevice_kind,D3DFORMATsource_fmt,D3DFORMATtarget_fmt);source_fmt可能是FOU

35、RCC格式也可能是合理的backbuffer格式。Target格式将是下面中的一种：D3DFMT_A1R5G5B5,D3DFMT_A8R8G8B8,D3DFMT_A16B16G16R16,D3DFMT_X1R5G5B5,D3DFMT_A8R8G8B8,D3DFMT_A16B16G16R16,D3DFMT_R5G6B5,D3DFMT_X8B8G8R8,D3DFMT_A32B32G32R32F,D3DFMT_R8G8B8,D3DFMT_X8R8G8B8,D3DFMT_A2R10G10B10,D3DFMT_A2B10G10R10。设备像素拷贝限制：因为StretchRect直接工作在设备内存上，它将

36、面临很多限制。restrictions:1.source和destination不能是相同的surface。2.不能从rendertargetsurface至Voffscreensurfaceo3.不能基于压缩格式stretch。D3DDEVCAPS2_CAN_STRETCH_RECT_FROM_TEXTURES，如果source是纹理surfaceodepth/stencilrestrictions:1.不能是纹理，2.不能discardable;3.必须是整个surface拷贝；4.source和destination必须是同样的尺寸。不支持filtering。6.不能从一个场景里面被调用

37、。downsamplingmultisamplerendertarget:1.创建multisamplerendertarget;2.创建同样大小的non-multismapledrendertarget;3.从non-MSRT拷贝到MSRT。如下是source和destination的结合情况：DX8DrivernostretchingSourceDestinationTextureRTTextureOff-screenPlainTextureNONONONORTTextureNOYesYesNOYesYesNoOff-screenPlainYesYesYesYesDX8Drivernost

38、retchingTextureRTTextureRTOff-screenPlainTextureNoNoRTTextureNoNoNoNoRTYesNoOff-screenPlainNoYesYesNoDX9DrivernostretchingTextureRTTextureRTOff-screenPlainTextureNoYesYesRTTextureNoYesYesNoRTNoYesYesNoOff-screenPlainYesYesYesDX9DriverstretchingTextureRTTextureRTOff-screenPlainTextureNoYesYesNoRTText

39、ureYesNoRTNoYesYesNoOff-screenPlainNoYesCopiesFromSystemMemoryToDeviceMemory通常你lock一个surface,然后直接使用CPU为它填充数据。但是并且每个surface都是lockable。设备内存里面的surface通常是不经常lock的，因为lock住以后访问速度是非常慢的。所以我们通常的办法是先使用CPUupdate系统内存的surface,然后使用updateSurface或者UpdateTexture将他们传给设备内存。HRESULTUpdateSurface(IDirect3DSurface9*source

40、,constRECT*source_rect,IDirect3DSurface9*destination,CONSTPOINT*offset);offset参数指定了目的区域对应source区域左上角像素的位置偏移。如果source或者destination的surface用于multisampling或者depth/stencil,UpdateSurface也将失败。如下表是updateSurface的source和destinationa的结合情况。SourceDestinationTextureRTTextureRTOff-screenPlainTextureYESYESYESYESRTTextureNONONONoRTNONONOOff-screenPlainYesYesYesYesUpdateTexture与UpdateSurface相似，但是它对于整个纹理资源而不是单个surface。runtime将维护一个dirty区域。HRESULTUpdateTexture(IDirect3DBaseTexture9*source,IDirect3DBaseTexture9*destination);当UpdateTexture被调用，所有累计的dirty区域将会值为leve