高效的Direct2D多线程技术

Question

我正在为Windows Store编写一款电子书阅读器应用程序。我使用Direct2D + DXGI交换链来在屏幕上呈现书页。

我的书籍内容有时相当复杂（几何、位图、掩模等），因此渲染可能需要高达100毫秒的时间。因此，我正在尝试在单独的线程中进行离屏渲染到位图，然后在主线程中仅显示该位图。

但是，我无法有效地解决这个问题。

到目前为止，我已经尝试了两种方法：

1. 使用带有 D2D1_FACTORY_TYPE_MULTI_THREADED 标志的单个 ID2D1Factory，在后台线程中创建 ID2D1BitmapRenderTarget 并用于离屏渲染（这还需要在 IDXGISwapChain::Present 操作上使用 ID2D1Multithread::Enter/Leave）。问题是，后台线程中的 ID2D1RenderTarget::EndDraw 操作有时需要长达 100 毫秒，由于内部 Direct2D 锁定，主线程渲染会被阻塞。

2. 在后台线程中使用单独的 ID2D1Factory（如 http://www.sdknews.com/ios/using-direct2d-for-server-side-rendering 中所述），并关闭内部 Direct2D 同步。在这种情况下，两个线程之间没有交叉锁定。不幸的是，在这种情况下，我不能直接在主 ID2D1Factory 中使用生成的位图，因为它属于不同的工厂。我必须将位图数据移动到 CPU 内存，然后将其复制到主 ID2D1Factory 的 GPU 内存中。此操作也会引入显著的延迟（我认为这是由于大量的内存访问，但我不确定）。

有没有一种高效的方法来完成这个任务？

P.S. 这里的所有时间都是针对 Acer Switch 10 平板电脑的。在普通的 Core i7 PC 上，这两种方法都可以无延迟地工作。

- hweom

Answer 1

好的，我找到了一个解决方案。

基本上，我只需要修改第二种方法，使用两个DirectX工厂集之间的DXGI资源共享即可。我会跳过所有令人生畏的细节（可以在此处找到: http://xboxforums.create.msdn.com/forums/t/66208.aspx），但基本步骤如下:

1. 创建两组DirectX资源: 主要的（用于屏幕渲染）和次要的（用于离屏渲染）。
2. 使用主资源集中的ID3D11Device2，通过CreateTexture2D D3D11_BIND_RENDER_TARGET、D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE、D3D11_RESOURCE_MISC_SHARED_NTHANDLE和D3D11_RESOURCE_MISC_SHARED_KEYEDMUTEX标志创建D3D 2D纹理。
3. 通过将其转换为IDXGIResource1并调用CreateSharedHandle来从中获取共享句柄，具有XGI_SHARED_RESOURCE_READ和DXGI_SHARED_RESOURCE_WRITE。
4. 通过调用ID3D11Device2::OpenSharedResource1在后台线程中打开此共享纹理中的次要资源集。
5. 获取此纹理的键控互斥量（IDXGIKeyedMutex::AcquireSync），从中创建渲染目标（ID2D1Factory2::CreateDxgiSurfaceRenderTarget），在其上绘制并释放互斥量（IDXGIKeyedMutex::ReleaseSync）。
6. 在主线程中，在主资源集中获取互斥量并从第2步中创建的纹理中创建共享位图，绘制此位图，然后释放互斥量。

请注意，互斥锁定必需。不这样做会导致一些难以理解的DirectX调试错误消息，并出现错误操作或甚至崩溃。

- hweom

Answer 2

tl;dr: 在软件模式下，在后台线程中渲染为位图。在硬件模式下，从位图绘制到呈现目标并在UI线程上绘制。

迄今为止我找到的最好方法是使用后台线程进行软件渲染（IWICImagingFactory :: CreateBitmap和ID2D1Factory :: CreateWicBitmapRenderTarget），然后通过ID2D1RenderTarget :: CreateBitmapFromWicBitmap将其复制回具有硬件呈现目标的线程上的硬件位图。然后使用ID2D1RenderTarget :: DrawBitmap进行blit。

这就是paint.net 4.0进行选择渲染的方式。当您使用套索工具绘制选择时，它将使用后台线程异步绘制选择轮廓（UI线程不等待此操作完成）。由于笔画样式和动画，您可能会得到非常复杂的多边形。我将其渲染4次，其中每个动画帧对虚线笔画样式具有稍微不同的偏移量。

显然，随着多边形变得更加复杂（也就是说，如果您一直涂鸦），这种渲染可能需要一些时间。当您使用Move Selection工具进行变换（旋转，平移，缩放）时，我还有一些其他特殊优化：如果后台线程尚未使用新变换重新渲染当前多边形，则我将使用应用新变换的旧位图（具有当前多边形和旧变换）。当后台线程赶上时，选择轮廓可能会失真（缩放）或剪裁（平移到不可视区域之外），但这是为了60fps的响应而支付的小代价。这种优化非常有效，因为您不能同时修改选择的多边形和变换。

- Rick Brewster