1 Direct3D 11设备介绍

Direct3D设备可以用来创建和释放对象，渲染图元，与图形驱动和硬件通信。Direct3D 11将设备分离为一个创建资源的设备（device）对象的对象和一个执行渲染的设备环境（device-context）对象。这种划分的设计目的是为了支持多线程之便。

1.1 设备

设备用来创建资源和枚举显示适配器支持的功能。在Direct3D 11中，设备对象由ID3D11Device接口创建。

每个应用程序必须至少有一个设备，大多数应用程序只创建一个设备。通过调用D3D11CreateDevice或者D3D11CreateDeviceAndSwapChain并指定D3D_DRIVER_TYPE标志为一个硬件驱动创建设备。根据功能需求，每个设备可以使用一个或多个设备环境。

1.1.1 由D3D11CreateDevice创建设备对象

HRESULT D3D11CreateDevice(
__in    IDXGIAdapter *pAdapter,
__in    D3D_DRIVER_TYPE DriverType,
__in    HMODULE Software,
__in    UINT Flags,
__in    const D3D_FEATURE_LEVEL *pFeatureLevels,
__in    UINT FeatureLevel,
__in    UINT SDKVersion,
__out   ID3D11Device **ppDevice,
__out   D3D_FEATURE_LEVEL *pFeatureLevel,
__out   ID3D11DeviceContext **ppImmediateContext
);

pAdapter: 指向用来创建设备的显示适配器的指针。NULL表示使用默认的适配器
DriverType: 指定驱动类型，常用的有D3D_DRIVER_TYPE_HARDWARE，使用硬件驱动
Software: 实现软件光栅器的DLL的句柄。如果DriverType是D3D_DRIVER_TYPE_SOFTWARE，Software不能为NULL
Flags: 运行时层标记
pFeatureLevels:指向D3D特性等级数组的指针，如果为NULL，则使用默认的特性等级数组：

{
D3D_FEATURE_LEVEL_11_0,
D3D_FEATURE_LEVEL_10_1,
D3D_FEATURE_LEVEL_10_0,
D3D_FEATURE_LEVEL_9_3,
D3D_FEATURE_LEVEL_9_2,
D3D_FEATURE_LEVEL_9_1,
}

FeatureLevel: pFeatureLevels中的元素个数
SDKVersion: SDK版本，使用D3D11_SDK_VERSION
ppDevice: 返回指向创建的设备对象的指针的地址
pFeatureLevel: 返回pFeatureLevels数组中第一个测试成功的特性等级
ppImmediateContext:返回指向创建的设备环境的指针的地址

1.1.2 由D3D11CreateDeviceAndSwapChain创建设备对象

HRESULT D3D11CreateDeviceAndSwapChain(
__in    IDXGIAdapter *pAdapter,
__in    D3D_DRIVER_TYPE DriverType,
__in    HMODULE Software,
__in    UINT Flags,
__in    const D3D_FEATURE_LEVEL *pFeatureLevels,
__in    UINT FeatureLevel,
__in    UINT SDKVersion,
__in    const DXGI_SWAP_CHAIN_DESC *pSwapChainDesc,
__out   IDXGISwapChain **ppSwapChain,
__out   ID3D11Device **ppDevice,
__out   D3D_FEATURE_LEVEL *pFeatureLevel,
__out   ID3D11DeviceContext **ppImmediateContext
);

D3D11CreateDeviceAndSwapChain比D3D11CreateDevice多了两个参数。

pSwapChainDesc: 指向交换链描述的指针，
ppSwapChain: 指向创建的交换链对象的指针的地址

typedef struct DXGI_SWAP_CHAIN_DESC {DXGI_MODE_DESC   BufferDesc;DXGI_SAMPLE_DESC SampleDesc;DXGI_USAGE       BufferUsage;UINT             BufferCount;HWND             OutputWindow;BOOL             Windowed;DXGI_SWAP_EFFECT SwapEffect;UINT             Flags;
} DXGI_SWAP_CHAIN_DESC;

BufferDesc: 描述后缓冲的显示模式
SampleDesc: 描述多重采样参数
BufferUsage: 描述表面的用法和CPU访问后缓冲的操作。后缓冲用于着色器输入或渲染对象输出
BufferCount: 缓冲区个数，包括前缓冲
OutputWindow: 输出窗口句柄，不能为NULL
Windowed: true表示窗口模式，false表示全屏模式
SwapEffect: 枚举类型。描述了提交表面后处理缓冲区内容的可选方法
Flags: 枚举类型。描述交换链的行为

typedef struct DXGI_MODE_DESC {UINT                     Width;UINT                     Height;DXGI_RATIONAL            RefreshRate;DXGI_FORMAT              Format;DXGI_MODE_SCANLINE_ORDER ScanlineOrdering;DXGI_MODE_SCALING        Scaling;
} DXGI_MODE_DESC, *LPDXGI_MODE_DESC;

显示模式描述

Width: 分辨率宽
Height: 分辨率高
RefreshRate: 结构类型。描述刷新频率
Format: 结构类型。描述显示模式
ScanlineOrdering: 枚举类型。描述扫描线绘制模式
Scaling: 枚举类型。描述缩放模式

1.2设备环境

一个设备环境包含了设备使用的环境或配置。确切的说，设备环境用来设置管线状态，并使用资源生成渲染命令。Direct3D 11实现了两种设备环境，一种是及时渲染，另一种是延迟渲染；两种环境对象都由ID3D11DeviceContext接口实现。

1.3即时环境

即时环境即直接由驱动渲染。即时环境可以从GPU检索数据，每个设备只能有一个即时环境。即时环境可以用来立即渲染一个命令列表。

有两种获得即时环境的方法：

通过调用D3D11CreateDevice或D3D11CreateDeviceAndSwapChain
通过调用ID3D11Device::GetImmediateContext

1.4延迟环境

延迟环境将GPU命令记录到一个命令列表。延迟环境主要用于多线程，而对于单线程的应用是不需要的。延迟环境一般由辅助线程使用而不是主线程。当创建一个延迟环境时，不会继承即时环境的任何状态。

为获得延迟环境，可以通过调用ID3D11Device::CreateDeferredContext.

任何环境（即时或者延迟）都可以用于任何线程，只要保证每个线程每次只用一个环境。

1.5关于线程

Direct3D 11和之前版本Direct3D在线程模型上的不同：

所有ID3D11Device接口的方法都是线程自由（free-threaded）的。所谓线程自由是指多个线程同时调用函数是安全的。

所有ID3D11DeviceChild的派生接口（ID3D11Buffer, ID3D11Query等）都是线程自由的。
Direct3D 11将资源创建和渲染分离为两个接口。Map, Unmap, Begin, End和GetData由ID3D11DeviceContext实现，因为ID3D11Device定义了很严格的操作顺序。ID3D11Resource和ID3D11Asynchronous接口的方法也是线程自由的。
ID3D11DeviceContext的方法不是线程自由的，即，它们需要单线程。每次只有一个线程可以安全的调用它的任何方法（Draw, Copy, Map等）。
一般的，线程自由减少了同步元操作的次数和持续时间。使用同步的应用程序保存很长时间，这会直接影响程序所能达到的并发程度。

ID3D10Device接口方法没有设计成线程自由的。ID3D10Device实现了所有的创建和渲染功能（跟Direct3D 9中的ID3D9Device一样）。Map和Unmap在ID3D10Resource的派生接口中实现。Begin, End和GetData在ID3D10Asynchronous的派生接口中实现。

2软件层

Direct3D 11的运行时由层构成，包括核层的基础功能及外层的可选创建和辅助开发功能。该部分介绍每个层的功能。

一般的，层增加功能，但不改变现有的行为。例如，不管调试层是否实例化，核函数的返回值都是一样的，虽然调试层的实例化会带来额外的调试输出。

层的创建是在创建设备时，通过调用D3D11CreateDevice或D3D11CreateDeviceAndSwapChain并提供一个或多个D3D11_CREATE_DEVICE_TYPE值。

2.1 核层

核层是默认存在的；只提供很少的API和设备驱动间的映射，减少高频率调用的开销。由于核层对性能的重要性，它只执行重要的验证。其他的层是可选的。

2.2 调试层

调试层提供了大量的附件参数和一致性验证（比如检验着色器连接和资源绑定，检验参数一致性和报告错误描述）。

要创建支持调试层的设备，必须安装DirectX SDK（来获得D3D11SDKLayers.dll），然后再调用D3D11CreateDevice或D3D11CreateDeviceAndSwapChain时指定D3D11_CREATE_DEVICE_DEBUG标记。注意运行具有调试层的应用程序会很慢。

3 创建交换链

因为创建Direct3D设备时可以不创建交换链。为了创建交换链，检索得到用来创建device的factory是必须的。

可以通过GetParent得到dxgiDevice对象的父对象dxgiAdapter，进一步得到dxgiAdapter对象的父对象dxgiFactory。接口继承关系图为：

图：该图来源自DXSDK\Documentation\DirectX9\windows_graphics.chm

用QueryInterface索引到device对象上的指向IDXGIDevice对象的指针，__uuidof(*ppParent)用来得到接口的GUID标识。

void mCreateSwapChain()
{ID3D11Device *device = 0;DXGI_SWAP_CHAIN_DESC sd;IDXGIDevice *dxgiDevice = 0;//通过检索IDXGIDevice接口的GUID,返回device对象上的指向IDXGIDevice接口的指针device->QueryInterface(__uuidof(IDXGIDevice), (void**)&dxgiDevice);IDXGIAdapter *dxgiAdapter = 0;//得到dxgiDevice对象的父对象dxgiAdapterdxgiDevice->GetParent(__uuidof(IDXGIAdapter), (void**)&dxgiAdapter);IDXGIFactory *dxgiFactory = 0;//得到dxgiAdapter对象的父对象dxgiFactorydxgiAdapter->GetParent(__uuidof(IDXGIFactory), (void**)&dxgiFactory);IDXGISwapChain *swapChain;dxgiFactory->CreateSwapChain(device, &sd, &swapChain);dxgiDevice->Release();dxgiAdapter->Release();dxgiFactory->Release();
}

注：本文翻译整理自DXSDK文档，参考有Introduction to 3D Game Programming with DirectX 11，MSDN库

转载请注明出处：http://blog.csdn.net/sjb358714/article/details/8639503

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