間接的な描画と GPU の選別
D3D12ExecuteIndirect サンプルでは、間接コマンドを使用してコンテンツを描画する方法を示します。 また、これらのコマンドを、実行前に GPU の計算シェーダーでどのように操作できるかを示します。
- 間接コマンドの定義
- グラフィックス ルート署名と計算ルート署名の作成
- 計算シェーダー用シェーダー リソース ビュー (SRV) の作成
- 間接コマンド バッファーの作成
- 計算 UAV の作成
- フレームの描画
- サンプルを実行する
- 関連トピック
このサンプルでは、1024 個の描画呼び出しを記述するコマンド バッファーを作成します。 各描画呼び出しでは、ランダムな色、位置、ベロシティで三角形がレンダリングされます。 三角形は、画面全体にわたって無限にアニメーション化されます。 このサンプルには 2 つのモードがあります。 1 つ目のモードでは、計算シェーダーが間接コマンドを検査し、そのコマンドを UAV (順序指定されていないアクセス ビュー) に追加するかどうかを決定して、どのコマンドを実行する必要があるかを記述します。 2 つ目のモードでは、単純にすべてのコマンドが実行されます。 Space キーを押すとモードが切り替わります。
間接コマンドの定義
まず、使用する間接コマンドの定義から始めます。 このサンプルでは、次の処理を行うコマンドを実行します。
- 1. 定数バッファー ビュー (CBV) を更新します。
2. 三角形を描画します。
これらの描画コマンドは、D3D12ExecuteIndirect クラス定義で次の構造体によって表されます。 この構造体で定義されている順にコマンドが実行されます。
// Data structure to match the command signature used for ExecuteIndirect.
struct IndirectCommand
{
D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS cbv;
D3D12_DRAW_ARGUMENTS drawArguments;
};
| 呼び出しフロー | パラメーター |
|---|---|
| D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS (単に UINT64) | |
| D3D12_DRAW_ARGUMENTS |
データ構造を付け加えるために、ExecuteIndirect API に渡されるデータの解釈方法を GPU に指示するコマンド署名も作成されます。 これが、次のコードの大部分とともに LoadAssets メソッドに追加されます。
// Create the command signature used for indirect drawing.
{
// Each command consists of a CBV update and a DrawInstanced call.
D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_DESC argumentDescs[2] = {};
argumentDescs[0].Type = D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_TYPE_CONSTANT_BUFFER_VIEW;
argumentDescs[0].ConstantBufferView.RootParameterIndex = Cbv;
argumentDescs[1].Type = D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_TYPE_DRAW;
D3D12_COMMAND_SIGNATURE_DESC commandSignatureDesc = {};
commandSignatureDesc.pArgumentDescs = argumentDescs;
commandSignatureDesc.NumArgumentDescs = _countof(argumentDescs);
commandSignatureDesc.ByteStride = sizeof(IndirectCommand);
ThrowIfFailed(m_device->CreateCommandSignature(&commandSignatureDesc, m_rootSignature.Get(), IID_PPV_ARGS(&m_commandSignature)));
}
| 呼び出しフロー | パラメーター |
|---|---|
| D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_DESC | D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_TYPE |
| D3D12_COMMAND_SIGNATURE_DESC | |
| CreateCommandSignature |
グラフィックス ルート署名と計算ルート署名の作成
次に、グラフィックス ルート署名と計算ルート署名の両方を作成します。 グラフィックス ルート署名ではルート CBV のみが定義されます。 コマンド 署名が定義されている場合、このルート パラメーターのインデックスを D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_DESC (上記) にマップします。 計算ルート署名では次が定義されます。
- 3 つのスロット (2 つの SRV と 1 つの UAV) がある共通記述子テーブル:
- 1 つの SRV で計算シェーダーに定数バッファーを公開します。
- 1 つの SRV で計算シェーダーにコマンド バッファーを公開します。
- UAV は、表示される三角形のコマンドが計算シェーダーによって保存される場所です。
- 4 つのルート定数:
- 三角形の 1 辺の半分の幅
- 三角形の頂点の z 位置
- 同種空間におけるカリング面の +/- x オフセット [-1,1]
- コマンド バッファー内の間接コマンドの数
// Create the root signatures.
{
CD3DX12_ROOT_PARAMETER rootParameters[GraphicsRootParametersCount];
rootParameters[Cbv].InitAsConstantBufferView(0, 0, D3D12_SHADER_VISIBILITY_VERTEX);
CD3DX12_ROOT_SIGNATURE_DESC rootSignatureDesc;
rootSignatureDesc.Init(_countof(rootParameters), rootParameters, 0, nullptr, D3D12_ROOT_SIGNATURE_FLAG_ALLOW_INPUT_ASSEMBLER_INPUT_LAYOUT);
ComPtr<ID3DBlob> signature;
ComPtr<ID3DBlob> error;
ThrowIfFailed(D3D12SerializeRootSignature(&rootSignatureDesc, D3D_ROOT_SIGNATURE_VERSION_1, &signature, &error));
ThrowIfFailed(m_device->CreateRootSignature(0, signature->GetBufferPointer(), signature->GetBufferSize(), IID_PPV_ARGS(&m_rootSignature)));
// Create compute signature.
CD3DX12_DESCRIPTOR_RANGE ranges[2];
ranges[0].Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_SRV, 2, 0);
ranges[1].Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_UAV, 1, 0);
CD3DX12_ROOT_PARAMETER computeRootParameters[ComputeRootParametersCount];
computeRootParameters[SrvUavTable].InitAsDescriptorTable(2, ranges);
computeRootParameters[RootConstants].InitAsConstants(4, 0);
CD3DX12_ROOT_SIGNATURE_DESC computeRootSignatureDesc;
computeRootSignatureDesc.Init(_countof(computeRootParameters), computeRootParameters);
ThrowIfFailed(D3D12SerializeRootSignature(&computeRootSignatureDesc, D3D_ROOT_SIGNATURE_VERSION_1, &signature, &error));
ThrowIfFailed(m_device->CreateRootSignature(0, signature->GetBufferPointer(), signature->GetBufferSize(), IID_PPV_ARGS(&m_computeRootSignature)));
}
計算シェーダー用シェーダー リソース ビュー (SRV) の作成
パイプライン状態オブジェクト、頂点バッファー、深度ステンシル、および定数バッファーを作成した後に、このサンプルは定数バッファーのシェーダー リソース ビュー (SRV) を作成し、計算シェーダーが定数バッファーのデータにアクセスできるようにします。
// Create shader resource views (SRV) of the constant buffers for the
// compute shader to read from.
D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC srvDesc = {};
srvDesc.Format = DXGI_FORMAT_UNKNOWN;
srvDesc.ViewDimension = D3D12_SRV_DIMENSION_BUFFER;
srvDesc.Shader4ComponentMapping = D3D12_DEFAULT_SHADER_4_COMPONENT_MAPPING;
srvDesc.Buffer.NumElements = TriangleCount;
srvDesc.Buffer.StructureByteStride = sizeof(ConstantBufferData);
srvDesc.Buffer.Flags = D3D12_BUFFER_SRV_FLAG_NONE;
CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE cbvSrvHandle(m_cbvSrvUavHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), CbvSrvOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
{
srvDesc.Buffer.FirstElement = frame * TriangleCount;
m_device->CreateShaderResourceView(m_constantBuffer.Get(), &srvDesc, cbvSrvHandle);
cbvSrvHandle.Offset(CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
}
| 呼び出しフロー | パラメーター |
|---|---|
| D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC | |
| CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE | GetCPUDescriptorHandleForHeapStart |
| CreateShaderResourceView |
間接コマンド バッファーの作成
次に、次のコードを使用して間接コマンド バッファーを作成し、その内容を定義します。 同じ三角形の頂点を 1024 回描画しますが、ポイントする定数バッファーの位置は描画呼び出しごとに異なります。
D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS gpuAddress = m_constantBuffer->GetGPUVirtualAddress();
UINT commandIndex = 0;
for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
{
for (UINT n = 0; n < TriangleCount; n++)
{
commands[commandIndex].cbv = gpuAddress;
commands[commandIndex].drawArguments.VertexCountPerInstance = 3;
commands[commandIndex].drawArguments.InstanceCount = 1;
commands[commandIndex].drawArguments.StartVertexLocation = 0;
commands[commandIndex].drawArguments.StartInstanceLocation = 0;
commandIndex++;
gpuAddress += sizeof(ConstantBufferData);
}
}
| 呼び出しフロー | パラメーター |
|---|---|
| D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS | GetGPUVirtualAddress |
コマンド バッファーを GPU にアップロードした後に、それらの SRV も作成します。計算シェーダーはここから読み取りを行います。 これは、定数バッファーで作成された SRV と非常によく似ています。
// Create SRVs for the command buffers.
D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC srvDesc = {};
srvDesc.Format = DXGI_FORMAT_UNKNOWN;
srvDesc.ViewDimension = D3D12_SRV_DIMENSION_BUFFER;
srvDesc.Shader4ComponentMapping = D3D12_DEFAULT_SHADER_4_COMPONENT_MAPPING;
srvDesc.Buffer.NumElements = TriangleCount;
srvDesc.Buffer.StructureByteStride = sizeof(IndirectCommand);
srvDesc.Buffer.Flags = D3D12_BUFFER_SRV_FLAG_NONE;
CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE commandsHandle(m_cbvSrvUavHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), CommandsOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
{
srvDesc.Buffer.FirstElement = frame * TriangleCount;
m_device->CreateShaderResourceView(m_commandBuffer.Get(), &srvDesc, commandsHandle);
commandsHandle.Offset(CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
}
| 呼び出しフロー | パラメーター |
|---|---|
| D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC | |
| CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE | GetCPUDescriptorHandleForHeapStart |
| CreateShaderResourceView |
計算 UAV の作成
計算作業の結果を格納する UAV を作成する必要があります。 三角形は、レンダー ターゲットに対して可視であると計算シェーダーによって判断されると、この UAV に追加され、ExecuteIndirect API で使用されます。
CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE processedCommandsHandle(m_cbvSrvUavHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), ProcessedCommandsOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
{
// Allocate a buffer large enough to hold all of the indirect commands
// for a single frame as well as a UAV counter.
commandBufferDesc = CD3DX12_RESOURCE_DESC::Buffer(CommandBufferSizePerFrame + sizeof(UINT), D3D12_RESOURCE_FLAG_ALLOW_UNORDERED_ACCESS);
CD3DX12_HEAP_PROPERTIES heapProps(D3D12_HEAP_TYPE_DEFAULT);
ThrowIfFailed(m_device->CreateCommittedResource(
&heapProps,
D3D12_HEAP_FLAG_NONE,
&commandBufferDesc,
D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST,
nullptr,
IID_PPV_ARGS(&m_processedCommandBuffers[frame])));
D3D12_UNORDERED_ACCESS_VIEW_DESC uavDesc = {};
uavDesc.Format = DXGI_FORMAT_UNKNOWN;
uavDesc.ViewDimension = D3D12_UAV_DIMENSION_BUFFER;
uavDesc.Buffer.FirstElement = 0;
uavDesc.Buffer.NumElements = TriangleCount;
uavDesc.Buffer.StructureByteStride = sizeof(IndirectCommand);
uavDesc.Buffer.CounterOffsetInBytes = CommandBufferSizePerFrame;
uavDesc.Buffer.Flags = D3D12_BUFFER_UAV_FLAG_NONE;
m_device->CreateUnorderedAccessView(
m_processedCommandBuffers[frame].Get(),
m_processedCommandBuffers[frame].Get(),
&uavDesc,
processedCommandsHandle);
processedCommandsHandle.Offset(CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
}
フレームの描画
フレームを描画するときに、計算シェーダーが呼び出されて間接コマンドが GPU によって処理されるモードにある場合は、まずその作業をディスパッチして ExecuteIndirect 用のコマンド バッファーを設定します。 次のコード スニペットが PopulateCommandLists メソッドに追加されます。
// Record the compute commands that will cull triangles and prevent them from being processed by the vertex shader.
if (m_enableCulling)
{
UINT frameDescriptorOffset = m_frameIndex * CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame;
D3D12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE cbvSrvUavHandle = m_cbvSrvUavHeap->GetGPUDescriptorHandleForHeapStart();
m_computeCommandList->SetComputeRootSignature(m_computeRootSignature.Get());
ID3D12DescriptorHeap* ppHeaps[] = { m_cbvSrvUavHeap.Get() };
m_computeCommandList->SetDescriptorHeaps(_countof(ppHeaps), ppHeaps);
m_computeCommandList->SetComputeRootDescriptorTable(
SrvUavTable,
CD3DX12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE(cbvSrvUavHandle, CbvSrvOffset + frameDescriptorOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize));
m_computeCommandList->SetComputeRoot32BitConstants(RootConstants, 4, reinterpret_cast<void*>(&m_csRootConstants), 0);
// Reset the UAV counter for this frame.
m_computeCommandList->CopyBufferRegion(m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(), CommandBufferSizePerFrame, m_processedCommandBufferCounterReset.Get(), 0, sizeof(UINT));
D3D12_RESOURCE_BARRIER barrier = CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(), D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST, D3D12_RESOURCE_STATE_UNORDERED_ACCESS);
m_computeCommandList->ResourceBarrier(1, &barrier);
m_computeCommandList->Dispatch(static_cast<UINT>(ceil(TriangleCount / float(ComputeThreadBlockSize))), 1, 1);
}
ThrowIfFailed(m_computeCommandList->Close());
次に、UAV (GPU カリング有効) 内またはフル コマンド バッファー (GPU カリング無効) 内のコマンドを実行します。
// Record the rendering commands.
{
// Set necessary state.
m_commandList->SetGraphicsRootSignature(m_rootSignature.Get());
ID3D12DescriptorHeap* ppHeaps[] = { m_cbvSrvUavHeap.Get() };
m_commandList->SetDescriptorHeaps(_countof(ppHeaps), ppHeaps);
m_commandList->RSSetViewports(1, &m_viewport);
m_commandList->RSSetScissorRects(1, m_enableCulling ? &m_cullingScissorRect : &m_scissorRect);
// Indicate that the command buffer will be used for indirect drawing
// and that the back buffer will be used as a render target.
D3D12_RESOURCE_BARRIER barriers[2] = {
CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(
m_enableCulling ? m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get() : m_commandBuffer.Get(),
m_enableCulling ? D3D12_RESOURCE_STATE_UNORDERED_ACCESS : D3D12_RESOURCE_STATE_NON_PIXEL_SHADER_RESOURCE,
D3D12_RESOURCE_STATE_INDIRECT_ARGUMENT),
CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(
m_renderTargets[m_frameIndex].Get(),
D3D12_RESOURCE_STATE_PRESENT,
D3D12_RESOURCE_STATE_RENDER_TARGET)
};
m_commandList->ResourceBarrier(_countof(barriers), barriers);
CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE rtvHandle(m_rtvHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), m_frameIndex, m_rtvDescriptorSize);
CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE dsvHandle(m_dsvHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart());
m_commandList->OMSetRenderTargets(1, &rtvHandle, FALSE, &dsvHandle);
// Record commands.
const float clearColor[] = { 0.0f, 0.2f, 0.4f, 1.0f };
m_commandList->ClearRenderTargetView(rtvHandle, clearColor, 0, nullptr);
m_commandList->ClearDepthStencilView(dsvHandle, D3D12_CLEAR_FLAG_DEPTH, 1.0f, 0, 0, nullptr);
m_commandList->IASetPrimitiveTopology(D3D_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLESTRIP);
m_commandList->IASetVertexBuffers(0, 1, &m_vertexBufferView);
if (m_enableCulling)
{
// Draw the triangles that have not been culled.
m_commandList->ExecuteIndirect(
m_commandSignature.Get(),
TriangleCount,
m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(),
0,
m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(),
CommandBufferSizePerFrame);
}
else
{
// Draw all of the triangles.
m_commandList->ExecuteIndirect(
m_commandSignature.Get(),
TriangleCount,
m_commandBuffer.Get(),
CommandBufferSizePerFrame * m_frameIndex,
nullptr,
0);
}
// Indicate that the command buffer may be used by the compute shader
// and that the back buffer will now be used to present.
barriers[0].Transition.StateBefore = D3D12_RESOURCE_STATE_INDIRECT_ARGUMENT;
barriers[0].Transition.StateAfter = m_enableCulling ? D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST : D3D12_RESOURCE_STATE_NON_PIXEL_SHADER_RESOURCE;
barriers[1].Transition.StateBefore = D3D12_RESOURCE_STATE_RENDER_TARGET;
barriers[1].Transition.StateAfter = D3D12_RESOURCE_STATE_PRESENT;
m_commandList->ResourceBarrier(_countof(barriers), barriers);
ThrowIfFailed(m_commandList->Close());
}
GPU カリング モードの場合は、グラフィックス コマンド キューが計算作業の完了を待ってから間接コマンドの実行を開始するようにします。 OnRender メソッドでは、次のスニペットが追加されます。
// Execute the compute work.
if (m_enableCulling)
{
ID3D12CommandList* ppCommandLists[] = { m_computeCommandList.Get() };
m_computeCommandQueue->ExecuteCommandLists(_countof(ppCommandLists), ppCommandLists);
m_computeCommandQueue->Signal(m_computeFence.Get(), m_fenceValues[m_frameIndex]);
// Execute the rendering work only when the compute work is complete.
m_commandQueue->Wait(m_computeFence.Get(), m_fenceValues[m_frameIndex]);
}
// Execute the rendering work.
ID3D12CommandList* ppCommandLists[] = { m_commandList.Get() };
m_commandQueue->ExecuteCommandLists(_countof(ppCommandLists), ppCommandLists);
| 呼び出しフロー | パラメーター |
|---|---|
| ID3D12CommandList | |
| ExecuteCommandLists | |
| Signal | |
| Wait | |
| ID3D12CommandList | |
| ExecuteCommandLists |
サンプルを実行する
GPU プリミティブ カリングを行うサンプル。
GPU プリミティブ カリングを行わないサンプル。
関連トピック
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