Уменьшение задержки с помощью цепочек буферов DXGI 1.3

2025-06-10

Используйте DXGI 1.3, чтобы уменьшить эффективную задержку кадров, ожидая, когда цепочка обмена подаст сигнал на начало рендеринга нового кадра. Игры обычно должны обеспечить наименьший объем задержки с момента получения входных данных игрока до того, как игра реагирует на эти входные данные, обновляя дисплей. В этом разделе описывается способ, доступный начиная с Direct3D 11.2, который можно использовать для минимизации эффективной задержки кадров в игре.

Как ожидание обратного буфера уменьшает задержку?

При использовании цепочки обмена в модели с переворотом, перевороты обратного буфера помещаются в очередь всякий раз, когда игра вызывает IDXGISwapChain::Present. Когда цикл отрисовки вызывает Present(), система блокирует поток до тех пор, пока не завершится вывод предыдущего кадра, освобождая место для постановки в очередь нового кадра перед его фактическим выводом. Это приводит к дополнительной задержке между временем, когда игра рисует кадр и время, когда система позволяет отображать этот кадр. Во многих случаях система достигнет устойчивого равновесия, где игра всегда ждёт почти полный дополнительный кадр между отрисовкой и моментом показа каждого кадра. Лучше ждать, пока система будет готова принять новый кадр, а затем отрисовать кадр на основе текущих данных и немедленно поставить его в очередь.

Создайте ожидаемую цепочку обмена с флагом DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_FRAME_LATENCY_WAITABLE_OBJECT. Цепочки буферов, созданные таким образом, могут уведомить цикл отрисовки, когда система действительно готова принять новый кадр. Это позволяет игре отображаться на основе текущих данных, а затем сразу поместить результат в текущую очередь.

Шаг 1. Создать ожидание возможную цепочку обмена

Укажите флаг DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_FRAME_LATENCY_WAITABLE_OBJECT при вызове CreateSwapChainForCoreWindow.

swapChainDesc.Flags = DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_FRAME_LATENCY_WAITABLE_OBJECT; // Enable GetFrameLatencyWaitableObject().

Замечание

В отличие от некоторых флагов, этот флаг нельзя добавить или удалить с помощью ResizeBuffers. DXGI возвращает код ошибки, если этот флаг установлен иначе, чем при создании цепочки обмена.

// If the swap chain already exists, resize it.
HRESULT hr = m_swapChain->ResizeBuffers(
    2, // Double-buffered swap chain.
    static_cast<UINT>(m_d3dRenderTargetSize.Width),
    static_cast<UINT>(m_d3dRenderTargetSize.Height),
    DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM,
    DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_FRAME_LATENCY_WAITABLE_OBJECT // Enable GetFrameLatencyWaitableObject().
    );

Шаг 2. Настройка задержки кадра

Задайте задержку кадра с помощью API IDXGISwapChain2::SetMaximumFrameLatency, вместо вызова IDXGIDevice1::SetMaximumFrameLatency.

По умолчанию задержка кадров для ожидающих цепочек буферов имеет значение 1, что приводит к минимальной задержке, но также уменьшает CPU-GPU параллелизм. Если требуется увеличить CPU-GPU параллелизм для достижения 60 FPS – то есть, если процессор и GPU тратят на отрисовку кадра менее 16,7 мс каждый, но их совокупное время больше 16,7 мс — установите задержку кадра на 2. Это позволяет GPU обрабатывать подготовленные ЦП задачи с предыдущего кадра, одновременно позволяя ЦП независимо отправлять команды на отрисовку для текущего кадра.

// Swapchains created with the DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_FRAME_LATENCY_WAITABLE_OBJECT flag use their
// own per-swapchain latency setting instead of the one associated with the DXGI device. The
// default per-swapchain latency is 1, which ensures that DXGI does not queue more than one frame
// at a time. This both reduces latency and ensures that the application will only render after
// each VSync, minimizing power consumption.
//DX::ThrowIfFailed(
//    swapChain2->SetMaximumFrameLatency(1)
//    );

Шаг 3. Получение ожидаемого объекта из цепочки свопов

Вызовите IDXGISwapChain2::GetFrameLatencyWaitableObject, чтобы получить дескриптор ожидания. Дескриптор ожидания — это указатель на ожидаемый объект. Сохраните этот дескриптор для использования в цикле рендеринга.

// Get the frame latency waitable object, which is used by the WaitOnSwapChain method. This
// requires that swap chain be created with the DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_FRAME_LATENCY_WAITABLE_OBJECT
// flag.
m_frameLatencyWaitableObject = swapChain2->GetFrameLatencyWaitableObject();

Шаг 4. Подождите перед отрисовкой каждого кадра

Цикл отрисовки должен ожидать сигнала от ожидаемого объекта цепочки обмена, прежде чем начинать отрисовку каждого кадра. Это включает в себя первый кадр, отрисованный с помощью цепочки обмена. Используйте WaitForSingleObjectEx, предоставляя дескриптор ожидания, полученный на шаге 2, для сигнала о начале каждого кадра.

В следующем примере показан цикл отрисовки из примера DirectXLatency:

while (!m_windowClosed)
{
    if (m_windowVisible)
    {
        // Block this thread until the swap chain is finished presenting. Note that it is
        // important to call this before the first Present in order to minimize the latency
        // of the swap chain.
        m_deviceResources->WaitOnSwapChain();

        // Process any UI events in the queue.
        CoreWindow::GetForCurrentThread()->Dispatcher->ProcessEvents(CoreProcessEventsOption::ProcessAllIfPresent);

        // Update app state in response to any UI events that occurred.
        m_main->Update();

        // Render the scene.
        m_main->Render();

        // Present the scene.
        m_deviceResources->Present();
    }
    else
    {
        // The window is hidden. Block until a UI event occurs.
        CoreWindow::GetForCurrentThread()->Dispatcher->ProcessEvents(CoreProcessEventsOption::ProcessOneAndAllPending);
    }
}

В следующем примере показан вызов WaitForSingleObjectEx из примера DirectXLatency:

// Block the current thread until the swap chain has finished presenting.
void DX::DeviceResources::WaitOnSwapChain()
{
    DWORD result = WaitForSingleObjectEx(
        m_frameLatencyWaitableObject,
        1000, // 1 second timeout (shouldn't ever occur)
        true
        );
}

Что должно делать моя игра, пока она ожидает, пока цепочка буферов будет присутствовать?

Если в вашей игре нет задач, которые блокируются в цикле отрисовки, может быть выгодно позволить ей ждать, пока цепочка буферов будет представлена, так как это экономит энергию, что особенно важно на мобильных устройствах. В противном случае вы можете использовать многопоточность, чтобы выполнять работу, пока игра ожидает, когда цепочка свопов будет готова. Ниже приведено всего несколько задач, которые могут выполнить ваша игра:

Обработка сетевых событий
Обновление ИИ
Физика на основе ЦП
Отложенная отрисовка контекста (на поддерживаемых устройствах)
Загрузка ресурсов

Дополнительные сведения о многопоточных программированиях в Windows см. в следующих связанных разделах.

Поделиться через