在通用 Windows 平台 (UWP) 应用中的多重采样

2025-05-28

了解如何在使用 Direct3D 生成的通用 Windows 平台（UWP）应用中使用多重采样。多重采样（也称为多重采样抗锯齿）是一种图形技术，用于减少锯齿边缘。它的工作原理是绘制比实际在最终呈现目标中更多的像素，然后求平均值，以保持某些像素中“部分”边缘的外观。有关多重采样在 Direct3D 中实际工作原理的详细说明，请参阅多重采样反锯齿光栅化规则。

多重采样和翻转模型交换链

使用 DirectX 的 UWP 应用必须使用翻转模型交换链。翻转模型交换链不直接支持多重采样，但仍可以通过将场景渲染到多重采样渲染目标视图，然后在显示之前将多重采样渲染目标解析到后缓冲区，来实现多重采样。本文介绍向 UWP 应用添加多重采样所需的步骤。

如何使用多重采样

Direct3D 功能级别保证对特定、最小样本计数功能的支持，并保证某些缓冲区格式支持多重采样。图形设备通常支持比所需的最小格式和样本计数范围更广。可以通过在运行时检查特定 DXGI 格式下的多重采样功能支持，然后核实每种受支持格式中可以使用的采样数，从而确定多重采样支持。

调用 ID3D11Device：：CheckFeatureSupport，找出哪些 DXGI 格式可用于多重采样。提供游戏可以使用的呈现目标格式。呈现目标和解析目标必须使用相同的格式，因此请检查 D3D11_FORMAT_SUPPORT_MULTISAMPLE_RENDERTARGET 和 D3D11_FORMAT_SUPPORT_MULTISAMPLE_RESOLVE。

**功能级别 9：**尽管功能级别 9 设备保证支持多采样呈现目标格式，但不保证支持多采样解析目标。因此，在尝试使用本主题中所述的多重采样技术之前，必须进行此检查。

以下代码检查对所有DXGI_FORMAT值的多重采样支持：
```
// Determine the format support for multisampling.
for (UINT i = 1; i < DXGI_FORMAT_MAX; i++)
{
    DXGI_FORMAT inFormat = safe_cast<DXGI_FORMAT>(i);
    UINT formatSupport = 0;
    HRESULT hr = m_d3dDevice->CheckFormatSupport(inFormat, &formatSupport);

    if ((formatSupport & D3D11_FORMAT_SUPPORT_MULTISAMPLE_RESOLVE) &&
        (formatSupport & D3D11_FORMAT_SUPPORT_MULTISAMPLE_RENDERTARGET)
        )
    {
        m_supportInfo->SetFormatSupport(i, true);
    }
    else
    {
        m_supportInfo->SetFormatSupport(i, false);
    }
}
```

对于每个受支持的格式，通过调用 ID3D11Device：：CheckMultisampleQualityLevels来查询示例计数支持。

以下代码检查支持的 DXGI 格式的采样大小支持情况：

// Find available sample sizes for each supported format.
for (unsigned int i = 0; i < DXGI_FORMAT_MAX; i++)
{
    for (unsigned int j = 1; j < MAX_SAMPLES_CHECK; j++)
    {
        UINT numQualityFlags;

        HRESULT test = m_d3dDevice->CheckMultisampleQualityLevels(
            (DXGI_FORMAT) i,
            j,
            &numQualityFlags
            );

        if (SUCCEEDED(test) && (numQualityFlags > 0))
        {
            m_supportInfo->SetSampleSize(i, j, 1);
            m_supportInfo->SetQualityFlagsAt(i, j, numQualityFlags);
        }
    }
}

注意如果需要检查对平铺资源缓冲区的多采样支持，请改用 ID3D11Device2：：CheckMultisampleQualityLevels1。

创建具有所需样本数量的缓冲区和呈现目标视图。使用与交换链相同的DXGI_FORMAT、宽度和高度，但指定大于 1 的样本计数并使用多重采样纹理维度（例如D3D11_RTV_DIMENSION_TEXTURE2DMS）。如有必要，可以使用最适合多重采样的新设置重新创建交换链。

以下代码创建一个多采样渲染目标：

float widthMulti = m_d3dRenderTargetSize.Width;
float heightMulti = m_d3dRenderTargetSize.Height;

D3D11_TEXTURE2D_DESC offScreenSurfaceDesc;
ZeroMemory(&offScreenSurfaceDesc, sizeof(D3D11_TEXTURE2D_DESC));

offScreenSurfaceDesc.Format = DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM;
offScreenSurfaceDesc.Width = static_cast<UINT>(widthMulti);
offScreenSurfaceDesc.Height = static_cast<UINT>(heightMulti);
offScreenSurfaceDesc.BindFlags = D3D11_BIND_RENDER_TARGET;
offScreenSurfaceDesc.MipLevels = 1;
offScreenSurfaceDesc.ArraySize = 1;
offScreenSurfaceDesc.SampleDesc.Count = m_sampleSize;
offScreenSurfaceDesc.SampleDesc.Quality = m_qualityFlags;

// Create a surface that's multisampled.
DX::ThrowIfFailed(
    m_d3dDevice->CreateTexture2D(
    &offScreenSurfaceDesc,
    nullptr,
    &m_offScreenSurface)
    );

// Create a render target view. 
CD3D11_RENDER_TARGET_VIEW_DESC renderTargetViewDesc(D3D11_RTV_DIMENSION_TEXTURE2DMS);
DX::ThrowIfFailed(
    m_d3dDevice->CreateRenderTargetView(
    m_offScreenSurface.Get(),
    &renderTargetViewDesc,
    &m_d3dRenderTargetView
    )
    );

深度缓冲区必须具有相同的宽度、高度、样本计数和纹理维度，以匹配多重采样的呈现目标。

以下代码创建多采样深度缓冲区：

// Create a depth stencil view for use with 3D rendering if needed.
CD3D11_TEXTURE2D_DESC depthStencilDesc(
    DXGI_FORMAT_D24_UNORM_S8_UINT,
    static_cast<UINT>(widthMulti),
    static_cast<UINT>(heightMulti),
    1, // This depth stencil view has only one texture.
    1, // Use a single mipmap level.
    D3D11_BIND_DEPTH_STENCIL,
    D3D11_USAGE_DEFAULT,
    0,
    m_sampleSize,
    m_qualityFlags
    );

ComPtr<ID3D11Texture2D> depthStencil;
DX::ThrowIfFailed(
    m_d3dDevice->CreateTexture2D(
    &depthStencilDesc,
    nullptr,
    &depthStencil
    )
    );

CD3D11_DEPTH_STENCIL_VIEW_DESC depthStencilViewDesc(D3D11_DSV_DIMENSION_TEXTURE2DMS);
DX::ThrowIfFailed(
    m_d3dDevice->CreateDepthStencilView(
    depthStencil.Get(),
    &depthStencilViewDesc,
    &m_d3dDepthStencilView
    )
    );

现在是创建视区的好时机，因为视区宽度和高度也必须与呈现目标匹配。

以下代码创建视口：

// Set the 3D rendering viewport to target the entire window.
m_screenViewport = CD3D11_VIEWPORT(
    0.0f,
    0.0f,
    widthMulti / m_scalingFactor,
    heightMulti / m_scalingFactor
    );

m_d3dContext->RSSetViewports(1, &m_screenViewport);

将每一帧渲染到多重采样的渲染目标。呈现完成后，请在呈现帧之前调用 ID3D11DeviceContext：：ResolveSubresource 。这指示 Direct3D 执行多重采样作，计算每个像素的值以显示并将结果放入后台缓冲区。然后，后退缓冲区包含最终的抗锯齿图像，并可以显示。

以下代码在呈现帧之前解析子资源：

if (m_sampleSize > 1)
{
    unsigned int sub = D3D11CalcSubresource(0, 0, 1);

    m_d3dContext->ResolveSubresource(
        m_backBuffer.Get(),
        sub,
        m_offScreenSurface.Get(),
        sub,
        DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM
        );
}

// The first argument instructs DXGI to block until VSync, putting the application
// to sleep until the next VSync. This ensures that we don't waste any cycles rendering
// frames that will never be displayed to the screen.
hr = m_swapChain->Present(1, 0);

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