为了获得最佳性能，请使用 DXGI 翻转模型

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本主题提供有关如何在新式Windows的演示文稿堆栈中最大程度地提高性能和效率的开发人员指南。 它会选取 DXGI 翻转模型、DirectX 12：Windows 10 (视频) 中的演示模式和Windows 10中的演示增强功能：早期外观 (视频) 离开的位置。

行动号召

如果仍在使用 DXGI_SWAP_EFFECT_DISCARD 或 DXGI_SWAP_EFFECT_SEQUENTIAL ( a.k.a. “blt”演示模型) ，是时候停止了！

切换到 DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_SEQUENTIAL 或 DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_DISCARD ( a.k.a. 翻转模型) 将提供更好的性能，降低功率，并提供更丰富的功能集。 (有关这些值的详细信息，请参阅 DXGI_SWAP_EFFECT枚举 。)

与经典“全屏独占”模式相比，翻转模型可以有效地使窗口模式等效或更好。 事实上，你可能希望重新考虑应用程序是否实际需要全屏独占模式，因为翻转模型无边框窗口的优点包括更快的Alt-Tab切换和更好地与新式显示功能的集成。

为什么是现在？ 在 2018 年 4 月更新之前，blt 模型呈现可能会导致在混合 GPU 配置上使用时可见撕裂，通常在高端笔记本电脑中找到， (看到 KB 3158621) 。 在 2018 年 4 月的更新中，这种撕裂已被修复，代价是一些额外的工作。 如果在混合 GPU 中执行高帧速率演示，尤其是在高分辨率（如 4K）时，此额外工作可能会影响整体性能。 若要在这些系统上保持最佳性能，请从 blt 切换到翻转演示模型。 此外，请考虑减少交换链的分辨率，尤其是在用户交互的主要点 (与 VR 预览窗口) 的情况一样。

简要历史记录

什么是翻转模型？ 什么是替代方法？

在Windows 7 之前，显示 D3D 中内容的唯一方法是“blt”或将其复制到窗口或屏幕拥有的图面中。 从 D3D9 的 FLIPEX 交换效果开始，并通过Windows 8中的FLIP_SEQUENTIAL交换效果来到 DXGI，我们开发了一种更高效的方法，通过直接与桌面合成器共享内容，以最少的副本将其放在屏幕上。 有关技术的高级概述，请参阅 DXGI 翻转模型 。

由于 DWM (桌面窗口管理器) ，这是驱动Windows桌面的合成器，因此可以实现此优化。

何时应使用 blt 模型？

翻转模型不提供一项功能：能够生成多个不同的 API，这些 API 在当前的基础上将所有层组合到同一 HWND 中。 例如，使用 D3D 绘制窗口背景，然后Windows GDI 在顶部绘制内容，或使用同一 API 中的两个不同的图形 API 或两个交换链生成交替帧。 如果不需要图形组件之间的 HWND 级互操作，则不需要 blt 模型。

原始翻转模型设计中没有提供第二个功能，但现在可用，这是在不受限制的帧速率中呈现的功能。 对于使用同步间隔 0 的应用程序，建议不要切换到翻转模型，除非 IDXGIFactory5：：CheckFeatureSupport API 可用，并且报告对 DXGI_FEATURE_PRESENT_ALLOW_TEARING的支持。 此功能在最新版本的Windows 10和现代硬件上几乎无处不在。

DirectFlip

如果观看了 DirectX 12：Windows 10中的演示模式，你将看到“直接翻转”和“独立翻转”。这些是使用翻转模型交换链为应用程序启用的优化。 根据窗口和缓冲区配置，可以完全绕过桌面合成，并直接将应用程序帧发送到屏幕，就像独占全屏一样。

这些天来，这些优化可以参与 3 种方案之一，以增加功能：

  1. DirectFlip：交换链缓冲区与屏幕尺寸匹配，窗口客户端区域覆盖屏幕。 不使用 DWM 交换链在屏幕上显示，而是使用应用程序交换链。
  2. DirectFlip 与面板拟合器：窗口客户端区域覆盖屏幕，交换链缓冲区位于一些依赖于硬件的缩放因子 (中，例如，屏幕的 0.25x 到 4 倍) 。 GPU 扫描硬件用于在将缓冲区发送到显示器时缩放缓冲区。
  3. 具有多平面覆盖的 DirectFlip (MPO) ：交换链缓冲区位于窗口维度的某些依赖于硬件的缩放因子内。 DWM 可以保留应用程序的专用硬件扫描平面，然后扫描出来，并可能拉伸到屏幕的 alpha 混合子区域。

使用窗口翻转模型，应用程序可以通过 IDXGIOutput6：：CheckHardwareCompositionSupport 查询不同 DirectFlip 方案的硬件支持，并实现不同类型的动态缩放。 需要注意的一个注意事项是，如果利用面板拟合器，光标可能会遭受拉伸副作用，这通过 DXGI_HARDWARE_COMPOSITION_SUPPORT_FLAG_CURSOR_STRETCHED指示。

交换链“DirectFlipped”后，DWM 可以进入睡眠状态，并且仅在应用程序外部发生更改时唤醒。 应用程序帧将直接发送到屏幕，其效率与全屏独占相同。 这是“独立翻转”，可以参与上述所有方案。 如果其他桌面内容位于顶部，DWM 可以无缝地转换回撰写模式，在翻转应用程序之前有效地“反向撰写”应用程序顶部的内容，或者利用 MPO 维护独立的翻转模式。

查看 PresentMon 工具，深入了解使用了上述内容。

翻转模型中还有什么新增功能？

除了上述改进适用于标准交换链，没有任何特殊之处，还有几种功能可用于翻转模型应用程序使用：

  • 使用 DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_FRAME_LATENCY_WAITABLE_OBJECT 减少延迟。 在独立翻转模式下，可以在最新版本的 Windows 上降低到 1 帧的延迟，在撰写时可以正常回退到最小延迟。
    • 注意：在Windows 10周年更新和更早版本中，存在至少两帧延迟的问题。 有关详细信息，请参阅 此论坛主题 。 在 Fall Creator 的更新中修复了此问题。
  • DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_DISCARD 启用直接翻转的“反向组合”模式，这会导致显示桌面的整体工作较少。 DWM 可以在应用程序缓冲区上进行涂鸦，并将其发送到屏幕，而不是在自己的交换链中执行完整副本。
  • DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_ALLOW_TEARING 可以启用比可等待对象更低的延迟，即使在具有多平面覆盖支持的系统上的窗口中也是如此。
  • 应用程序可以使用交换链创建期间设置 DXGI_SCALING 属性控制窗口大小期间发生的内容缩放。
  • 除非将内容组合到 SDR 桌面，否则不会固定 HDR 格式 (R10G10B10A2_UNORM或R16G16B16A16_FLOAT) 。
  • 当前统计信息在开窗模式下可用。
  • 与 UWP (通用 Windows 平台) 应用程序模型和 DX12 的兼容性更大，因为这些模型仅与翻转模型兼容。

我必须执行哪些操作才能使用翻转模型？

翻转模型交换链在 blt 交换链的基础上有一些附加要求：

  1. 缓冲区计数必须至少为 2。
  2. 在当前调用后，后台缓冲区需要显式重新绑定到 D3D11 即时上下文，然后才能再次使用它。
  3. 调用 SetFullscreenState 后，应用程序必须在 Present 之前调用 ResizeBuffers。
  4. 在翻转模型中，MSAA (多采样反别名) 交换链不受直接支持，因此应用程序需要在发出 Present 之前执行 MSAA 解析。

如何选择正确的呈现和演示文稿分辨率

过去应用程序的传统模式是为用户提供一系列解决方案，以便在用户选择独占全屏模式时从中进行选择。 借助新式显示器无缝开始缩放内容的功能，请考虑让用户能够选择呈现分辨率以实现性能缩放，与输出分辨率无关，甚至处于窗口模式。 此外，应用程序应利用 IDXGIOutput6：：CheckHardwareCompositionSupport 来确定它们是否需要在呈现内容之前缩放内容，或者它们是否应让硬件为其执行缩放。

内容可能需要从一个 GPU 迁移到另一个 GPU，作为当前或合成操作的一部分。 这通常适用于多 GPU 笔记本电脑，或者插入了外部 GPU 的系统。 随着这些配置变得更加常见，并且高分辨率显示器变得更加常见，呈现完整分辨率交换链的成本将增加。 如果交换链的目标不是用户交互的主要点，与将 VR 场景的 2D 预览呈现到辅助窗口中的 VR 游戏一样，请考虑使用较低的分辨率交换链来最大程度地减少需要跨不同 GPU 传输的带宽量。

其他注意事项

首次要求 GPU 写入交换链后缓冲区是 GPU 停止等待缓冲区可用的时间。 如果可能，请将此点尽可能延迟到帧中。