为了获得最佳性能，请使用 DXGI 翻转模型

  • 项目

本主题为开发人员提供有关如何在现代版 Windows 上最大程度地提高演示文稿堆栈的性能和效率的指导。 它选取 DXGI 翻转模型、DirectX 12：Windows 10 (视频) 中的演示模式和Windows 10：早期外观 (视频) 中断的位置。

行动号召

如果仍在使用 DXGI_SWAP_EFFECT_DISCARD 或 DXGI_SWAP_EFFECT_SEQUENTIAL (即“blt”当前模型) ，是时候停止了！

切换到 DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_SEQUENTIAL 或 DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_DISCARD (，即翻转模型) 将提供更好的性能、更低的能耗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，翻转模型呈现的远比使窗口模式有效等效或更好。 事实上，可能需要重新考虑应用程序是否确实需要全屏独占模式，因为翻转模型无边框窗口的优点包括更快的Alt-Tab切换以及更好地与新式显示功能集成。

为什么是现在？ 在 2018 年 4 月更新之前，blt 模型呈现在混合 GPU 配置上使用时可能会导致可见撕裂，通常出现在高端笔记本电脑中， (看到 KB 3158621) 。 在 2018 年 4 月更新中，这种撕裂已修复，但代价是一些额外的工作。 如果跨混合 GPU（尤其是在 4K 等高分辨率下）执行 blt 演示，则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 切换到翻转当前模型。 此外，请考虑降低交换链的分辨率，尤其是当它不是用户交互的主要点时， (与 VR 预览窗口) 通常一样。

简要历史

翻转模型是什么？ 有什么选择？

在 Windows 7 之前，呈现 D3D 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交换效果进入 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在屏幕上，以最少的副本。 有关该技术的高级概述，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，因此可以实现这种优化。

何时应使用 blt 模型？

翻转模型没有提供一项功能：能够让多个不同的 API 生成内容，这些 API 将所有内容一起分层到同一 HWND 中，逐个存在。 例如，使用 D3D 绘制窗口背景，然后使用 Windows GDI 在顶部绘制内容，或使用两个不同的图形 API 或同一 API 中的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。

有第二个功能在原始翻转模型设计中未提供，但现在可用，即能够以不受限制的帧速率呈现。 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

如果你观看了 DirectX 12：演示文稿模式 in Windows 10，你将看到谈论“直接翻转”和“独立翻转”。这些是针对使用翻转模型交换链的应用程序启用的优化。 根据窗口和缓冲区配置，可以完全绕过桌面组合，并直接将应用程序帧发送到屏幕，其方式与独占全屏相同。

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，窗口工作区覆盖屏幕。 使用应用程序交换链，而不是使用 DWM 交换链在屏幕上显示。
  2. 带有面板安装器的 DirectFlip：窗口客户端区域覆盖屏幕，交换链缓冲区位于某些硬件相关的缩放因子 (例如，屏幕) 0.25x 到 4 倍。 GPU 扫描硬件用于缩放缓冲区，同时将其发送到显示器。
  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硬件依赖缩放因子内。 DWM 能够为应用程序保留专用硬件扫描平面，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，应用程序可以查询不同 DirectFlip 方案的硬件支持，并通过使用 IDXGIOutput6：：CheckHardwareCompositionSupport 实现不同类型的动态缩放。 需要记住的一个注意事项是，如果使用面板安装器，光标可能会遭受拉伸副作用，这是通过 DXGI_HARDWARE_COMPOSITION_SUPPORT_FLAG_CURSOR_STRETCHED指示的。

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才唤醒。 应用程序帧将单独直接发送到屏幕，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 可以无缝转换回组合模式，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 来维护独立的翻转模式。

查看 PresentMon 工具，深入了解使用了哪些上述项。

翻转模型中还有哪些新增功能？

除了上述改进（适用于标准交换链，没有任何特殊内容）外，还有一些功能可供翻转模型应用程序使用：

  • 使用 DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_FRAME_LATENCY_WAITABLE_OBJECT降低延迟。 在独立翻转模式下，在最新版本的 Windows 上，延迟可以降低到 1 帧，在组合时可以尽可能将正常回退到最低。
    • 注意：在Windows 10周年更新及更早版本中，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 。 此问题在 Fall Creator 的更新中已修复。
  • DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_DISCARD 启用直接翻转的“反向组合”模式，从而减少显示桌面的总体工作。 DWM 可以在应用程序缓冲区上进行涂鸦，并将这些缓冲区发送到屏幕，而不是将完整副本复制到其自己的交换链中。
  • DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_ALLOW_TEARING 可以实现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。
  • 应用程序可以使用在创建交换链期间设置的 DXGI_SCALING 属性来控制窗口大小期间发生的内容缩放。
  • HDR 格式 (R10G10B10A2_UNORM或R16G16B16A16_FLOAT) 的内容不会被固定，除非它已组合到 SDR 桌面。
  • 当前统计信息在窗口模式下可用。
  • UWP (通用 Windows 平台) 应用程序模型和 DX12 具有更高的兼容性，因为它们仅与翻转模型兼容。

使用翻转模型需要执行什么操作？

翻转模型交换链在 blt 交换链的基础上有一些其他要求：

  1. 缓冲区计数必须至少为 2。
  2. 在 Present 调用后，需要将后台缓冲区显式重新绑定到 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. 翻转模型中不支持 MSAA (多重采样抗锯齿) 交换链，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分辨率

过去，应用程序的传统模式是为用户提供一个分辨率列表，当用户选择独占全屏模式时可供选择。 借助新式显示器无缝开始缩放内容的功能，请考虑为用户提供独立于输出分辨率，甚至在窗口模式下选择性能缩放的呈现分辨率。 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，或者是否应该让硬件为其执行缩放。

作为当前或组合操作的一部分，可能需要将内容从一个 GPU 迁移到另一个 GPU。 这在多 GPU 笔记本电脑或插入了外部 GPU 的系统上通常如此。 随着这些配置越来越常见，以及高分辨率显示器越来越普遍，呈现完整分辨率交换链的成本也随之增加。 如果交换链的目标不是用户交互的主要点，就像在辅助窗口中呈现 VR 场景 2D 预览的 VR 游戏一样，请考虑使用较低分辨率的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 写入交换链后台缓冲区时，GPU 将停止等待缓冲区可用。 如果可能，请将此点尽可能延迟到帧中。