Сравнение кода EGL с DXGI и Direct3D

Важные API

• ID3D11Device1
• ID3D11DeviceContext1
• CoreWindow

Программный интерфейс DirectX для работы с графикой (DXGI) и несколько API Direct3D выполняют ту же роль, что и EGL. Этот раздел помогает разобраться в DXGI и Direct3D 11 с точки зрения EGL.

DXGI и Direct3D, подобно EGL, предоставляют методы для настройки графических ресурсов, получения контекста отрисовки, в котором будут рисовать шейдеры, и отображения результатов в окне. Но у DXGI и Direct3D есть целый ряд дополнительных возможностей, и они требуют дополнительных усилий для правильной настройки при переносе с EGL.

Примечание Это руководство основано на открытой спецификации Khronos Group для EGL 1.4, найденной здесь: Khronos Native Platform Graphics Interface (EGL версии 1.4 — 6 апреля 2011 г.) [PDF]. Различия в синтаксисе, касающиеся других платформ и языков разработки, не охвачены в этом руководстве.

 

Как DXGI и Direct3D выглядят в сравнении?

Большим преимуществом EGL по сравнению с DXGI и Direct3D является относительная простота начала рисования на поверхности окна. Это вызвано тем, что OpenGL ES 2.0, а следовательно и EGL, является спецификацией, реализованной несколькими поставщиками платформ, тогда как DXGI и Direct3D являются единым эталоном, которому поставщики оборудования должны соответствовать. Это означает, что Майкрософт необходимо реализовать набор API, допускающий наиболее широкий спектр возможностей поставщиков, вместо того чтобы концентрироваться на подмножестве функций, предлагаемых определенным поставщиком или комбинировать команды настройки от определенных поставщиков в более простые API. С другой стороны, Direct3D предоставляет единый набор API, охватывающий очень широкий диапазон аппаратных графических платформ и функциональных уровней, а также предлагающий большую гибкость для разработчиков, имеющих опыт работы с платформой.

Подобно EGL, DXGI и Direct3D предоставляют API для следующих поведений:

• Получение буфера кадров, чтение и запись в него (называется "цепочкой буферов" в DXGI).
• Связь буфера кадров с окном пользовательского интерфейса.
• Получение и настройка контекстов отрисовки, в которых следует рисовать.
• Выдача команд графическому конвейеру для конкретного контекста отрисовки.
• Создание ресурсов шейдеров и управление ими, а также связывание их с контекстом отрисовки.
• Отрисовка в конкретную однобуферную прорисовку (например, в случае текстур).
• Обновление области отображения окна результатами отрисовки с помощью графических ресурсов.

Базовый процесс настройки графического конвейера в Direct3D можно найти в шаблоне приложения DirectX 11 (универсального приложения Windows) в Microsoft Visual Studio 2015. Базовый класс отрисовки в нем предоставляет хорошую основу для создания графической инфраструктуры Direct3D 11 и настройки на ней базовых ресурсов, а также поддержки функций приложения универсальной платформы Windows (UWP), таких как поворот экрана.

У EGL имеется очень немного API по сравнению с Direct3D 11, и навигация в последнем может быть проблематична, если вы не знакомы со схемой именования и жаргоном конкретной платформы. Вот простой обзор, чтобы помочь вам сориентироваться.

Сперва рассмотрите сопоставление базового объекта EGL с интерфейсом Direct3D:

Абстракция EGL	Аналогичное представление Direct3D
EGLDisplay	В Direct3D (для приложений UWP) дескриптор экрана получается через API Windows::UI::CoreWindow (или интерфейс ICoreWindowInterop, предоставляющий HWND). Конфигурации адаптера и оборудования задаются с помощью интерфейсов СОМ IDXGIAdapter и IDXGIDevice1 соответственно.
EGLSurface	В Direct3D буферы и прочие ресурсы окон (видимые или находящиеся за экраном) создаются и настраиваются с помощью конкретных интерфейсов DXGI, включая IDXGIFactory2 (фабричная реализация шаблона, используемая для получения ресурсов DXGI, таких как IDXGISwapChain1 (буферы экрана)). ID3D11Device1, представляющий графическое устройство и его ресурсы, получается с помощью D3D11Device::CreateDevice. Для однобуферных прорисовок используйте интерфейс ID3D11RenderTargetView.
EGLContext	В Direct3D команды настраиваются и выдаются графическому конвейеру с помощью интерфейса ID3D11DeviceContext1.
EGLConfig	В Direct3D 11 ресурсы графики, такие как буферы, текстуры, наборы элементов и шейдеры, создаются и настраиваются с помощью методов интерфейса ID3D11Device1.

 

Теперь покажем простейший способ настройки простого отображения графики, настройки ресурсов и контекста в DXGI и Direct3D для приложения UWP.

1. Получите дескриптор объекта CoreWindow для основного потока пользовательского интерфейса приложения, вызвав метод CoreWindow::GetForCurrentThread.
2. Для приложений UWP получите цепочку буферов из IDXGIAdapter2 с помощью IDXGIFactory2::CreateSwapChainForCoreWindow и передайте ей ссылку CoreWindow, полученную на шаге 1. Будет возвращен экземпляр IDXGISwapChain1. Задайте для него область вашего объекта обработчика и его потока обработки.
3. Получите экземпляры ID3D11Device1 и ID3D11DeviceContext1, вызвав метод D3D11Device::CreateDevice. Также задайте для них область вашего объекта обработчика.
4. Создайте шейдеры, текстуры и другие ресурсы с помощью методов в объекте ID3D11Device1 вашего обработчика.
5. Определите буферы, запустите шейдеры и управляйте этапами конвейера с помощью методов в объекте ID3D11DeviceContext1 вашего обработчика.
6. После выполнения конвейера и перехода кадра в задний буфер представьте его на экране с помощью метода IDXGISwapChain1::Present1.

Этот процесс подробно описан в разделе Начало работы с графикой DirectX. Далее в статье описываются многие распространенные действия по базовой настройке графического конвейера и по управлению конвейером.

Примечание Классические приложения windows имеют различные API для получения цепочки буферов Direct3D, такие как D3D11Device::CreateDeviceAndSwapChain, и не используют объект CoreWindow .

 

Получение окна для отображения.

В данном примере eglGetDisplay передается HWND для ресурса окна, уникального для платформы Microsoft Windows. Другие платформы, такие как Apple iOS (Cocoa) и Google Android, используют другие дескрипторы и ссылки на ресурсы окон, а также могут иметь совершенно иной синтаксис вызова. После получения отображения мы инициализируем его, задаем предпочтительную конфигурацию и создаем поверхность с задним буфером, на которой можно рисовать.

Получение отображения и его настройка с помощью EGL.

// Obtain an EGL display object.
EGLDisplay display = eglGetDisplay(GetDC(hWnd));
if (display == EGL_NO_DISPLAY)
{
  return EGL_FALSE;
}

// Initialize the display
if (!eglInitialize(display, &majorVersion, &minorVersion))
{
  return EGL_FALSE;
}

// Obtain the display configs
if (!eglGetConfigs(display, NULL, 0, &numConfigs))
{
  return EGL_FALSE;
}

// Choose the display config
if (!eglChooseConfig(display, attribList, &config, 1, &numConfigs))
{
  return EGL_FALSE;
}

// Create a surface
surface = eglCreateWindowSurface(display, config, (EGLNativeWindowType)hWnd, NULL);
if (surface == EGL_NO_SURFACE)
{
  return EGL_FALSE;
}

В Direct3D главное окно приложения UWP представлено объектом CoreWindow, который можно получить из объекта приложения, вызвав CoreWindow::GetForCurrentThread в рамках процесса инициализации поставщика представлений, создаваемого для Direct3D. (Если вы используете взаимодействие Direct3D с XAML, вы используете поставщик представлений платформы XAML.) Процесс создания поставщика представлений Direct3D описан в разделе Настройка приложения для отображения представления.

Получение CoreWindow для Direct3D.

CoreWindow::GetForCurrentThread();

После получения ссылки CoreWindow окно необходимо активировать, что выполняет метод Run основного объекта и начинает обработку события окна. После этого создайте ID3D11Device1 и ID3D11DeviceContext1 и используйте их для получения базовых IDXGIDevice1 и IDXGIAdapter , чтобы получить объект IDXGIFactory2 для создания ресурса цепочки буферов на основе конфигурации DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 .

Создание и настройка цепочки буферов DXGI на CoreWindow для Direct3D.

// Called when the CoreWindow object is created (or re-created).
void SimpleDirect3DApp::SetWindow(CoreWindow^ window)
{
  // Register event handlers with the CoreWindow object.
  // ...

  // Obtain your ID3D11Device1 and ID3D11DeviceContext1 objects
  // In this example, m_d3dDevice contains the scoped ID3D11Device1 object
  // ...

  ComPtr<IDXGIDevice1>  dxgiDevice;
  // Get the underlying DXGI device of the Direct3D device.
  m_d3dDevice.As(&dxgiDevice);

  ComPtr<IDXGIAdapter> dxgiAdapter;
  dxgiDevice->GetAdapter(&dxgiAdapter);

  ComPtr<IDXGIFactory2> dxgiFactory;
  dxgiAdapter->GetParent(
    __uuidof(IDXGIFactory2), 
    &dxgiFactory);

  DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 swapChainDesc = {0};
  swapChainDesc.Width = static_cast<UINT>(m_d3dRenderTargetSize.Width); // Match the size of the window.
  swapChainDesc.Height = static_cast<UINT>(m_d3dRenderTargetSize.Height);
  swapChainDesc.Format = DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM; // This is the most common swap chain format.
  swapChainDesc.Stereo = false;
  swapChainDesc.SampleDesc.Count = 1; // Don't use multi-sampling.
  swapChainDesc.SampleDesc.Quality = 0;
  swapChainDesc.BufferUsage = DXGI_USAGE_RENDER_TARGET_OUTPUT;
  swapChainDesc.BufferCount = 2; // Use double-buffering to minimize latency.
  swapChainDesc.SwapEffect = DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_SEQUENTIAL; // All UWP apps must use this SwapEffect.
  swapChainDesc.Flags = 0;

  // ...

  Windows::UI::Core::CoreWindow^ window = m_window.Get();
  dxgiFactory->CreateSwapChainForCoreWindow(
    m_d3dDevice.Get(),
    reinterpret_cast<IUnknown*>(window),
    &swapChainDesc,
    nullptr, // Allow on all displays.
    &m_swapChainCoreWindow);
}

Вызовите метод IDXGISwapChain1::Present1 после подготовки кадра, чтобы отобразить его.

Обратите внимание, что в Direct3D 11 нет абстракций, идентичных EGLSurface. (Существует IDXGISurface1, но она используется иначе.) Наиболее концептуально близок к этому объект ID3D11RenderTargetView, который мы используем для назначения текстуры (ID3D11Texture2D) в качестве заднего буфера, в котором будет рисовать наш конвейер шейдера.

Настройка заднего буфера для цепочки буферов в Direct3D 11

ComPtr<ID3D11RenderTargetView>    m_d3dRenderTargetViewWin; // scoped to renderer object

// ...

ComPtr<ID3D11Texture2D> backBuffer2;
    
m_swapChainCoreWindow->GetBuffer(0, IID_PPV_ARGS(&backBuffer2));

m_d3dDevice->CreateRenderTargetView(
  backBuffer2.Get(),
  nullptr,
    &m_d3dRenderTargetViewWin);

Этот код рекомендуется вызывать каждый раз, когда окно создается или меняет размер. В ходе отрисовки установите представление однобуферной прорисовки с помощью ID3D11DeviceContext1::OMSetRenderTargets, прежде чем создавать все прочие подресурсы, такие как буферы вершин или шейдеры.

// Set the render target for the draw operation.
m_d3dContext->OMSetRenderTargets(
        1,
        d3dRenderTargetView.GetAddressOf(),
        nullptr);

Создание контекста отрисовки

В EGL 1.4 "экран" представляет набор ресурсов окна. Как правило, мы настраиваем "поверхность" для отображения, предоставляя набор атрибутов объекту отображения и получая в ответ поверхность. Контекст для отображения содержимого поверхности строится путем создания контекста и привязки его к поверхности и отображению.

Поток вызовов обычно выглядит примерно так:

• Вызовите eglGetDisplay с дескриптором для отображения или ресурса окна и получите объект отображения.
• Инициализируйте отображение с помощью eglInitialize.
• Получите доступные конфигурации отображения и выберите одну из них с помощью eglGetConfigs и eglChooseConfig.
• Создайте поверхность окна с помощью eglCreateWindowSurface.
• Создайте контекст отображения для рисования с помощью eglCreateContext.
• Привяжите контекст отображения к отображению и поверхности с помощью eglMakeCurrent.

В предыдущем разделе мы создали EGLDisplay и EGLSurface, теперь мы используем EGLDisplay для создания контекста и связи этого контекста с отображением, а настроенный EGLSurface — для параметризации выходных данных.

Получение контекста отрисовки с помощью EGL 1.4

// Configure your EGLDisplay and obtain an EGLSurface here ...
// ...

// Create a drawing context from the EGLDisplay
context = eglCreateContext(display, config, EGL_NO_CONTEXT, contextAttribs);
if (context == EGL_NO_CONTEXT)
{
  return EGL_FALSE;
}   
   
// Make the context current
if (!eglMakeCurrent(display, surface, surface, context))
{
  return EGL_FALSE;
}

Контекст отрисовки в Direct3D 11 представлен объектом ID3D11Device1, который представляет адаптер и позволяет создавать ресурсы Direct3D, такие как буферы и шейдеры, а также объектом ID3D11DeviceContext1, который позволяет управлять графическим конвейером и исполнять шейдеры.

Не забывайте про функциональные уровни Direct3D. Они используются для поддержки старых аппаратных платформ Direct3D, от DirectX 9.1 до DirectX 11. Многие платформы, использующие маломощное графическое оборудование, такие как планшеты, имеют доступ только к возможностям DirectX 9.1, а старое поддерживаемое графическое оборудование может требовать версий от 9.1 до 11.

Создание контекста отрисовки с помощью DXGI и Direct3D

// ... 

UINT creationFlags = D3D11_CREATE_DEVICE_BGRA_SUPPORT;
ComPtr<IDXGIDevice> dxgiDevice;

D3D_FEATURE_LEVEL featureLevels[] = 
{
        D3D_FEATURE_LEVEL_11_1,
        D3D_FEATURE_LEVEL_11_0,
        D3D_FEATURE_LEVEL_10_1,
        D3D_FEATURE_LEVEL_10_0,
        D3D_FEATURE_LEVEL_9_3,
        D3D_FEATURE_LEVEL_9_2,
        D3D_FEATURE_LEVEL_9_1
};

// Create the Direct3D 11 API device object and a corresponding context.
ComPtr<ID3D11Device> device;
ComPtr<ID3D11DeviceContext> d3dContext;

D3D11CreateDevice(
  nullptr, // Specify nullptr to use the default adapter.
  D3D_DRIVER_TYPE_HARDWARE,
  nullptr,
  creationFlags, // Set debug and Direct2D compatibility flags.
  featureLevels, // List of feature levels this app can support.
  ARRAYSIZE(featureLevels),
  D3D11_SDK_VERSION, // Always set this to D3D11_SDK_VERSION for UWP apps.
  &device, // Returns the Direct3D device created.
  &m_featureLevel, // Returns feature level of device created.
  &d3dContext // Returns the device immediate context.
);

Рисование в текстуре или рисунке pixmap

Чтобы рисовать в текстуре с помощью OpenGL ES 2.0, настройте буфер пикселей, или PBuffer. После того как вы успешно настроили и создали EGLSurface для него, ему можно предоставить контекст отрисовки и исполнить конвейер шейдера для прорисовки текстуры.

Рисование в буфере пикселей с помощью OpenGL ES 2.0

// Create a pixel buffer surface to draw into
EGLConfig pBufConfig;
EGLint totalpBufAttrs;

const EGLint pBufConfigAttrs[] =
{
    // Configure the pBuffer here...
};
 
eglChooseConfig(eglDsplay, pBufConfigAttrs, &pBufConfig, 1, &totalpBufAttrs);
EGLSurface pBuffer = eglCreatePbufferSurface(eglDisplay, pBufConfig, EGL_TEXTURE_RGBA); 

В Direct3D 11 мы создаем ресурс ID3D11Texture2D и делаем его однобуферной прорисовкой. Настройте целевой объект отрисовки с помощью D3D11_RENDER_TARGET_VIEW_DESC. При вызове метода ID3D11DeviceContext::D raw (или аналогичной операции Draw* в контексте устройства) с помощью этого целевого объекта отрисовки результаты отрисовываются в текстуре.

Рисование в текстуре с помощью Direct3D 11

ComPtr<ID3D11Texture2D> renderTarget1;

D3D11_RENDER_TARGET_VIEW_DESC renderTargetDesc = {0};
// Configure renderTargetDesc here ...

m_d3dDevice->CreateRenderTargetView(
  renderTarget1.Get(),
  nullptr,
  &m_d3dRenderTargetViewWin);

// Later, in your render loop...

// Set the render target for the draw operation.
m_d3dContext->OMSetRenderTargets(
        1,
        d3dRenderTargetView.GetAddressOf(),
        nullptr);

Эту текстуру можно передать шейдеру, если он связан с ID3D11ShaderResourceView.

Рисование на экране

После использования EGLContext для настройки буферов и обновления данных можно выполнить привязанные к нему шейдеры и прорисовать результаты в задний буфер с помощью glDrawElements. Задний буфер отображается посредством вызова eglSwapBuffers.

Open GL ES 2.0: рисование на экране.

glDrawElements(GL_TRIANGLES, renderer->numIndices, GL_UNSIGNED_INT, 0);

eglSwapBuffers(drawContext->eglDisplay, drawContext->eglSurface);

В Direct3D 11 мы настраиваем буферы и привязываем шейдеры с помощью IDXGISwapChain::Present1. Затем вызывается один из методов ID3D11DeviceContext1::D raw* для запуска шейдеров и рисования результатов в целевом объекте отрисовки, настроенном в качестве обратного буфера для цепочки буферов. После этого мы просто представляем задний буфер для отображения, вызывая IDXGISwapChain::Present1.

Direct3D 11: рисование на экране.

m_d3dContext->DrawIndexed(
        m_indexCount,
        0,
        0);

// ...

m_swapChainCoreWindow->Present1(1, 0, &parameters);

Высвобождение графических ресурсов

В EGL мы высвобождаем графические ресурсы, передавая EGLDisplay к eglTerminate.

Прерывание отображения с помощью EGL 1.4

EGLBoolean eglTerminate(eglDisplay);

В приложении UWP CoreWindow можно закрыть с помощью CoreWindow::Close, хотя это можно использовать только для вспомогательных окон пользовательского интерфейса. Основной поток пользовательского интерфейса и связанное с ним CoreWindow закрыть нельзя — срок их действия определяется операционной системой. Но при закрытии вспомогательного CoreWindow создается событие CoreWindow::Closed.

Справка по сопоставлению API EGL и Direct3D 11

API EGL	Аналогичный API или поведение Direct3D 11
eglBindAPI	Недоступно
eglBindTexImage	Вызовите ID3D11Device::CreateTexture2D для настройки двухмерной текстуры.
eglChooseConfig	Direct3D не предоставляет набор конфигураций буфера кадров по умолчанию. Конфигурация цепочки буферов
eglCopyBuffers	Для копирования данных буфера вызовите ID3D11DeviceContext::CopyStructureCount. Для копирования ресурса вызовите ID3DDeviceCOntext::CopyResource.
eglCreateContext	Создайте контекст устройства Direct3D, вызвав D3D11CreateDevice, который возвращает как дескриптор для устройства Direct3D, так и немедленный контекст Direct3D по умолчанию (объект ID3D11DeviceContext1). Также можно создать отложенный контекст Direct3D, вызвав ID3D11Device2::CreateDeferredContext на возвращенном объекте ID3D11Device1.
eglCreatePbufferFromClientBuffer	Все буферы читаются и записываются как подресурс Direct3D, такой как ID3D11Texture2D. Выполняйте копирование между совместимыми типами подресурсов с помощью таких методов, как ID3D11DeviceContext1:CopyResource.
eglCreatePbufferSurface	Чтобы создать устройство Direct3D без цепочки буферов, вызовите статический метод D3D11CreateDevice. Для представления однобуферной прорисовки Direct3D вызовите ID3D11Device::CreateRenderTargetView.
eglCreatePixmapSurface	Чтобы создать устройство Direct3D без цепочки буферов, вызовите статический метод D3D11CreateDevice. Для представления однобуферной прорисовки Direct3D вызовите ID3D11Device::CreateRenderTargetView.
eglCreateWindowSurface	Получите IDXGISwapChain1 (для буферов отображения) и ID3D11Device1 (виртуальный интерфейс для графического устройства и его ресурсов). Используйте ID3D11Device1 для определения ID3D11RenderTargetView, который можно использовать для создания буфера кадров, предоставляемого IDXGISwapChain1.
eglDestroyContext	Недоступно Используйте ID3D11DeviceContext::DiscardView1 для избавления от представления однобуферной прорисовки. Чтобы закрыть родительский ID3D11DeviceContext1, установите для экземпляра значение «null» и подождите, пока платформа не освободит ресурсы. Ликвидировать контекст устройства напрямую нельзя.
eglDestroySurface	Недоступно Графические ресурсы очищаются, когда CoreWindow приложения UWP закрывается платформой.
eglGetCurrentDisplay	Вызовите CoreWindow::GetForCurrentThread, чтобы получить ссылку на текущее основное окно приложения.
eglGetCurrentSurface	Это текущий ID3D11RenderTargetView. Обычно его область устанавливается на ваш объект обработчика.
eglGetError	Ошибки получаются как результаты HRESULT, возвращаемые большинством методов интерфейсов DirectX. Если метод не возвращает HRESULT, вызовите GetLastError. Чтобы преобразовать системную ошибку в значение HRESULT, используйте макрос HRESULT_FROM_WIN32 .
eglInitialize	Вызовите CoreWindow::GetForCurrentThread, чтобы получить ссылку на текущее основное окно приложения.
eglMakeCurrent	Установите однобуферную прорисовку для рисования в текущем контексте с помощью ID3D11DeviceContext1::OMSetRenderTargets.
eglQueryContext	Недоступно Однако однобуферные прорисовки, а также некоторые данные конфигурации можно получать из экземпляра ID3D11Device1. (Список доступных методов см. по ссылке.)
eglQuerySurface	Недоступно Однако данные об окнах просмотра и текущем графическом оборудовании можно получать от методов в экземпляре ID3D11Device1. (Список доступных методов см. по ссылке.)
eglReleaseTexImage	Недоступно
eglReleaseThread	Общие сведения о многопоточности GPU см. в разделе Многопоточность.
eglSurfaceAttrib	Используйте D3D11_RENDER_TARGET_VIEW_DESC для настройки целевого представления отрисовки Direct3D.
eglSwapBuffers	Используйте IDXGISwapChain1::Present1.
eglSwapInterval	См. IDXGISwapChain1.
eglTerminate	CoreWindow, используемое для отображения выходных данных графического конвейера, управляется операционной системой.
eglWaitClient	Для общих поверхностей используйте IDXGIKeyedMutex. Общие сведения о многопоточности GPU см. в разделе Многопоточность.
eglWaitGL	Для общих поверхностей используйте IDXGIKeyedMutex. Общие сведения о многопоточности GPU см. в разделе Многопоточность.
eglWaitNative	Для общих поверхностей используйте IDXGIKeyedMutex. Общие сведения о многопоточности GPU см. в разделе Многопоточность.