feat(d3d12): 实现交换链与渲染表面管理
- 新增 d3d12_surface 类，管理交换链和渲染目标 - 实现三重缓冲后台缓冲区管理 - 添加视口和裁剪矩形配置 - 修复 GraphicsPlatformInterface.h 循环包含问题 - 添加完整的中文 Doxygen 注释 - 更新 D3D12 学习 Wiki，添加交换链章节
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SpecialX
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@@ -0,0 +1,231 @@
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# 变更记录：交换链与渲染表面实现
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**提交日期**: 2026-03-31
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**提交哈希**: `待定`
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**变更类型**: 功能新增
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## 变更概述
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本次提交实现了 D3D12 交换链（Swap Chain）和渲染表面管理，完成了渲染输出的基础架构。同时修复了循环包含问题，确保编译正确。
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## 修改文件
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### 新增文件
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| 文件 | 说明 |
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| `D3D12Surface.h` | 交换链和渲染目标管理类头文件 |
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| `D3D12Surface.cpp` | 交换链实现 |
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### 修改文件
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| 文件 | 变更说明 |
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|------|----------|
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| `GraphicsPlatformInterface.h` | 修复循环包含，添加 `surface_id` 定义 |
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| `Renderer.h` | 移除循环包含，保持类型定义 |
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| `Renderer.cpp` | 实现表面相关函数 |
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| `D3D12Core.h/cpp` | 添加描述符堆访问函数 |
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| `D3D12Interface.cpp` | 更新平台接口 |
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| `D3D12CommonHeader.h` | 编码修复 |
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## 技术要点
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### 1. 交换链（Swap Chain）原理
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#### 什么是交换链？
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交换链是 DXGI 提供的机制，用于管理前后缓冲区的交换：
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ 交换链工作原理 │
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├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
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│ │
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│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │
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│ │ 后台缓冲 │ │ 后台缓冲 │ │ 后台缓冲 │ │
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│ │ 0 │ │ 1 │ │ 2 │ │
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│ └────┬─────┘ └────┬─────┘ └────┬─────┘ │
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│ │ │ │ │
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│ └─────────────┼─────────────┘ │
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│ │ │
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│ ▼ │
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│ ┌──────────────┐ │
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│ │ Present() │ │
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│ └──────┬───────┘ │
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│ │ │
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│ ▼ │
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│ ┌──────────────┐ │
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│ │ 前台缓冲 │ ───► 显示器 │
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│ └──────────────┘ │
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│ │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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```
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#### 三重缓冲优势
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| 特性 | 说明 |
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|------|------|
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| **减少撕裂** | 前台缓冲独立于后台缓冲，避免部分更新 |
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| **提高并行性** | CPU 可提前录制多帧命令 |
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| **平滑帧率** | 缓冲区平滑帧时间波动 |
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### 2. d3d12_surface 类设计
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#### 核心职责
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```cpp
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class d3d12_surface
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{
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// 交换链管理
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IDXGISwapChain4* _swap_chain;
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// 渲染目标管理（每个后台缓冲区一个）
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render_target_data _render_target_data[frame_buffer_count];
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// 视口和裁剪
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||||
D3D12_VIEWPORT _viewport;
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||||
D3D12_RECT _scissor_rect;
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};
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```
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#### 生命周期
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```
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构造 d3d12_surface(window)
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│
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▼
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create_swap_chain(factory, cmd_queue, format)
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│
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||||
├─► 创建 IDXGISwapChain4
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||||
├─► 分配 RTV 描述符
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└─► 初始化视口/裁剪矩形
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│
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||||
▼
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渲染循环
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│
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├─► back_buffer() 获取当前缓冲区
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||||
├─► rtv() 获取渲染目标视图
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└─► present() 呈现帧
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│
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||||
▼
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||||
析构 ~d3d12_surface()
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│
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||||
└─► release() 释放资源
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```
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### 3. 交换链创建流程
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```cpp
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||||
void d3d12_surface::create_swap_chain(...)
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{
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// 1. 配置交换链描述
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||||
DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 desc{};
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||||
desc.BufferCount = frame_buffer_count; // 3 个后台缓冲区
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||||
desc.Format = to_non_srgb(format); // 像素格式
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||||
desc.Width = _window.width();
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||||
desc.Height = _window.height();
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||||
desc.SampleDesc.Count = 1; // 禁用 MSAA
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||||
// 2. 创建交换链
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||||
factory->CreateSwapChainForHwnd(cmd_queue, hwnd, &desc, ...);
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||||
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||||
// 3. 禁用 Alt+Enter 全屏切换（由应用处理）
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||||
factory->MakeWindowAssociation(hwnd, DXGI_MWA_NO_ALT_ENTER);
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||||
// 4. 分配 RTV 描述符
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||||
for(u32 i = 0; i < frame_buffer_count; ++i)
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||||
{
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||||
_render_target_data[i].rtv = core::rtv_heap().allocate();
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||||
}
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||||
// 5. 创建渲染目标视图
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||||
finalize();
|
||||
}
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```
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||||
### 4. 渲染目标视图创建
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||||
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||||
```cpp
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||||
void d3d12_surface::finalize()
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||||
{
|
||||
for(u32 i = 0; i < frame_buffer_count; ++i)
|
||||
{
|
||||
// 获取后台缓冲区资源
|
||||
_swap_chain->GetBuffer(i, IID_PPV_ARGS(&data.resource));
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||||
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||||
// 创建渲染目标视图
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||||
D3D12_RENDER_TARGET_VIEW_DESC desc{};
|
||||
desc.Format = core::default_render_target_format();
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||||
desc.ViewDimension = D3D12_RTV_DIMENSION_TEXTURE2D;
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||||
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||||
core::device()->CreateRenderTargetView(data.resource, &desc, data.rtv.cpu);
|
||||
}
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// 设置视口和裁剪矩形
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||||
_viewport = {0, 0, (float)width, (float)height, 0.0f, 1.0f};
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||||
_scissor_rect = {0, 0, (s32)width, (s32)height};
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||||
}
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```
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||||
### 5. 循环包含修复
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#### 问题
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```
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||||
GraphicsPlatformInterface.h → Renderer.h → GraphicsPlatformInterface.h (循环!)
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```
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#### 解决方案
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将 `surface_id` 定义移到 `Renderer.h`，`GraphicsPlatformInterface.h` 包含 `Renderer.h`：
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```
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||||
Renderer.h (定义 surface_id)
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||||
↓
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GraphicsPlatformInterface.h (使用 surface_id)
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```
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## 视口与裁剪矩形
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### 视口（Viewport）
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```cpp
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||||
D3D12_VIEWPORT _viewport{
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||||
.TopLeftX = 0.0f,
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||||
.TopLeftY = 0.0f,
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||||
.Width = (float)width,
|
||||
.Height = (float)height,
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||||
.MinDepth = 0.0f,
|
||||
.MaxDepth = 1.0f
|
||||
};
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```
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||||
定义光栅化阶段的渲染区域和深度范围。
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### 裁剪矩形（Scissor Rect）
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```cpp
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||||
D3D12_RECT _scissor_rect{0, 0, (s32)width, (s32)height};
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```
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||||
定义像素输出的裁剪区域，区域外的像素将被丢弃。
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## 后续工作
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- [ ] 实现深度模板视图
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- [ ] 渲染第一个三角形
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- [ ] 实现根签名和管线状态对象
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## 相关文档
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- [D3D12学习Wiki](../wiki/D3D12学习Wiki.md)
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