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feat(d3d12): 实现交换链与渲染表面管理

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- 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
2026-03-31 11:12:11 +08:00
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commit 95d8893182
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1
Engine/Engine.vcxproj
View File

@@ -138,6 +138,7 @@
<CallingConvention>FastCall</CallingConvention>
<BufferSecurityCheck>false</BufferSecurityCheck>
<AdditionalIncludeDirectories>$(ProjectDir);$(ProjectDir)/Common</AdditionalIncludeDirectories>
<DisableSpecificWarnings>4819</DisableSpecificWarnings>
</ClCompile>
<Link>
<SubSystem>

5
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12CommonHeader.h
View File

@@ -1,7 +1,8 @@
#pragma once
#pragma once
#include "CommonHeader.h"
#include "Graphics\Renderer.h"
#include "Platform\Window.h"
// 引入 DirectX Graphics Infrastructure（DXGI）6.0
// 头文件，用于访问 DXGI 接口（如 IDXGIFactory6、
@@ -23,7 +24,7 @@
#pragma comment(lib, "dxgi.lib")
#pragma comment(lib, "d3d12.lib")
namespace XEngine::graphics::d3d12::core {
namespace XEngine::graphics::d3d12 {
constexpr u32 frame_buffer_count{ 3 };
}

18
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Core.cpp
View File

@@ -1,4 +1,4 @@
#include "D3D12Core.h"
#include "D3D12Core.h"
#include "D3D12CommonHeader.h"
#include "D3D12Resources.h"
@@ -290,6 +290,9 @@ u32 deferred_release_flag[frame_buffer_count]{};
*/
std::mutex deferred_release_mutex{};
// 默认渲染目标格式
constexpr DXGI_FORMAT render_target_format{ DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM_SRGB };
// 最小支持的 Direct3D 特本级别
constexpr D3D_FEATURE_LEVEL minumum_feature_level{ D3D_FEATURE_LEVEL_11_0 };
@@ -553,12 +556,25 @@ device()
return main_device;
}
descriptor_heap& rtv_heap() {return rtv_descriptor_heap;}
descriptor_heap& dsv_heap() {return dsv_descriptor_heap;}
descriptor_heap& uav_heap() {return uav_descriptor_heap;}
descriptor_heap& srv_heap() {return srv_descriptor_heap;}
u32
current_frame_index()
{
return gfx_command.frame_index();
}
DXGI_FORMAT
default_render_target_format()
{
return render_target_format;
}
// X86结构上的整数访问权架构原子的,所以不需要加锁
void

21
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Core.h
View File

@@ -1,10 +1,15 @@
#pragma once
#pragma once
#include "D3D12CommonHeader.h"
/**
* @brief Direct3D 12 核心类
* @details 定义了 Direct3D 12 核心功能的初始化与关闭函数
*/
namespace XEngine::graphics::d3d12 {
class descriptor_heap;
}
namespace XEngine::graphics::d3d12::core{
/**
* @brief 初始化 Direct3D 12 核心功能
@@ -81,10 +86,24 @@ ID3D12Device *const device();
*/
u32 current_frame_index();
descriptor_heap& rtv_heap();
descriptor_heap& dsv_heap();
descriptor_heap& srv_heap();
descriptor_heap& uav_heap();
/**
* @brief 获取默认渲染目标格式
* @details 返回 Direct3D 12 设备的默认渲染目标格式
* @return DXGI_FORMAT 默认渲染目标格式
*/
DXGI_FORMAT default_render_target_format();
/**
* @brief 设置延迟释放标志
* @details 用于在渲染循环中设置延迟释放标志，通知资源管理器在当前帧渲染完成后释放资源
*/
void set_deferred_release_flag();
}// namespace XEngine::graphics::d3d12::core

1
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Interface.cpp
View File

@@ -1,4 +1,3 @@
#include "CommonHeader.h"
#include "D3D12Interface.h"
#include "D3D12Core.h"
#include "Graphics\GraphicsPlatformInterface.h"

4
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Resource.cpp
View File

@@ -1,7 +1,7 @@
#include "D3D12Resources.h"
#include "D3D12Resources.h"
#include "D3D12Core.h"
namespace XEngine::graphics::d3d12::core{
namespace XEngine::graphics::d3d12{
//////////// DESCRIPTOR HEAP ////////////
// 该类将被多个线程并发访问：资源创建（如纹理）与资源销毁/释放可能发生在不同线程，
// 因此需要同步机制保护内部数据结构

6
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Resources.h
View File

@@ -1,7 +1,7 @@
#pragma once
#pragma once
#include "D3D12CommonHeader.h"
namespace XEngine::graphics::d3d12::core {
namespace XEngine::graphics::d3d12 {
/**
* @brief 前向声明，用于友元类关系
@@ -417,4 +417,4 @@ private:
const D3D12_DESCRIPTOR_HEAP_TYPE _type;
};
} // namespace XEngine::graphics::d3d12::core
} // namespace XEngine::graphics::d3d12

114
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Surface.cpp Normal file
View File

@@ -0,0 +1,114 @@
#include "D3D12Surface.h"
#include "D3D12Core.h"
namespace XEngine::graphics::d3d12 {
namespace{
constexpr DXGI_FORMAT
to_non_srgb(DXGI_FORMAT format)
{
if(format == DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM_SRGB) return DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
return format;
}
} // anonymous namespace
void
d3d12_surface::create_swap_chain(IDXGIFactory7* factory, ID3D12CommandQueue* cmd_queue, DXGI_FORMAT format)
{
assert(!factory && cmd_queue);
// 应为可以多次调用，所以需要先释放旧的 swap chain
release();
DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 desc{};
desc.AlphaMode = DXGI_ALPHA_MODE_UNSPECIFIED; // Alpha通道模式（窗口透明度相关）
desc.BufferCount = frame_buffer_count; // 后台缓冲区数量（用于双缓冲/多缓冲）
desc.BufferUsage = DXGI_USAGE_RENDER_TARGET_OUTPUT; // 缓冲区用途（作为渲染目标输出）
desc.Flags = 0; // 交换链标志位（无）
desc.Format = to_non_srgb(format); // 像素格式（转换为非SRGB格式）
desc.Height = _window.height(); // 交换链高度（与窗口高度一致）
desc.Width = _window.width(); // 交换链宽度（与窗口宽度一致）
desc.SampleDesc.Count = 1; // 多重采样数量（1表示禁用MSAA）
desc.SampleDesc.Quality = 0; // 多重采样质量等级（0表示禁用）
desc.Scaling = DXGI_SCALING_STRETCH; // 缓冲区缩放模式（窗口大小变化时的处理方式）
desc.Stereo = false; // 立体显示模式（3D显示）
IDXGISwapChain1* swap_chain;
HWND hwnd {(HWND)_window.handle()};
// 为窗口创建交换链，指定交换链描述结构体
DXCall(factory->CreateSwapChainForHwnd(cmd_queue, hwnd, &desc, nullptr, nullptr, &swap_chain));
// 控制 DXGI 如何响应特定的系统按键,阻止 DXGI 响应 Alt+Enter 按键序列，由应用程序手动处理全屏切换逻辑。
DXCall(factory->MakeWindowAssociation(hwnd, DXGI_MWA_NO_ALT_ENTER));
// 将局部变量 swap_chain 创建的交换链对象“转移”给类成员 _swap_chain 来长期持有。
// 免了直接赋值（_swap_chain = swap_chain）可能导致的引用计数问题：直接赋值不增加
// 计数，后续释放 swap_chain 会使对象计数归零而被销毁，_swap_chain 就会变成悬空指针。
DXCall(swap_chain->QueryInterface(IID_PPV_ARGS(&_swap_chain)));
core::release(swap_chain);
_current_bb_index = _swap_chain->GetCurrentBackBufferIndex();
for(u32 i = 0; i < frame_buffer_count; ++i)
{
_render_target_data[i].rtv = core::rtv_heap().allocate();
}
finalize();
}
void
d3d12_surface::present() const
{
assert(_swap_chain);
// 设置是否使用垂直同步
// 0 表示不使用垂直同步，1 表示使用垂直同步
// 第二个参数设置有无特殊行为，0 表示无特殊行为
DXCall(_swap_chain->Present(0, 0));
_current_bb_index = _swap_chain->GetCurrentBackBufferIndex();
}
void
d3d12_surface::finalize()
{
// 为每个缓冲区创建渲染目标视图
for(u32 i = 0; i < frame_buffer_count; ++i)
{
render_target_data& data{ _render_target_data[i] };
assert(!data.resource);
DXCall(_swap_chain->GetBuffer(i, IID_PPV_ARGS(&data.resource)));
D3D12_RENDER_TARGET_VIEW_DESC desc{};
desc.Format = core::default_render_target_format();
desc.ViewDimension = D3D12_RTV_DIMENSION_TEXTURE2D;
core::device()->CreateRenderTargetView(data.resource, &desc, data.rtv.cpu);
}
DXGI_SWAP_CHAIN_DESC desc{};
DXCall(_swap_chain->GetDesc(&desc));
const u32 width{ desc.BufferDesc.Width };
const u32 height{ desc.BufferDesc.Height };
assert(_window.width() == width && _window.height() == height);
_viewport.TopLeftX = 0.0f;
_viewport.TopLeftY = 0.0f;
_viewport.Width = (float)width;
_viewport.Height = (float)height;
_viewport.MaxDepth = 1.0f;
_viewport.MinDepth = 0.0f;
_scissor_rect = {0, 0, (s32)width, (s32)height};
}
void
d3d12_surface::release()
{
for(u32 i = 0; i < frame_buffer_count; ++i)
{
render_target_data& data{ _render_target_data[i] };
core::release(data.resource);
core::rtv_heap().free(data.rtv);
}
core::release(_swap_chain);
}
} // namespace XEngine::graphics::d3d12

210
Engine/Graphics/Direct3D12/D3D12Surface.h Normal file
View File

@@ -0,0 +1,210 @@
#pragma once
#include "D3D12CommonHeader.h"
#include "D3D12Resources.h"
namespace XEngine::graphics::d3d12 {
/**
* @class d3d12_surface
* @brief 管理 D3D12 交换链和渲染目标的表面类
*
* @details
* 该类封装了 Direct3D 12 的交换链（Swap Chain）和后台缓冲区管理，
* 提供渲染表面的完整生命周期管理。
*
* ## 核心职责
*
* - **交换链管理**：创建和管理 IDXGISwapChain4，处理前后缓冲区交换
* - **渲染目标管理**：为每个后台缓冲区创建和维护渲染目标视图（RTV）
* - **视口和裁剪矩形**：管理渲染区域的视口和裁剪设置
* - **窗口关联**：与平台窗口绑定，处理窗口大小调整
*
* ## 多缓冲机制
*
* 使用 `frame_buffer_count`（通常为 3）个后台缓冲区实现三重缓冲：
* - 减少画面撕裂
* - 提高 CPU-GPU 并行性
* - 平滑帧率波动
*
* ## 生命周期
*
* @code
* d3d12_surface surface(window);
* surface.create_swap_chain(factory, cmd_queue, DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM);
*
* // 渲染循环
* surface.present(); // 呈现当前帧
* surface.resize(); // 窗口大小改变时调用
*
* // 自动析构时释放资源
* @endcode
*
* @see IDXGISwapChain4
* @see ID3D12Resource
* @see descriptor_handle
*/
class d3d12_surface
{
public:
/**
* @brief 构造函数，绑定到指定窗口
*
* @param window 平台窗口对象
*
* @details
* 仅保存窗口引用，不创建交换链。
* 必须随后调用 create_swap_chain() 完成初始化。
*
* @pre window.handle() 必须返回有效的窗口句柄
*/
explicit d3d12_surface(platform::window window)
:_window(window)
{
assert(window.handle());
}
/**
* @brief 析构函数，自动释放所有资源
*
* @details
* 调用 release() 清理交换链和渲染目标资源。
*/
~d3d12_surface(){release();}
/**
* @brief 创建交换链和渲染目标视图
*
* @param factory DXGI 工厂对象，用于创建交换链
* @param cmd_queue 命令队列，交换链将与此队列同步
* @param format 后台缓冲区的像素格式（如 DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM）
*
* @details
* 执行以下操作：
* 1. 创建 IDXGISwapChain4 对象
* 2. 获取所有后台缓冲区资源
* 3. 为每个后台缓冲区创建 RTV
* 4. 初始化视口和裁剪矩形
*
* @pre factory 和 cmd_queue 必须有效
* @pre 尚未创建交换链（或已调用 release()）
*/
void create_swap_chain(IDXGIFactory7* factory, ID3D12CommandQueue* cmd_queue, DXGI_FORMAT format);
/**
* @brief 呈现当前渲染帧
*
* @details
* 调用 IDXGISwapChain::Present() 将当前后台缓冲区内容显示到屏幕。
* 呈现后，后台缓冲区索引自动递增（轮转）。
*
* @note 使用 DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_DISCARD 模式时，
* 呈现后当前后台缓冲区内容不再有效
*/
void present() const;
/**
* @brief 调整交换链大小以匹配窗口
*
* @details
* 当窗口大小改变时调用此方法：
* 1. 释放旧的渲染目标资源
* 2. 调整交换链缓冲区大小
* 3. 重新创建渲染目标视图
* 4. 更新视口和裁剪矩形
*
* @note 必须在 GPU 完成使用当前资源后调用
*/
void resize();
/**
* @brief 获取渲染表面宽度
* @return 宽度（像素）
*/
u32 width();
/**
* @brief 获取渲染表面高度
* @return 高度（像素）
*/
u32 height();
/**
* @brief 获取当前后台缓冲区资源
* @return 指向 ID3D12Resource 的指针
*
* @details
* 返回当前帧应渲染到的后台缓冲区。
* 索引由 _current_bb_index 指定，每次 present() 后更新。
*/
constexpr ID3D12Resource *const back_buffer() const {return _render_target_data[_current_bb_index].resource;}
/**
* @brief 获取当前后台缓冲区的渲染目标视图句柄
* @return RTV 描述符句柄
*
* @details
* 用于 OMSetRenderTargets() 绑定渲染目标。
*/
constexpr descriptor_handle rtv() const {return _render_target_data[_current_bb_index].rtv;}
/**
* @brief 获取视口描述
* @return D3D12_VIEWPORT 常量引用
*
* @details
* 用于 RSSetViewports() 设置光栅化视口。
*/
constexpr const D3D12_VIEWPORT& viewport() const {return _viewport;}
/**
* @brief 获取裁剪矩形描述
* @return D3D12_RECT 常量引用
*
* @details
* 用于 RSSetScissorRects() 设置裁剪区域。
* 裁剪区域外的像素将被丢弃。
*/
constexpr const D3D12_RECT& scissor_rect() const {return _scissor_rect;}
private:
/**
* @brief 释放所有资源
*
* @details
* 释放交换链和所有后台缓冲区资源。
* 使用延迟释放机制确保 GPU 安全。
*/
void release();
/**
* @brief 完成资源创建的最终设置
*
* @details
* 在创建或调整大小后调用，设置视口和裁剪矩形。
*/
void finalize();
/**
* @struct render_target_data
* @brief 单个后台缓冲区的渲染目标数据
*
* @details
* 每个后台缓冲区对应一个此结构体，存储：
* - 资源指针：实际的缓冲区纹理资源
* - RTV 句柄：用于绑定到渲染管线
*/
struct render_target_data
{
ID3D12Resource* resource{nullptr}; ///< 后台缓冲区资源
descriptor_handle rtv{}; ///< 渲染目标视图描述符句柄
};
IDXGISwapChain4* _swap_chain{nullptr}; ///< DXGI 交换链对象
render_target_data _render_target_data[frame_buffer_count];///< 后台缓冲区数据数组
platform::window _window{}; ///< 关联的平台窗口
mutable u32 _current_bb_index{0}; ///< 当前后台缓冲区索引
D3D12_VIEWPORT _viewport{}; ///< 视口描述
D3D12_RECT _scissor_rect{}; ///< 裁剪矩形
};
}

12
Engine/Graphics/GraphicsPlatformInterface.h
View File

@@ -1,5 +1,6 @@
#pragma once
#pragma once
#include "CommonHeader.h"
#include "Platform/Window.h"
#include "Renderer.h"
namespace XEngine::graphics{
@@ -11,6 +12,15 @@ struct platform_interface{
bool(*initialize)(void);
void(*shutdown)(void);
void(*render)(void);
struct {
surface(*create)(platform::window);
void(*remove)(surface_id);
void(*resize)(surface_id, u32, u32);
u32(*width)(surface_id);
u32(*height)(surface_id);
void(*render)(surface_id);
} surface;
};
}// namespace XEngine::graphics

40
Engine/Graphics/Renderer.cpp
View File

@@ -57,5 +57,45 @@ render()
gfx.render();
}
surface
create_surface(platform::window window)
{
return gfx.surface.create(window);
}
void
remove_surface(surface_id id)
{
assert(id::is_valid(id));
gfx.surface.remove(id);
}
void
surface::resize(u32 width, u32 height) const
{
assert(is_valid());
gfx.surface.resize(_id, width, height);
}
u32
surface::width() const
{
assert(is_valid());
return gfx.surface.width(_id);
}
u32
surface::height() const
{
assert(is_valid());
return gfx.surface.height(_id);
}
void
surface::render() const
{
assert(is_valid());
gfx.surface.render(_id);
}
}// namespace XEngine::graphics

63
Engine/Graphics/Renderer.h
View File

@@ -1,16 +1,60 @@
#pragma once
#include "CommonHeader.h"
#include "..\Platform\Window.h"
#pragma once
#include "Platform/Window.h"
namespace XEngine::graphics {
DEFINE_TYPED_ID(surface_id);
/**
* @brief 表面类
* @details 定义了渲染表面的属性与操作
*/
class surface
{
public:
/**
* @brief 由表面 ID 构造句柄。
* @param id 表面 ID。
*/
constexpr explicit surface(surface_id id) : _id{ id } {}
/**
* @brief 构造无效表面句柄。
*/
constexpr surface() = default;
/**
* @brief 获取表面 ID。
* @return 表面 ID。
*/
constexpr surface_id get_id() const { return _id; }
/**
* @brief 判断表面句柄是否有效。
* @return 有效返回 true。
*/
constexpr bool is_valid() const { return id::is_valid(_id); }
/**
* @brief 调整表面大小。
* @param width 目标宽度。
* @param height 目标高度。
*/
void resize(u32 width, u32 height) const;
/**
* @brief 获取表面宽度。
* @return 宽度像素值。
*/
u32 width() const;
/**
* @brief 获取表面高度。
* @return 高度像素值。
*/
u32 height() const;
void render() const;
private:
surface_id _id{ id::invalid_id };
};
/**
@@ -53,4 +97,17 @@ void shutdown();
*/
void render();
/**
* @brief 创建渲染表面
* @details window 渲染表面的窗口
* @return 渲染表面对象柄
*/
surface create_surface(platform::window window);
/**
* @brief 移除渲染表面
* @details id 渲染表面的 ID
*/
void remove_surface(surface_id id);
}

231
docs/changelogs/2026-03/20260331-d3d12-swap-chain.md Normal file
View File

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

141
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@@ -489,9 +489,124 @@ void allocate() {
} // 自动解锁
```
## 8. 渲染表面与窗口
## 8. 交换链（Swap Chain）
### 8.1 render_surface 结构
### 8.1 什么是交换链？
交换链是 DXGI 提供的机制，用于管理前后缓冲区的交换，实现流畅的画面显示。
```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 交换链工作原理 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │
│ │ 后台缓冲 │ │ 后台缓冲 │ │ 后台缓冲 │ │
│ │ 0 │ │ 1 │ │ 2 │ │
│ └────┬─────┘ └────┬─────┘ └────┬─────┘ │
│ │ │ │ │
│ └─────────────┼─────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌──────────────┐ │
│ │ Present() │ │
│ └──────┬───────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌──────────────┐ │
│ │ 前台缓冲 │ ───► 显示器 │
│ └──────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
```
### 8.2 三重缓冲
项目使用三重缓冲（`frame_buffer_count = 3`）：
| 特性 | 说明 |
|------|------|
| **减少撕裂** | 前台缓冲独立于后台缓冲，避免部分更新 |
| **提高并行性** | CPU 可提前录制多帧命令 |
| **平滑帧率** | 缓冲区平滑帧时间波动 |
### 8.3 d3d12_surface 类
```cpp
class d3d12_surface
{
public:
// 创建交换链
void create_swap_chain(IDXGIFactory7* factory,
ID3D12CommandQueue* cmd_queue,
DXGI_FORMAT format);
// 呈现当前帧
void present() const;
// 调整大小
void resize();
// 获取当前后台缓冲区
ID3D12Resource* back_buffer() const;
descriptor_handle rtv() const;
private:
IDXGISwapChain4* _swap_chain;
render_target_data _render_target_data[frame_buffer_count];
D3D12_VIEWPORT _viewport;
D3D12_RECT _scissor_rect;
};
```
### 8.4 交换链创建流程
```cpp
void create_swap_chain(...)
{
// 1. 配置描述
DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 desc{};
desc.BufferCount = frame_buffer_count;
desc.Format = DXGI_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
desc.Width = window.width();
desc.Height = window.height();
desc.SampleDesc.Count = 1; // 禁用 MSAA
// 2. 创建交换链
factory->CreateSwapChainForHwnd(cmd_queue, hwnd, &desc, ...);
// 3. 禁用 Alt+Enter（由应用处理）
factory->MakeWindowAssociation(hwnd, DXGI_MWA_NO_ALT_ENTER);
// 4. 创建渲染目标视图
for(u32 i = 0; i < frame_buffer_count; ++i)
{
_swap_chain->GetBuffer(i, &resource);
device->CreateRenderTargetView(resource, &desc, rtv.cpu);
}
}
```
### 8.5 视口与裁剪矩形
```cpp
// 视口：定义光栅化区域
D3D12_VIEWPORT viewport{
.TopLeftX = 0.0f,
.TopLeftY = 0.0f,
.Width = (float)width,
.Height = (float)height,
.MinDepth = 0.0f,
.MaxDepth = 1.0f
};
// 裁剪矩形：定义像素输出区域
D3D12_RECT scissor_rect{0, 0, width, height};
```
## 9. 渲染表面与窗口
### 9.1 render_surface 结构
```cpp
struct render_surface {
@@ -500,7 +615,7 @@ struct render_surface {
};
```
### 8.2 多窗口支持
### 9.2 多窗口支持
TestRenderer 测试展示了多窗口渲染：
@@ -513,7 +628,7 @@ for (u32 i{0}; i < _countof(_surfaces); ++i) {
}
```
### 8.3 全屏切换
### 9.3 全屏切换
通过 `WM_SYSCHAR` 消息处理 Alt+Enter：
@@ -523,42 +638,42 @@ if (wparam == VK_RETURN && (HIWORD(lparam) & KF_ALTDOWN)) {
}
```
## 9. 后续学习路径
## 10. 后续学习路径
### 9.1 基础阶段
### 10.1 基础阶段
- [x] 完成设备创建和适配器枚举
- [x] 创建命令队列和命令列表
- [x] 描述符堆管理
- [ ] 实现交换链和后台缓冲区
- [x] 实现交换链和后台缓冲区
- [ ] 渲染第一个三角形
### 9.2 进阶阶段
### 10.2 进阶阶段
- [ ] 根签名和管线状态对象
- [ ] 资源屏障和同步
- [ ] 常量缓冲区和着色器资源
### 9.3 高级阶段
### 10.3 高级阶段
- [ ] 多线程渲染
- [ ] 资源绑定策略
- [ ] 动态资源管理
- [ ] 性能优化
## 10. 参考资源
## 11. 参考资源
### 10.1 官方文档
### 11.1 官方文档
- [Microsoft D3D12 文档](https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/direct3d12/direct3d-12-graphics)
- [DXGI 文档](https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/direct3ddxgi/dx-graphics-dxgi)
### 10.2 推荐书籍
### 11.2 推荐书籍
- 《Introduction to 3D Game Programming with DirectX 12》
- 《Real-Time 3D Rendering with DirectX and HLSL》
### 10.3 项目相关文档
### 11.3 项目相关文档
- [Graphics渲染架构分析](./Graphics渲染架构分析.md)
- [项目约定规范](./项目约定规范.md)