【问题标题】：Efficient Direct2D multithreading高效的 Direct2D 多线程
【发布时间】：2016-01-13 14:51:52
【问题描述】：
我正在为 Windows 应用商店编写一个电子书阅读器应用程序。我正在使用 Direct2D + DXGI 交换链在屏幕上呈现书页。
我的图书内容有时非常复杂（几何图形、位图、蒙版等），因此渲染它可能需要 100 毫秒。所以我试图在一个单独的线程中对位图进行离屏渲染，然后在主线程中显示这个位图。
但是，我不知道如何有效地做到这一点。
到目前为止，我已经尝试了两种方法：
使用带有 D2D1_FACTORY_TYPE_MULTI_THREADED 标志的单个 ID2D1Factory，创建 ID2D1BitmapRenderTarget 并在后台线程中使用它进行离屏渲染。 （这还需要在 IDXGISwapChain::Present 操作上使用 ID2D1Multithread::Enter/Leave）。问题是，后台线程中的ID2D1RenderTarget::EndDraw 操作有时需要长达 100 毫秒，并且由于内部 Direct2D 锁定，主线程渲染在此期间被阻塞。
在后台线程中使用单独的ID2D1Factory（如http://www.sdknews.com/ios/using-direct2d-for-server-side-rendering 中所述）并关闭内部 Direct2D 同步。在这种情况下，两个线程之间没有交叉锁定。不幸的是，在这种情况下，我不能直接在 main ID2D1Factory 中使用结果位图，因为它属于不同的工厂。我必须将位图数据移动到 CPU 内存，然后将其复制到主 ID2D1Factory 的 GPU 内存中。这个操作也引入了明显的延迟（我认为这是由于大量的内存访问，但我不确定）。
有没有办法有效地做到这一点？
附：此处的所有时间均针对 Acer Switch 10 平板电脑。在普通的 Core i7 PC 上，这两种方法都可以正常工作，没有任何明显的延迟。
【问题讨论】：
标签：
multithreading
direct2d
【解决方案1】：
好的，我找到了解决方案。
基本上，我只需要修改方法 2 以在两个 DirectX 工厂集之间使用 DXGI 资源共享。我会跳过所有血淋淋的细节（可以在这里找到：http://xboxforums.create.msdn.com/forums/t/66208.aspx），但基本步骤是：
- 创建两组 DirectX 资源：主要资源（将用于屏幕渲染）和次要资源（用于屏幕外渲染）。
- 使用主资源集中的
ID3D11Device2，通过CreateTexture2DD3D11_BIND_RENDER_TARGET、D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE、D3D11_RESOURCE_MISC_SHARED_NTHANDLE和D3D11_RESOURCE_MISC_SHARED_KEYEDMUTEX标志创建D3D 2D纹理。
- 通过将其转换为
IDXGIResource1 并使用 XGI_SHARED_RESOURCE_READ 和 DXGI_SHARED_RESOURCE_WRITE 从中调用 CreateSharedHandle 来获取共享句柄。
- 通过调用
ID3D11Device2::OpenSharedResource1，在后台线程的辅助资源集中打开此共享纹理。
- 获取此纹理的键控互斥锁 (
IDXGIKeyedMutex::AcquireSync)，从中创建渲染目标 (ID2D1Factory2::CreateDxgiSurfaceRenderTarget)，在其上绘制并释放互斥锁 (IDXGIKeyedMutex::ReleaseSync)。
- 在主线程上，在主资源集中，获取互斥体并从步骤 2 中创建的纹理创建共享位图，绘制此位图，然后释放互斥体。
请注意，互斥锁是必要的。不这样做会导致一些神秘的 DirectX 调试错误消息，以及错误操作甚至崩溃。
【解决方案2】：
tl;dr：以软件模式在后台线程上渲染位图。在硬件模式下从位图绘制到 UI 线程上的渲染目标。
到目前为止，我能找到的最佳方法是使用带有 software 渲染的后台线程（IWICImagingFactory::CreateBitmap 和 ID2D1Factory::CreateWicBitmapRenderTarget），然后将其复制到硬件位图上通过ID2D1RenderTarget::CreateBitmapFromWicBitmap 与硬件渲染目标线程。然后使用ID2D1RenderTarget::DrawBitmap 进行blit。
这就是paint.net 4.0 进行选择渲染的方式。当您使用套索工具绘制选区时，它将使用后台线程异步绘制选区轮廓（UI 线程不会等待此操作完成）。由于笔触样式和动画，您最终会得到一个非常复杂的多边形。我将它渲染了 4 次，其中每个动画帧的虚线描边样式的偏移量略有不同。
显然，随着多边形变得更加复杂（也就是说，如果您继续涂鸦一段时间），此渲染可能需要一段时间。当您使用移动选择工具时，我还有一些其他特殊优化，它允许您进行变换（旋转、平移、缩放）：如果后台线程尚未使用新变换重新渲染当前多边形，那么我将在应用新变换的情况下渲染旧位图（使用当前多边形和旧变换）。当背景线程赶上时，选择轮廓可能会失真（缩放）或剪裁（平移到可视区域之外），但对于 60fps 的响应速度来说这是一个很小的代价。这种优化效果很好，因为您不能同时修改选择的多边形和变换。