Para obter o melhor desempenho, use o modelo de flip DXGI

Este tópico fornece diretrizes para desenvolvedores sobre como maximizar o desempenho e a eficiência na pilha de apresentação em versões modernas do Windows. Ele continua onde de modelo de flip DXGI, DirectX 12: modos de apresentação no Windows 10 (vídeo)e aprimoramentos de apresentação no Windows 10: Uma aparência antecipada (vídeo) desativada.

Chamar para a ação

Se você ainda estiver usando DXGI_SWAP_EFFECT_DISCARD ou DXGI_SWAP_EFFECT_SEQUENTIAL (também conhecido como o modelo "blt" atual), é hora de parar!

Mudar para DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_SEQUENTIAL ou DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_DISCARD (também conhecido como o modelo flip) fornecerá melhor desempenho, menor uso de energia e fornecerá um conjunto mais avançado de recursos. (Consulte DXGI_SWAP_EFFECT de enumeração para obter mais informações sobre esses valores.)

Os presentes do modelo flip vão tão longe quanto tornar o modo de janela efetivamente equivalente ou melhor quando comparado ao modo clássico "exclusivo de tela inteira". Na verdade, talvez você queira reconsiderar se seu aplicativo realmente precisa de um modo exclusivo de tela inteira, já que os benefícios de uma janela sem bordas do modelo flip incluem uma alternância de Alt-Tab mais rápida e uma melhor integração com os recursos de exibição modernos.

Por que agora? Antes da Atualização de abril de 2018, os presentes do modelo blt poderiam resultar em danos visíveis quando usados em configurações de GPU híbrida, geralmente encontradas em laptops high-end (consulte KB 3158621). Na Atualização de abril de 2018, essa ruptura foi corrigida, ao custo de algum trabalho adicional. Se você estiver fazendo presentes blt em altas taxas de quadros entre GPUs híbridas, especialmente em altas resoluções, como 4K, esse trabalho adicional poderá afetar o desempenho geral. Para manter o melhor desempenho nesses sistemas, alterne do blt para o modelo de lançamento atual. Além disso, considere reduzir a resolução de seu conjunto de trocas, especialmente se não for o ponto principal de interação do usuário (como é frequentemente o caso com janelas de visualização vr).

Um breve histórico

O que é o modelo de flip? Qual é a alternativa?

Antes do Windows 7, a única maneira de apresentar o conteúdo do D3D era "blt" ou copiá-lo para uma superfície que pertencesse à janela ou tela. Começando com o efeito de troca FLIPEX do D3D9 e chegando ao DXGI por meio do efeito de troca de FLIP_SEQUENTIAL no Windows 8, desenvolvemos uma maneira mais eficiente de colocar o conteúdo na tela compartilhando-o diretamente com o compositor da área de trabalho, com cópias mínimas. Consulte modelo de flip DXGI para obter uma visão geral de alto nível da tecnologia.

Essa otimização é possível graças ao DWM (Gerenciador de Janelas da Área de Trabalho), que é o compositor que conduz a área de trabalho do Windows.

Quando devo usar o modelo blt?

Há uma parte da funcionalidade que o modelo de inversão não fornece: a capacidade de ter várias APIs diferentes produzindo conteúdo, que todas se juntam na mesma HWND, de acordo com o presente. Um exemplo disso seria usar d3D para desenhar uma tela de fundo de janela e, em seguida, do Windows GDI para desenhar algo na parte superior ou usando duas APIs de gráficos diferentes, ou dois swapchains da mesma API, para produzir quadros alternados. Se você não precisar HWNDinteroperabilidade de nível entre componentes gráficos, você não precisará do modelo blt.

Há uma segunda parte da funcionalidade que não foi fornecida no design original do modelo de flip, mas agora está disponível, que é a capacidade de apresentar em uma taxa de quadros não múltipla. Para um aplicativo que usa o intervalo de sincronização 0, não recomendamos alternar para o modelo de inversão, a menos que a IDXGIFactory5::CheckFeatureSupport API esteja disponível e relata o suporte para DXGI_FEATURE_PRESENT_ALLOW_TEARING. Esse recurso é quase onipresente em versões recentes do Windows 10 e em hardware moderno.

DirectFlip

Se você assistiu DirectX 12: Modos de Apresentação no Windows 10, você verá falar sobre "Inversão Direta" e "Inversão Independente". Essas são otimizações habilitadas para aplicativos que usam swapchains de modelo flip. Dependendo da configuração de janela e buffer, é possível ignorar totalmente a composição da área de trabalho e enviar diretamente quadros de aplicativo para a tela, da mesma forma que a tela inteira exclusiva faz.

Atualmente, essas otimizações podem se envolver em um dos três cenários, para aumentar a funcionalidade:

1. DirectFlip: os buffers de troca correspondem às dimensões da tela e a região do cliente da janela cobre a tela. Em vez de usar a cadeia de troca DWM para exibir na tela, a cadeia de troca do aplicativo é usada.
2. DirectFlip com os adaptadores de painel: a região do cliente da janela cobre a tela e os buffers de swapchain estão dentro de algum fator de dimensionamento dependente de hardware (por exemplo, 0,25x a 4x) da tela. O hardware de verificação de GPU é usado para dimensionar o buffer ao enviá-lo para a exibição.
3. DirectFlip com mpo (sobreposição de vários planos): seus buffers de troca estão dentro de algum fator de dimensionamento dependente de hardware das dimensões da janela. O DWM é capaz de reservar um plano de verificação de hardware dedicado para seu aplicativo, que é então verificado e potencialmente estendido para uma sub-região misturada alfa da tela.

Com o modelo de inversão em janelas, o aplicativo pode consultar o suporte de hardware para diferentes cenários do DirectFlip e implementar diferentes tipos de dimensionamento dinâmico por meio do uso de IDXGIOutput6::CheckHardwareCompositionSupport. Uma ressalva a ter em mente é que, se os adaptadores de painel forem utilizados, é possível que o cursor sofra efeitos colaterais elásticos, que são indicados por meio de DXGI_HARDWARE_COMPOSITION_SUPPORT_FLAG_CURSOR_STRETCHED.

Depois que a cadeia de troca tiver sido "DirectFlipped", o DWM poderá dormir e só acordar quando algo mudar fora do aplicativo. Seus quadros de aplicativo são enviados diretamente para a tela, independentemente, com a mesma eficiência que a exclusiva de tela inteira. Este é o "Flip Independente" e pode se envolver em todos os cenários acima. Se outros conteúdos da área de trabalho estiverem na parte superior, o DWM poderá fazer a transição direta de volta para o modo composto, "redigir inversamente" com eficiência o conteúdo sobre o aplicativo antes de invertê-lo ou aproveitar o MPO para manter o modo de inversão independente.

Confira a ferramenta PresentMon para obter informações sobre qual das opções acima foi usada.

O que mais há de novo no modelo flip?

Além das melhorias acima, que se aplicam a swapchains padrão sem nada especial, há vários recursos disponíveis para uso de aplicativos de modelo flip:

• Diminuindo a latência usando DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_FRAME_LATENCY_WAITABLE_OBJECT. Quando estiver no modo Flip Independente, você poderá obter até 1 quadro de latência em versões recentes do Windows, com fallback normal para o mínimo possível quando composto.
  • Ressalva: houve um problema que deu um mínimo de dois quadros de latência na Atualização de Aniversário do Windows 10 e anteriores. Consulte este tópico do fórum para obter mais informações. Isso foi corrigido na Atualização do Criador de Outono.
• DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_DISCARD habilita um modo de "composição inversa" de inversão direta, o que resulta em menos trabalho geral para exibir a área de trabalho. O DWM pode rabiscar nos buffers de aplicativo e enviá-los para a tela, em vez de executar uma cópia completa em suas próprias cadeiras de troca.
• DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_ALLOW_TEARING pode habilitar latência ainda menor do que o objeto de espera, mesmo em uma janela em sistemas com suporte para sobreposição de vários planos.
• Os aplicativos têm controle sobre o dimensionamento de conteúdo que ocorre durante o redimensionamento da janela, usando a propriedade DXGI_SCALING definida durante a criação da cadeia de troca.
• O conteúdo em formatos HDR (R10G10B10A2_UNORM ou R16G16B16A16_FLOAT) não é fixado, a menos que seja composto para uma área de trabalho SDR.
• As estatísticas atuais estão disponíveis no modo de janela.
• Há maior compatibilidade com o modelo de aplicativo UWP (Plataforma Universal do Windows) e o DX12, pois eles são compatíveis apenas com o modelo de flip.

O que eu tenho que fazer para usar o modelo de flip?

Os swapchains de modelo flip têm alguns requisitos adicionais em cima de swapchains blt:

1. A contagem de buffers deve ser pelo menos 2.
2. Depois de Apresentar chamadas, o buffer de fundo precisa ser explicitamente vinculado ao contexto imediato D3D11 antes que ele possa ser usado novamente.
3. Depois de chamar SetFullscreenState, o aplicativo deve chamar ResizeBuffers antes de Present.
4. Não há suporte para swapchains msaa (anti-aliasing multisample) diretamente no modelo de inversão, portanto, o aplicativo precisará fazer uma resolução MSAA antes de emitir o Present.

Como escolher as resoluções corretas de renderização e apresentação

O padrão tradicional para aplicativos no passado foi fornecer ao usuário uma lista de resoluções para escolher quando o usuário seleciona o modo exclusivo de tela inteira. Com a capacidade de exibições modernas para começar a dimensionar conteúdo perfeitamente, considere fornecer aos usuários a capacidade de escolher uma resolução de renderização para dimensionamento de desempenho, independente de uma resolução de saída e até mesmo no modo de janela. Além disso, os aplicativos devem aproveitar IDXGIOutput6::CheckHardwareCompositionSupport para determinar se precisam dimensionar o conteúdo antes de apresentá-lo ou se devem permitir que o hardware faça o dimensionamento para eles.

Talvez o conteúdo precise ser migrado de uma GPU para outra como parte da operação atual ou de composição. Isso geralmente é verdadeiro em laptops com várias GPUs ou sistemas com GPUs externas conectadas. À medida que essas configurações se tornam mais comuns e, à medida que as exibições de alta resolução se tornam mais comuns, o custo de apresentar uma cadeia de troca de resolução completa aumenta. Se o destino do seu swapchain não for o principal ponto de interação do usuário, como é frequentemente o caso de títulos VR que apresentam uma visualização 2D da cena VR em uma janela secundária, considere usar uma cadeia de troca de resolução inferior para minimizar a quantidade de largura de banda que precisa ser transferida entre diferentes GPUs.

Outras considerações

A primeira vez que você pedir à GPU para gravar no buffer de retorno de swapchain é o momento em que a GPU parará de esperar que o buffer fique disponível. Quando possível, atrase esse ponto o mais longe possível do quadro.