Косвенная прорисовка и отбрасывание с помощью GPU
В примере D3D12ExecuteIndirect показано, как использовать косвенные команды для рисования содержимого. В нем также показано, как этими командами можно управлять на GPU в вычислительном шейдере перед их выполнением.
- Определение косвенных команд
- Создание графической и вычислительной корневой сигнатуры
- Создание представления ресурсов шейдера (SRV) для вычислительного шейдера
- Создание непрямых буферов команд
- Создание вычислительных БПЛА
- Рисование рамки
- Запуск примера
- Связанные темы
В примере создается буфер команд, описывающий вызовы 1024 draw. Каждый вызов draw отрисовывает треугольник со случайным цветом, положением и скоростью. Треугольники бесконечно анимировать по всему экрану. В этом примере есть два режима. В первом режиме вычислительный шейдер проверяет непрямые команды и решает, следует ли добавлять команду в неупорядоченное представление доступа (UAV), описывающее, какие команды следует выполнять. Во втором режиме все команды просто выполняются. Нажатие клавиши ПРОБЕЛ приведет к переключу между режимами.
Определение косвенных команд
Начнем с определения того, как должны выглядеть косвенные команды. В этом примере мы хотим выполнить следующие команды:
- 1. Обновите представление буфера констант (CBV).
2. Нарисуйте треугольник.
Эти команды рисования представлены следующей структурой в определении класса D3D12ExecuteIndirect . Команды выполняются последовательно в порядке, определенном в этой структуре.
// Data structure to match the command signature used for ExecuteIndirect.
struct IndirectCommand
{
D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS cbv;
D3D12_DRAW_ARGUMENTS drawArguments;
};
| Поток вызовов | Параметры |
|---|---|
| D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS (просто UINT64) | |
| D3D12_DRAW_ARGUMENTS |
Для сопровождения структуры данных также создается сигнатура команды, которая указывает GPU, как интерпретировать данные, передаваемые в API ExecuteIndirect . Этот и большая часть следующего кода добавляются в метод LoadAssets .
// Create the command signature used for indirect drawing.
{
// Each command consists of a CBV update and a DrawInstanced call.
D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_DESC argumentDescs[2] = {};
argumentDescs[0].Type = D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_TYPE_CONSTANT_BUFFER_VIEW;
argumentDescs[0].ConstantBufferView.RootParameterIndex = Cbv;
argumentDescs[1].Type = D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_TYPE_DRAW;
D3D12_COMMAND_SIGNATURE_DESC commandSignatureDesc = {};
commandSignatureDesc.pArgumentDescs = argumentDescs;
commandSignatureDesc.NumArgumentDescs = _countof(argumentDescs);
commandSignatureDesc.ByteStride = sizeof(IndirectCommand);
ThrowIfFailed(m_device->CreateCommandSignature(&commandSignatureDesc, m_rootSignature.Get(), IID_PPV_ARGS(&m_commandSignature)));
}
| Поток вызовов | Параметры |
|---|---|
| D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_DESC | D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_TYPE |
| D3D12_COMMAND_SIGNATURE_DESC | |
| CreateCommandSignature |
Создание графической и вычислительной корневой сигнатуры
Мы также создаем графическую и вычислительную корневую сигнатуру. Корневая подпись графического элемента просто определяет корневой CBV. Обратите внимание, что мы сопоставляем индекс этого корневого параметра в D3D12_INDIRECT_ARGUMENT_DESC (как показано выше) при определении сигнатуры команды. Корневая сигнатура вычислений определяет:
- Общая таблица дескрипторов с тремя слотами (два SRV и один UAV):
- Один SRV предоставляет буферы констант вычислительному шейдеру
- Один SRV предоставляет буфер команд вычислительному шейдеру
- UAV — это место, где вычислительный шейдер сохраняет команды для видимых треугольников.
- Четыре корневые константы:
- Половина ширины одной стороны треугольника
- Положение z вершин треугольника
- Смещение +/- x плоскости отбраковки в однородном пространстве [-1,1]
- Количество косвенных команд в буфере команд
// Create the root signatures.
{
CD3DX12_ROOT_PARAMETER rootParameters[GraphicsRootParametersCount];
rootParameters[Cbv].InitAsConstantBufferView(0, 0, D3D12_SHADER_VISIBILITY_VERTEX);
CD3DX12_ROOT_SIGNATURE_DESC rootSignatureDesc;
rootSignatureDesc.Init(_countof(rootParameters), rootParameters, 0, nullptr, D3D12_ROOT_SIGNATURE_FLAG_ALLOW_INPUT_ASSEMBLER_INPUT_LAYOUT);
ComPtr<ID3DBlob> signature;
ComPtr<ID3DBlob> error;
ThrowIfFailed(D3D12SerializeRootSignature(&rootSignatureDesc, D3D_ROOT_SIGNATURE_VERSION_1, &signature, &error));
ThrowIfFailed(m_device->CreateRootSignature(0, signature->GetBufferPointer(), signature->GetBufferSize(), IID_PPV_ARGS(&m_rootSignature)));
// Create compute signature.
CD3DX12_DESCRIPTOR_RANGE ranges[2];
ranges[0].Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_SRV, 2, 0);
ranges[1].Init(D3D12_DESCRIPTOR_RANGE_TYPE_UAV, 1, 0);
CD3DX12_ROOT_PARAMETER computeRootParameters[ComputeRootParametersCount];
computeRootParameters[SrvUavTable].InitAsDescriptorTable(2, ranges);
computeRootParameters[RootConstants].InitAsConstants(4, 0);
CD3DX12_ROOT_SIGNATURE_DESC computeRootSignatureDesc;
computeRootSignatureDesc.Init(_countof(computeRootParameters), computeRootParameters);
ThrowIfFailed(D3D12SerializeRootSignature(&computeRootSignatureDesc, D3D_ROOT_SIGNATURE_VERSION_1, &signature, &error));
ThrowIfFailed(m_device->CreateRootSignature(0, signature->GetBufferPointer(), signature->GetBufferSize(), IID_PPV_ARGS(&m_computeRootSignature)));
}
Создание представления ресурсов шейдера (SRV) для вычислительного шейдера
После создания объектов состояния конвейера, буферов вершин, трафарета глубины и буферов констант пример создает представление ресурсов шейдера (SRV) буфера констант, чтобы шейдер вычислений смог получить доступ к данным в буфере констант.
// Create shader resource views (SRV) of the constant buffers for the
// compute shader to read from.
D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC srvDesc = {};
srvDesc.Format = DXGI_FORMAT_UNKNOWN;
srvDesc.ViewDimension = D3D12_SRV_DIMENSION_BUFFER;
srvDesc.Shader4ComponentMapping = D3D12_DEFAULT_SHADER_4_COMPONENT_MAPPING;
srvDesc.Buffer.NumElements = TriangleCount;
srvDesc.Buffer.StructureByteStride = sizeof(ConstantBufferData);
srvDesc.Buffer.Flags = D3D12_BUFFER_SRV_FLAG_NONE;
CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE cbvSrvHandle(m_cbvSrvUavHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), CbvSrvOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
{
srvDesc.Buffer.FirstElement = frame * TriangleCount;
m_device->CreateShaderResourceView(m_constantBuffer.Get(), &srvDesc, cbvSrvHandle);
cbvSrvHandle.Offset(CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
}
| Поток вызовов | Параметры |
|---|---|
| D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC | |
| CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE | GetCPUDescriptorHandleForHeapStart |
| CreateShaderResourceView |
Создание непрямых буферов команд
Затем мы создадим непрямые буферы команд и определим их содержимое с помощью следующего кода. Мы рисуем одни и те же вершины треугольника 1024 раза, но указываем на другое расположение буфера констант при каждом вызове draw.
D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS gpuAddress = m_constantBuffer->GetGPUVirtualAddress();
UINT commandIndex = 0;
for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
{
for (UINT n = 0; n < TriangleCount; n++)
{
commands[commandIndex].cbv = gpuAddress;
commands[commandIndex].drawArguments.VertexCountPerInstance = 3;
commands[commandIndex].drawArguments.InstanceCount = 1;
commands[commandIndex].drawArguments.StartVertexLocation = 0;
commands[commandIndex].drawArguments.StartInstanceLocation = 0;
commandIndex++;
gpuAddress += sizeof(ConstantBufferData);
}
}
| Поток вызовов | Параметры |
|---|---|
| D3D12_GPU_VIRTUAL_ADDRESS | GetGPUVirtualAddress |
После отправки буферов команд в GPU мы также создадим из них SRV для чтения вычислительным шейдером. Это очень похоже на SRV, созданный из буфера констант.
// Create SRVs for the command buffers.
D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC srvDesc = {};
srvDesc.Format = DXGI_FORMAT_UNKNOWN;
srvDesc.ViewDimension = D3D12_SRV_DIMENSION_BUFFER;
srvDesc.Shader4ComponentMapping = D3D12_DEFAULT_SHADER_4_COMPONENT_MAPPING;
srvDesc.Buffer.NumElements = TriangleCount;
srvDesc.Buffer.StructureByteStride = sizeof(IndirectCommand);
srvDesc.Buffer.Flags = D3D12_BUFFER_SRV_FLAG_NONE;
CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE commandsHandle(m_cbvSrvUavHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), CommandsOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
{
srvDesc.Buffer.FirstElement = frame * TriangleCount;
m_device->CreateShaderResourceView(m_commandBuffer.Get(), &srvDesc, commandsHandle);
commandsHandle.Offset(CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
}
| Поток вызовов | Параметры |
|---|---|
| D3D12_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC | |
| CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE | GetCPUDescriptorHandleForHeapStart |
| CreateShaderResourceView |
Создание вычислительных БПЛА
Нам нужно создать БПЛА, которые будут хранить результаты вычислительных работ. Если шейдер вычислений считает треугольник видимым для целевого объекта отрисовки, он добавляется к этому UAV, а затем используется API ExecuteIndirect .
CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE processedCommandsHandle(m_cbvSrvUavHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), ProcessedCommandsOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
for (UINT frame = 0; frame < FrameCount; frame++)
{
// Allocate a buffer large enough to hold all of the indirect commands
// for a single frame as well as a UAV counter.
commandBufferDesc = CD3DX12_RESOURCE_DESC::Buffer(CommandBufferSizePerFrame + sizeof(UINT), D3D12_RESOURCE_FLAG_ALLOW_UNORDERED_ACCESS);
CD3DX12_HEAP_PROPERTIES heapProps(D3D12_HEAP_TYPE_DEFAULT);
ThrowIfFailed(m_device->CreateCommittedResource(
&heapProps,
D3D12_HEAP_FLAG_NONE,
&commandBufferDesc,
D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST,
nullptr,
IID_PPV_ARGS(&m_processedCommandBuffers[frame])));
D3D12_UNORDERED_ACCESS_VIEW_DESC uavDesc = {};
uavDesc.Format = DXGI_FORMAT_UNKNOWN;
uavDesc.ViewDimension = D3D12_UAV_DIMENSION_BUFFER;
uavDesc.Buffer.FirstElement = 0;
uavDesc.Buffer.NumElements = TriangleCount;
uavDesc.Buffer.StructureByteStride = sizeof(IndirectCommand);
uavDesc.Buffer.CounterOffsetInBytes = CommandBufferSizePerFrame;
uavDesc.Buffer.Flags = D3D12_BUFFER_UAV_FLAG_NONE;
m_device->CreateUnorderedAccessView(
m_processedCommandBuffers[frame].Get(),
m_processedCommandBuffers[frame].Get(),
&uavDesc,
processedCommandsHandle);
processedCommandsHandle.Offset(CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame, m_cbvSrvUavDescriptorSize);
}
Рисование рамки
Когда придет время рисования кадра, если мы в режиме вызова вычислительного шейдера и обработки непрямых команд GPU, мы сначала отправим, чтобы заполнить буфер команд для ExecuteIndirect. Следующие фрагменты кода добавляются в метод PopulateCommandLists .
// Record the compute commands that will cull triangles and prevent them from being processed by the vertex shader.
if (m_enableCulling)
{
UINT frameDescriptorOffset = m_frameIndex * CbvSrvUavDescriptorCountPerFrame;
D3D12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE cbvSrvUavHandle = m_cbvSrvUavHeap->GetGPUDescriptorHandleForHeapStart();
m_computeCommandList->SetComputeRootSignature(m_computeRootSignature.Get());
ID3D12DescriptorHeap* ppHeaps[] = { m_cbvSrvUavHeap.Get() };
m_computeCommandList->SetDescriptorHeaps(_countof(ppHeaps), ppHeaps);
m_computeCommandList->SetComputeRootDescriptorTable(
SrvUavTable,
CD3DX12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE(cbvSrvUavHandle, CbvSrvOffset + frameDescriptorOffset, m_cbvSrvUavDescriptorSize));
m_computeCommandList->SetComputeRoot32BitConstants(RootConstants, 4, reinterpret_cast<void*>(&m_csRootConstants), 0);
// Reset the UAV counter for this frame.
m_computeCommandList->CopyBufferRegion(m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(), CommandBufferSizePerFrame, m_processedCommandBufferCounterReset.Get(), 0, sizeof(UINT));
D3D12_RESOURCE_BARRIER barrier = CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(), D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST, D3D12_RESOURCE_STATE_UNORDERED_ACCESS);
m_computeCommandList->ResourceBarrier(1, &barrier);
m_computeCommandList->Dispatch(static_cast<UINT>(ceil(TriangleCount / float(ComputeThreadBlockSize))), 1, 1);
}
ThrowIfFailed(m_computeCommandList->Close());
Затем мы выполняем команды в UAV (включена функция отбраковки GPU) или в полном буфере команд (отбрасывание GPU отключено).
// Record the rendering commands.
{
// Set necessary state.
m_commandList->SetGraphicsRootSignature(m_rootSignature.Get());
ID3D12DescriptorHeap* ppHeaps[] = { m_cbvSrvUavHeap.Get() };
m_commandList->SetDescriptorHeaps(_countof(ppHeaps), ppHeaps);
m_commandList->RSSetViewports(1, &m_viewport);
m_commandList->RSSetScissorRects(1, m_enableCulling ? &m_cullingScissorRect : &m_scissorRect);
// Indicate that the command buffer will be used for indirect drawing
// and that the back buffer will be used as a render target.
D3D12_RESOURCE_BARRIER barriers[2] = {
CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(
m_enableCulling ? m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get() : m_commandBuffer.Get(),
m_enableCulling ? D3D12_RESOURCE_STATE_UNORDERED_ACCESS : D3D12_RESOURCE_STATE_NON_PIXEL_SHADER_RESOURCE,
D3D12_RESOURCE_STATE_INDIRECT_ARGUMENT),
CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(
m_renderTargets[m_frameIndex].Get(),
D3D12_RESOURCE_STATE_PRESENT,
D3D12_RESOURCE_STATE_RENDER_TARGET)
};
m_commandList->ResourceBarrier(_countof(barriers), barriers);
CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE rtvHandle(m_rtvHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart(), m_frameIndex, m_rtvDescriptorSize);
CD3DX12_CPU_DESCRIPTOR_HANDLE dsvHandle(m_dsvHeap->GetCPUDescriptorHandleForHeapStart());
m_commandList->OMSetRenderTargets(1, &rtvHandle, FALSE, &dsvHandle);
// Record commands.
const float clearColor[] = { 0.0f, 0.2f, 0.4f, 1.0f };
m_commandList->ClearRenderTargetView(rtvHandle, clearColor, 0, nullptr);
m_commandList->ClearDepthStencilView(dsvHandle, D3D12_CLEAR_FLAG_DEPTH, 1.0f, 0, 0, nullptr);
m_commandList->IASetPrimitiveTopology(D3D_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLESTRIP);
m_commandList->IASetVertexBuffers(0, 1, &m_vertexBufferView);
if (m_enableCulling)
{
// Draw the triangles that have not been culled.
m_commandList->ExecuteIndirect(
m_commandSignature.Get(),
TriangleCount,
m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(),
0,
m_processedCommandBuffers[m_frameIndex].Get(),
CommandBufferSizePerFrame);
}
else
{
// Draw all of the triangles.
m_commandList->ExecuteIndirect(
m_commandSignature.Get(),
TriangleCount,
m_commandBuffer.Get(),
CommandBufferSizePerFrame * m_frameIndex,
nullptr,
0);
}
// Indicate that the command buffer may be used by the compute shader
// and that the back buffer will now be used to present.
barriers[0].Transition.StateBefore = D3D12_RESOURCE_STATE_INDIRECT_ARGUMENT;
barriers[0].Transition.StateAfter = m_enableCulling ? D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST : D3D12_RESOURCE_STATE_NON_PIXEL_SHADER_RESOURCE;
barriers[1].Transition.StateBefore = D3D12_RESOURCE_STATE_RENDER_TARGET;
barriers[1].Transition.StateAfter = D3D12_RESOURCE_STATE_PRESENT;
m_commandList->ResourceBarrier(_countof(barriers), barriers);
ThrowIfFailed(m_commandList->Close());
}
Если мы работаем в режиме отбраковки GPU, очередь графических команд будет ожидать завершения вычислительных работ, прежде чем начнет выполнять косвенные команды. В методе OnRender добавляется следующий фрагмент кода.
// Execute the compute work.
if (m_enableCulling)
{
ID3D12CommandList* ppCommandLists[] = { m_computeCommandList.Get() };
m_computeCommandQueue->ExecuteCommandLists(_countof(ppCommandLists), ppCommandLists);
m_computeCommandQueue->Signal(m_computeFence.Get(), m_fenceValues[m_frameIndex]);
// Execute the rendering work only when the compute work is complete.
m_commandQueue->Wait(m_computeFence.Get(), m_fenceValues[m_frameIndex]);
}
// Execute the rendering work.
ID3D12CommandList* ppCommandLists[] = { m_commandList.Get() };
m_commandQueue->ExecuteCommandLists(_countof(ppCommandLists), ppCommandLists);
| Поток вызовов | Параметры |
|---|---|
| ID3D12CommandList | |
| ExecuteCommandLists | |
| Сигнал | |
| Ожидание | |
| ID3D12CommandList | |
| ExecuteCommandLists |
Запуск примера
Пример с примитивным выбраковкой GPU.
Пример без примитивного отбраковки GPU.
Связанные темы