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window显示驱动开发—Direct3D 11 视频播放改进

news 2025/7/29 7:22:51

随着主流应用中更广泛地采用 Microsoft Direct3D 10 技术，一些应用开发人员希望对所有内容进行相同的处理。当所有二维和三维内容都通过 Direct3D 10 或 11 API 处理时，Microsoft Direct3D 9 API 上的视频具有挑战性。由于 Windows 8 引入了 Microsoft Direct3D 11 上的视频，因此应用程序可以使用单个 API 来执行所有图形操作。

最低 Windows 显示驱动程序模型 (WDDM) 版本	1.2
最大 Windows 版本	8
驱动程序实现 - 全图形和仅呈现	对于支持 Microsoft Direct3D 10、10.1、11 或 11.1 的硬件的所有 WDDM 1.2 驱动程序 (或更高版本)
WHCK 要求和测试	Device.Graphics ¦ DX11 视频解码功能Level 9 Device.Graphics ¦ DX11 VideoProcessing

以下是使用 Direct3D 11 的主要优势：

Direct3D 11 视频简化了 Microsoft Media Foundation 和 Microsoft DirectX 技术之间的互操作性。
使用多个 API 更难编程，因此在 Direct3D 11 上使用视频可以简化编程体验，并使应用更高效。使用解码和处理的视频时，API 提供了更大的灵活性。
用于立体三维视频的 Direct3D 11 API 将立体声帧解压缩为左眼和右眼图像。
它在解码和视频处理功能方面与 DirectX 视频加速 (DXVA) 2.0 和 DXVA-HD 相提并论。
它在会话 0 中适用于转码方案。

1. Direct3D 11 视频 API 的核心整合

关键组件

组件	功能	与传统 D3D9 视频的差异
DXVA-HD (High-Definition)	硬件加速视频处理（缩放、去隔行、色彩空间转换）	替代 D3D9 的 DXVA2，支持更现代的编解码器（如 H.265）。
Media Foundation	与 Direct3D 11 深度集成的媒体流水线，支持 GPU 解码/编码。	直接共享 D3D11 资源，无需内存拷贝。
VideoProcessor API	通过 `ID3D11VideoProcessor` 实现视频特效（如旋转、Alpha 混合）。	统一使用 D3D11 资源视图（SRV/UAV），无需单独接口。

驱动支持要求
硬件能力报告：
驱动需通过 D3D11_VIDEO_PROCESSOR_CAPS 声明支持的视频处理功能（如最大输入分辨率、支持的颜色空间）。

D3D11_VIDEO_PROCESSOR_CAPS caps = {};
pDevice->GetVideoProcessorCaps(&caps);
assert(caps.MaxInputWidth >= 3840 && "4K video support required");

资源兼容性：
视频纹理必须支持 D3D11_BIND_DECODER 和 D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE 绑定标志。

2. 统一图形与视频管线的优势

应用开发简化

graph TBA[视频源] --> B[D3D11 视频解码器]B --> C[D3D11 纹理]C --> D[像素着色器后处理]D --> E[D3D11 渲染目标]E --> F[扫描输出]

单一资源模型：视频帧作为常规 ID3D11Texture2D，可直接绑定到图形管线。

无数据拷贝：通过共享 GPU 内存实现零拷贝视频-图形交互。

性能对比（D3D9 vs D3D11）

指标	D3D9 视频	D3D11 统一管线
内存效率	需 CPU-GPU 间拷贝	GPU 内共享资源
线程控制	有限的多线程支持	全自由线程模型
特效集成	需独立特效链	直接使用计算着色器处理视频

3. 驱动实现关键点

视频解码器集成

// 创建视频解码器输出纹理
D3D11_TEXTURE2D_DESC desc = {.Width = 1920,.Height = 1080,.Format = DXGI_FORMAT_NV12, // 硬件加速格式.BindFlags = D3D11_BIND_DECODER | D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE
};
ID3D11Texture2D* pVideoTexture;
pDevice->CreateTexture2D(&desc, nullptr, &pVideoTexture);// 配置视频处理器
D3D11_VIDEO_PROCESSOR_INPUT_VIEW_DESC inputDesc = {.FourCC = 0,.Dimension = D3D11_VPIV_DIMENSION_TEXTURE2D,.Texture2D = { .MipSlice = 0, .ArraySlice = 0 }
};
ID3D11VideoProcessorInputView* pInputView;
pVideoDevice->CreateVideoProcessorInputView(pVideoTexture, pVideoProcessorEnum, &inputDesc, &pInputView
);

多引擎同步
解码器-图形引擎协作：
驱动需实现内部围栏（Fence）机制，确保视频解码完成后再被图形管线使用：

// 插入解码完成信号
pVideoContext->DecoderEndFrame(pDecoder, pFence, fenceValue++);// 图形管线等待信号
pImmediateContext->Wait(pFence, fenceValue);

4. 兼容性与回退路径

旧硬件适配

功能降级：若硬件不支持 D3D11 视频特性（如无 H.265 解码），驱动应通过 CheckFeatureSupport 返回 FALSE，应用可回退到软件解码。
混合模式：允许 D3D11 图形与 D3D9 视频共存（通过 IDirect3DDeviceManager9 共享表面）。

调试验证
格式支持测试：

D3D11_FEATURE_DATA_D3D11_OPTIONS2 options2 = {};
pDevice->CheckFeatureSupport(D3D11_FEATURE_D3D11_OPTIONS2, &options2, sizeof(options2));
assert(options2.UnifiedMemoryArchitecture && "UMA required for zero-copy");

性能分析：
使用 GPUView 追踪视频解码与图形管线的 GPU 时间线重叠情况。