window显示驱动开发—Direct3D 11 视频播放改进

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。

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| 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)。

复制代码
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

复制代码
graph TB
    A[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

复制代码
// 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:

复制代码
// 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:

复制代码
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。

5. 总结

API 统一:D3D11 视频管线终结了 D3D9 的碎片化,实现图形/视频/计算的无缝集成。

驱动责任:

  • 暴露视频处理能力(通过 D3D11_VIDEO_PROCESSOR_CAPS)。
  • 确保资源跨引擎共享的线程安全性。

应用迁移:

旧应用可通过 DXGI 共享表面 逐步迁移,新应用应直接使用 ID3D11VideoContext。

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