D3D12渲染技术概述

从D3D9到D3D12逐步提升，现在很多以前的引擎还是停留在D3D9，D3D12用的比较少，相信不久的将来，引擎使用的D3D API都会更新到D3D12，为了普及D3D API的开发，会做一个系列文章用于介绍D3D12的特色和应用。由浅入深，逐步讲解，不论做游戏还是做VR，AR都会涉及到渲染，市场上很多公司会针对自己的项目封装一些图形接口用于渲染，掌握D3D12渲染技术是必须的，回到正题，现在市面上或者自研引擎已经进行了DX API的升级，比如Unity引擎已经更新到了D3D11，下面我们先将D3D11和D3D12做一个对比，通过比较从总体上先对D3D12渲染技术有大概的认识，它们最大的区别还是渲染管线。

渲染管线

先看看D3D11的渲染管线：

再看看D3D12的渲染管线：

二者最大区别是：多了一个Root signature，它表示的是CBV/SRV/UAV/Sampler的布局，比如一组VS/PS，VS用了2个CBV，PS用了1个CBV、2个SRV、1个Sampler，这样的布局就能生成一个专用的root signature。root signature和view的值无关，只和布局有关，所以其实是可以共享的。 另外，Heap是D3D12新增的概念，不管是CBV、SRV还是UAV，都可以把handle放到heap里。如此一来，只要通过设置heap就能一次切换一批CBV/SRV/UAV/Sampler，而不需要一个一个设置，降低了CPU开销，就好像普通程序里常见指针数组。在此给读者介绍一下关于CBV/SRV/UAV/Sampler，如下图所示：

其中SRV表示的是shader-resource views，这些都是一些缩写。

多线程

我们先看看多线程资源的处理方式，如下图所示：

对于GPU的提升也是非常明显的，如下图所示：

为了解释上面的内容，我们看看D3D12的另一个功能 Command List，它的作用见下图所示：

CPU向GPU中加入一组Command到Queue中，GPU并不是立即执行，因为GPU可能忙于处理以前的Command，如果Command的Queue空了，那GPU也是处于空闲等待状态，如果Command的Queue太慢了，CPU要在某个点处于等待状态，等GPU去执行Command，这种情况是我们不愿意看到的，我们还是希望CPU和GPU能够协同工作，充分调动起来，这里就要用到D3D12的另一个特性Fence，专门用于协调CPU与GPU的，CPU 等待 GPU 处理完所有在隔离点之前的指令，然后刷新指令队列。

Draw Call 模型

我们测试游戏通常会看Draw Call的运行时显示的数量，D3D12有自己的Draw Call 模型，它跟以前相比最大的区别是：

• 之前的多线程渲染模型是由一个单独的渲染线程用来提交Draw/Dispatch调用，其他一个或多个线程处理游戏逻辑。
• 新的多线程模型，每个线程都可以提交Draw/Dispatch调用。

它的模型如下图所示：

提交Draw Call的具体执行步骤：
1、创建一个或多个3D/计算队列
2、创建一个或多个命令列表
3、为每个命令列表记录Draw Call
4、执行命令列表

• 小结：

  学习D3D12我们要先了解它的一些特性，后面我们会先从基础方面谈起，逐步深入，学习D3D API对于学习引擎有非常重要的帮助，可以帮助我们优化引擎，增加模块功能，封装功能模块库等等。