Windows 图形显示驱动开发-WDDM 1.2功能—Windows 8 中的 DirectX 功能改进（一）

Windows 8包括 Microsoft DirectX 功能改进，使开发人员、最终用户和系统制造商受益。

功能改进在以下几个方面：

• 像素格式 (5551、565、4444) ：在低功耗硬件配置下，DirectX 应用程序的性能更高。
• 双精度着色器功能：高级着色器模型性能改进，使你可以在 GPU 上执行更多操作，而无需占用 CPU。
• 独立于目标的光栅化：适用于 Direct2D 应用程序的高性能抗锯齿路径。
• 无覆盖和丢弃：使用基于磁贴的呈现器的移动平台和电源约束设备上的 Microsoft Direct3D 11.1 应用程序具有更高的性能。
• 每个阶段的 UAV：添加了在 DirectX 11.1 硬件上所有着色器阶段启用着色器调试的功能。
• 支持立体 3D) (纹理数组的跨进程共享：为启用立体 3D 提供基础。
• 具有多样本抗别名示例访问的无序访问视图：使 Direct3D 11 应用程序可以实现高质量的呈现算法，而无需为大量样本分配内存。
• 逻辑操作：对延迟着色技术的改进。
• 改进了对常量缓冲区的控制：为游戏开发人员提供高效的缓冲区管理。

一、像素格式 (5551、565、4444)

为了更好地支持使用 DirectX 的低功率配置中的图形，Windows 8的 Direct3D 中必须支持来自 DXGI_FORMAT 枚举的以下 DirectX 9 像素格式：

• DXGI_FORMAT_B5G6R5_UNORM
• DXGI_FORMAT_B5G5R5A1_UNORM
• DXGI_FORMAT_B4G4R4A4_UNORM

这些附加格式在 DirectX 应用程序中的低功率硬件上提供了更高的性能。 到目前为止，所有 GPU 都支持这些格式。 下表描述了对这些格式的所需支持，具体取决于硬件功能级别。

 所需的格式支持取决于硬件功能级别

功能	功能级别9_x	功能级别 10.0	功能级别 10.1	功能级别 11+
类型化缓冲区	否	必需	必需	必需
输入装配器顶点缓冲区	否	可选	可选	可选
Texture1D	否	必需	必需	必需
Texture2D	必需	必需	必需	必需
Texture3D	否	必需	必需	必需
TextureCube	必需	必需	必需	必需
着色器 ld*	否	必需	必需	必需
带有筛选) 的着色器示例* (	必需	必需	必需	必需
着色器集合4	否	否	否	必需
Mipmap	必需	必需	必需	必需
Mipmap 自动生成	565 必需，4444、5551 可选	565 必需，4444、5551 可选	565 必需，4444、5551 可选	565 必需，4444、5551 可选
RenderTarget	565 必需，4444、5551 为否	565 必需，4444、5551 可选	565 必需，4444、5551 可选	565 必需，4444、5551 可选
可混合的 RenderTarget	565 必需，4444、5551 为否	565 必需，4444、5551 可选	565 必需，4444、5551 可选	565 必需，4444、5551 可选
UAV 类型化存储	否	否	否	可选
CPU 可锁定	必需	必需	必需 graph LR A[功能级别9_1] -->|强制支持| B(565/5551/4444) C[功能级别10_0+] -->|可选支持| B D[WDDM 1.2驱动] -->|必须实现| E[格式转换器]	必需
4x MSAA	可选	可选	565 必需，4444、5551 可选	565 必需，4444、5551 可选
8x MSAA	可选	可选	可选	565 必需，4444、5551 可选
其他 MSAA 示例计数	可选	可选	可选	可选
多重采样解析	如果 MSAA 支持 565) ，则为必需 (,4444、5551 不支持	如果 MSAA 支持 565) ，则为必需 (，对于 4444、5551 为可选	565 必需，4444、5551 可选	565 必需，4444、5551 可选
多重采样加载	否	如果 MSAA 支持 565) ，则为必需 (，对于 4444、5551) 可选	565 必需，4444、5551 可选	565 必需，4444、5551 可选

1.1低功耗像素格式架构设计

硬件兼容性矩阵

graph LR
    A[功能级别9_1] -->|强制支持| B(565/5551/4444)
    C[功能级别10_0+] -->|可选支持| B
    D[WDDM 1.2驱动] -->|必须实现| E[格式转换器]

1.2 内存布局规范

格式类型	位分配模式	Alpha处理
B5G6R5_UNORM	R[4:0] G[5:0] B[4:0]	无Alpha通道
B5G5R5A1_UNORM	A[0] R[4:0] G[4:0] B[4:0]	1位Alpha (0/1)
B4G4R4A4_UNORM	A[3:0] R[3:0] G[3:0] B[3:0]	4位Alpha (16级透明度)

二、 格式特性与性能分析

2.1 带宽效率对比

理论带宽节省 = 1 - \frac{FormatBits}{32bits}

格式	像素大小	相比32bpp节省带宽	适用场景
B5G6R5_UNORM	16bit	50%	移动设备HUD元素
B5G5R5A1_UNORM	16bit	50%	2D游戏精灵(Sprite)
B4G4R4A4_UNORM	16bit	50%	UI遮罩层
B8G8R8A8_UNORM (基准)	32bit	0%	通用渲染目标

2.2 硬件采样优化

// 纹理创建示例
D3D11_TEXTURE2D_DESC texDesc = {
    .Format = DXGI_FORMAT_B5G6R5_UNORM,
    .BindFlags = D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE,
    .SampleDesc = {1, 0}  // 必须关闭多重采样
};

// 采样器状态配置
D3D11_SAMPLER_DESC samplerDesc = {
    .Filter = D3D11_FILTER_MIN_MAG_LINEAR_MIP_POINT,  // 三线性过滤受限
    .AddressU = D3D11_TEXTURE_ADDRESS_CLAMP
};

三、 功能级别支持细则

3.1 各功能级别强制要求

功能级别	必须支持的格式	可选支持
FL9_1	B5G6R5, B5G5R5A1, B4G4R4A4	无
FL9_3	同上 + B8G8R8A8	BC1-BC3压缩格式
FL10_0+	全部格式	R10G10B10A2等高位深格式

3.2 驱动实现检查表

格式转换器：

HRESULT ConvertFormat(
    DXGI_FORMAT SourceFormat, 
    DXGI_FORMAT DestFormat,
    const D3D11_BOX* pSourceBox)

混合兼容性：

• 必须支持D3D11_BLEND_OP_ADD操作
• Alpha混合精度误差需<5%

四、 开发者实践指南

4.1 格式选择决策树

graph TD
    A[需要Alpha通道?] -->|是| B{需要平滑透明度?}
    A -->|否| C[使用B5G6R5]
    B -->|是| D[使用B4G4R4A4]
    B -->|否| E[使用B5G5R5A1]

4.2 性能优化技巧

内存对齐

#define RGB565_ALIGNMENT 64
void* AllocTextureData(size_t size) {
    return _aligned_malloc(size, RGB565_ALIGNMENT);
}

批量转换：

# 使用texconv工具预处理
texconv -f B5G6R5 -y input.png

4.3 常见问题解决方案

问题现象	根本原因	修复方案
纹理边缘锯齿	缺乏mipmap支持	启用D3D11_FILTER_MIN_MAG_MIP_POINT
Alpha通道断裂	1-bit Alpha精度不足	升级至B4G4R4A4格式
设备丢失错误	驱动格式支持不全	使用CheckFormatSupport预先检测

五、 企业级应用案例

5.1 移动游戏优化方案

UI纹理打包：

问题现象	根本原因	修复方案
纹理边缘锯齿	缺乏mipmap支持	启用D3D11_FILTER_MIN_MAG_MIP_POINT
Alpha通道断裂	1-bit Alpha精度不足	升级至B4G4R4A4格式
设备丢失错误	驱动格式支持不全	使用CheckFormatSupport预先检测

性能收益：

场景	内存占用减少	帧率提升
2D游戏界面	48%	22%
粒子系统	52%	18%

5.2 工业HMI系统

注册表强制配置：

[HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Direct3D\LowPower]
"Prefer16Bit"=dword:00000001
"MaxTextureSize"=dword:00000800  // 2048x2048

六、兼容性验证

6.1 WHQL测试要求

测试项	通过标准	测试工具
FormatConversionTest	像素误差<3%	HCKX Graphics Suite
BlendCompatibility	Alpha混合误差<5%	Direct3D Feature Test
DriverFallbackVerification	必须支持软件模拟	WDK D3D11RuntimeTest

6.2 开发者自检清单

• 调用ID3D11Device::CheckFormatSupport
• 验证纹理创建返回HRESULT
• 检查D3D11_FEATURE_FORMAT_SUPPORT能力位