Direct2D深度缓冲区

Direct2D Depth Buffer

本文关键字：缓冲区 深度 Direct2D      更新时间：2023-10-16

我需要绘制一个形状列表，并且我正在使用Direct2D。我从文件中得到形状列表。列表经过排序，文件中元素的顺序表示这些形状的绘制顺序。因此，例如，如果文件指定两个位于相同位置且大小相同的矩形，则只有第二个矩形可见（因为第一个矩形将被覆盖）。

根据我的形状列表，我以以下方式绘制：

list<Shape> shapes;
for (const auto& shape : shapes)
   shape.draw();

很明显，如果我有两个形状，我就不能颠倒绘制操作的顺序，这意味着我必须确保shape2总是在shape1之后绘制，以此类推。接下来，我不能使用多个线程来绘制我的形状，这在性能方面是一个巨大的缺点。

我读到Direct3D支持深度缓冲区（或z缓冲区），它为每个像素指定其z坐标，这样无论形状的绘制顺序如何，都只会绘制"可见"像素（离查看器较近的像素）。当我读取文件时，我有每个形状的深度信息。

有没有一种方法可以在Direct2D中使用深度缓冲区，或者类似的技术可以让我使用多个线程来绘制形状？

有没有一种方法可以在Direct2D中使用深度缓冲区，或类似的方法允许我使用多个线程来绘制形状？

这里的答案是否。尽管Direct2D库是在Direct3D的基础上构建的，但它并没有通过API为用户提供这样的功能，因为你可以绘制的基元仅由二维坐标描述。确保绘制到渲染目标的最后一个基本体可见，因此不会进行深度测试。此外，Direct3D中的深度缓冲区与CPU端的多线程处理没有太大关系。

另外请注意，即使使用多个线程发出绘图命令，它们也将由Direct3D驱动程序序列化并按顺序执行。一些较新的图形API，如Direct3D12和Vulkan，确实提供了多线程驱动程序，允许您从不同的线程中有效地绘制不同的内容，但它们具有更高的复杂性。

因此，如果最终坚持使用Direct2D，则可以选择使用单个线程按顺序绘制每个形状。

但可以做的是，通过测试每个形状与所有其他形状的遮挡情况，可以消除有效遮挡的形状。因此，被遮挡的形状可以从列表中丢弃，并且永远不会渲染。这里的技巧是，由于透明区域（如文本）或形状是复杂的多边形，一些形状没有完全填充其边界rect。这样的形状不容易测试，或者需要更复杂的算法。

因此，您必须迭代所有形状，如果当前形状是矩形，则仅对所有以前形状的边界矩形执行遮挡测试。

下面的代码应该被视为伪代码，它只是用来演示这个想法。

#define RECTANGLE 0
#define TEXT      1
#define TRIANGLE  2
//etc
typedef struct {
    int type; //We have a type field
    Rect bounds_rect; //Bounds rect
    Rect coordinates; //Coordinates, which count vary according to shape type
    //Probably you have many other fields here
} Shape;
//We have all shapes in a vector
std::vector<Shape> shapes;

迭代所有形状。

for (int i=1; i<shapes.size; i++) {
  if(shape[i].type != RECTANGLE) {
    //We will not perform testing if the current shape is not rectangle.
    continue; 
  }
  for(int j=0; j<i; j++) {
    if(isOccluded(&shape[j], &shape[i])) {
      //shape[j] is totally invisible, so remove it from 'shapes' list
    }
  }
}

遮挡测试类似于

bool isOccluded(Shape *a, Shape *b) {
  return (a.bounds_rect.left > b.coordinates.left && a.bounds_rect.right < b.coordinates.right &&
          a.bounds_rect.top > b.coordinates.to && a.bounds_rect.bottom < b.coordinates.bottom);
}

您不必用一个线程迭代所有形状，您可以创建多个线程来对形状列表的不同部分执行测试。当然，在从列表中删除形状时，您需要一些锁定技术，如互斥锁，但这是另一个主题。

深度缓冲区用于丢弃将在3D空间中被其前面的东西遮挡的基元，通过不去处理无论如何都看不到的东西来节省重画时间。如果你想象一个场景，面对镜头的球前面有一根又高又细的蜡烛，整个球没有画出来，然后蜡烛画在上面，只有球的可见边。这就是为什么图纸顺序与无关

我没有听说过在D2D中使用深度缓冲区，因为它有点毫无意义；在D2D中，所有的东西都被画在一个平面上，怎么会有东西在其他东西的前面或后面？API可能支持它，但我对此表示怀疑，因为它没有抽象的意义。每个形状上的深度信息只是绘制它的顺序，本质上你已经有了

相反，你可以做的是，在维持秩序的同时，将你的形状划分并分配给你的线程，即

t1 { shape1, shape2, shape3 } = shape123
t2 { shape4, shape5, shape6 } = shape456
...

并将形状绘制到一个新对象上（但不是后缓冲区），根据您的形状类，您可能能够将结果表示为一个形状。这将给你留下许多仍然有序但已经并行计算的形状。然后，你可以通过按顺序绘制结果（即）来逐渐合成你的最终结果

t1 { shape123, shape456, shape789 }
t2 { shape101112, shape131415 }
t1 { shape123456789, shape101112131415 } = final shape

现在你有了最终的形状，你可以把它画成普通的

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