【DirectX3D - 2】渲染YUV图片（离屏表面方式）

1. 介绍

目前D3D版本很多（10、11、12）， 本文以及后续的实例都将使用D3D9。
使用D3DAPI之前，首先需要安装DXSDK_Jun10.exe，这在前边的文章有介绍。具体安装非常容易，下载安装包一路下一步即可。

本文目的：本文将介绍如何将一帧YUV（NV12）数据渲染显示。
主要方法：创建离屏表面

2. 基本流程

代码流程：

1. 创建D3D对象
2. 创建D3D设备
3. 创建离屏表面
4. 加载YUV数据，将YUV数据拷贝到离屏表面
5. 开始渲染

3. 接口介绍

3.1 CreateDevice（）

函数原型：

    CreateDevice(THIS_ UINT Adapter,
    D3DDEVTYPE DeviceType,HWND hFocusWindow,DWORD BehaviorFlags,
    D3DPRESENT_PARAMETERS* pPresentationParameters,
    IDirect3DDevice9** ppReturnedDeviceInterface);

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• 第一个参数：Adapter
  代理模式，即将要使用的显卡适配器的标识号，一般选择 D3DADAPTER_DEFAULT 就ok。

• 第二个参数：DeviceType
  D3DDEVTYPE_HAL：硬件抽象层，通过显示硬件来完成图形渲染工作
  D3DDEVTYPE_REF：参考光栅器，一般用于测试显卡不支持的D3D功能
  D3DDEVTYPE_SW：用于支持第三方软件

• 第三个参数：hFocusWindow
  创建的窗口句柄，也即图形将出现的窗口。
  是焦点窗口，当应用程序从前台模式切换到后台模式的时候向Direct3D提示的窗口。

如果是全屏模式，这个窗口指定的焦点窗口必须是最顶层窗口。

对于窗口模式，这个参数可以是NULL(用的是当前显示的窗口),除非PRESENTPARAMETERS的hDeviceWindow参数是一个合法的非NULL值。

交换链有多个后台缓存的时候，每个后台缓存需要各自hDeviceWindow设备窗口，可以共用一个hFocusWindow焦点窗口(一个焦点窗口可以只给一个后台缓存当做自己的设备窗口)。

• 第四个参数：BehaviorFlags

D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING
由D3D软件进行顶点运算（常用）

D3DCREATE_FPU_PRESERVE
激活双 精度 浮点运算或浮点运算异常 检测，设置该项会降低系统性能

D3DCREATE_MULTITHREADED
保证D3D是 多线程 安全的，设置该项 会降低系统性能

D3DCREATE_MIXED_VERTEXPROCESSING
由混合方式进行顶点运算

D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING
由D3D硬件进行顶点运算

D3DCREATE_PUREDEVICE
禁用D3D的Get*()函数，禁止D3D 使用虚拟设备模拟顶点运算

注意

D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING
D3DCREATE_MIXED_VERTEXPROCESSING
D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING
这三个顶点运算时互斥的，且在该函数中必须被指定一个。

后台缓存只用在D3DPRESENT_PARAMETERS中用D3DPRESENTFLAG_LOCKABLE_BACKBUFFER指定了才能被锁定，多重采样纹理的后台缓存和深度缓存不能被锁定。

• 第五个参数：pPresentationParameters
  渲染参数设定，根据需要创建。

• 第六个参数：ppReturnedDeviceInterface
  该参数是输出参数，D3D设备，调用这个借口之后，创建成功的D3D设备将使用该参数返回。

3.2 StretchRect()

可以将一个矩形区域的像素从设备内存的一个Surface转移到另一个Surface上。
StretchRect()函数的原型如下

HRESULT StretchRect(
IDirect3DSurface9 * pSourceSurface,
CONST RECT * pSourceRect,
IDirect3DSurface9 * pDestSurface,
CONST RECT * pDestRect,
D3DTEXTUREFILTERTYPE Filter
);
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• pSourceSurface
  指向源Surface的指针。
• pSourceRect
  使用一个 RECT结构体指定源Surface需要复制的区域。如果为NULL的话就是整个区域。
• pDestSurface
  指向目标Surface的指针。
• pDestRect
  使用一个 RECT结构体指定目标Surface的区域。
• Filter
  设置图像大小变换的时候的插值方法。例如：
• D3DTEXF_POINT
  邻域法。质量较差。
• D3DTEXF_LINEAR
  线性插值，最常用。

// 以下代码实例了，如何将离屏表面的内存拷贝到后台缓冲区：
IDirect3DDevice9 *m_pDirect3DDevice;
IDirect3DSurface9 *m_pDirect3DSurfaceRender;
IDirect3DSurface9 * pBackBuffer;
m_pDirect3DDevice->GetBackBuffer(0,0,D3DBACKBUFFER_TYPE_MONO,&pBackBuffer);
m_pDirect3DDevice->StretchRect(m_pDirect3DSurfaceRender,NULL,pBackBuffer,&m_rtViewport,D3DTEXF_LINEAR);

// 将离屏表面的数据传给了后台缓冲表面。一但传给了后台缓冲表面，就可以用于显示了。
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3.3 BeginScene、EndScene

在D3D中，需要使用BeginScene和EndScene函数，然后所有的图元绘制代码才能被调用。通过了解，需要注意下下面一些问题：

1. BeginScene和EndScene必须成对实现。
2. BeginScene不能连续调用两次否则会出现调用异常。
3. EndScene属于作用是实际应用所有的绘制命令至显卡，但是它是异步执行的，即它会立即返回，但是不保证绘制命令执行完成。
4. Present函数会最终等待所有绘制命令结束并将结果从back buffer拷贝到front buffer。
5. BeginScene和EndScene之间的绘制代码量可以不要太多，当然太少也不好。这样才能保证最后的present不至于等待大量的CPU时间等显卡完成所有的绘制指令。这样可以在present之前多次使用BeginScene/EndScene队，保证CPU和GPU始终基本同时在工作（并行）。
6. 如果确实存在BeginScene/EndScene之间绘制命令过多，可以在EndScene/Present之间添加一些CPU指令，避免CPU在Present时过多时间空等GPU完成绘制返回。

4. 代码

代码仅作为参考。

/**
 * 函数调用步骤如下：
 *
 * [初始化]
 * Direct3DCreate9()：获得IDirect3D9
 * IDirect3D9->CreateDevice()：通过IDirect3D9创建Device（设备）。
 * IDirect3DDevice9->CreateOffscreenPlainSurface()：通过Device创建一个Surface（离屏表面）。
 *
 * [循环渲染数据]
 * IDirect3DSurface9->LockRect()：锁定离屏表面。
 * memcpy()：填充数据
 * IDirect3DSurface9->UnLockRect()：解锁离屏表面。
 * IDirect3DDevice9->BeginScene()：开始绘制。
 * IDirect3DDevice9->GetBackBuffer()：获得后备缓冲。
 * IDirect3DDevice9->StretchRect()：拷贝Surface数据至后备缓冲。
 * IDirect3DDevice9->EndScene()：结束绘制。
 * IDirect3DDevice9->Present()：显示出来。
 */

#include <stdio.h>
#include <tchar.h>
#include <d3d9.h>
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <d3d9.h>
#include <d3dx9.h>
#include <tchar.h>
#include <time.h> 

#pragma comment(lib,"d3d9.lib")
#pragma comment(lib,"d3dx9.lib")
#pragma comment(lib,"dxguid.lib")
#pragma comment(lib, "winmm.lib") 

CRITICAL_SECTION  m_critial;

IDirect3D9* m_pDirect3D9 = NULL;
IDirect3DDevice9* m_pDirect3DDevice = NULL
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