DXGI 1.5新特性

为了支持更具弹性和的输出设定和副本机制，DXGI1.5添加了下面这些功能：

• 高动态范围（HDR）和宽色域(WCG)
• 可变刷新率显示
• 复制输出
• 奉献和再生资源

高动态范围（HDR）和宽色域(WCG)

HDR根据光的密度，从黑到白，显示的很不一样；款色与则提供了更大的色域。

简述

在DXGI 1.5里支持了HDR和WCG，都使用了至少10bits,而不是8bits：HDR10，一个10bit HDR/WCG格式。

现在显示器的最大亮度是为了支持漫反射平面，不比纸更亮，叫做纸白（paper white）。纸白定义了一个系统里亮白色的样子，例如在一个较暗的影院，一般用80nits，个人电脑显示器差不多220nits（一个nit就是每平方米每颗蜡烛的亮度，它是光的强度单位，我不想解释太多，网上或Real-time Rendering这本书里都能找到它的详细定义及使用场合）。这让显示器显示的图像尽量相似。HDR是比纸白这一层次还要高级的像素显示技术，可以让你更精确地显示，例如光源，反射光源，和相似的发光物体。它现在由色调映射来模拟，例如Reinhard。

就因为这个新添加的功能，标题内容生成器现在可以：

• 在明亮和昏暗的地方表现更强的细节。下面这个图标比较了ST.2084和是sRGB两种标准所能表达的光强度区间，单位是nit。紫色是sRGB，低于0.1或高于100nit后，颜色就没什么区别了。ST.2084就在这两个区间里都有所表现。

• 清晰区分漫反射区域和镜面高光，例如金属表面现在看起来更像金属了。
• 区分镜面高光和不同颜色的光源
• 区分反射和真光源

通常高光区域是个极小时间内的小峰值，所以这一区间的帧的平均强度不会和标准动态区间有太大区别。用户一般会给显示器设一个比较舒服的平均标准动态区间流明（亮度）。如果应用有太多高亮度帧，用户的眼睛会疲劳的很快。

现在在电视界涵盖性术语Ultra-High Definition(UHD)几乎就是HDR、WCG、高帧率，高分辨率的同义词。但它不意味着4K。学术上来说，HDR只指代亮白与深黑的区别，但有时也被用于涵盖WCG的场景。

当前大多数开发内容都假设纸白（paper white,技术术语）相当于80到100nits。当前大多数显示器的峰值光强度就是250到300nits。这比金属反射光的强度小多了，那个大概得10000nits。玻璃反光还得300000nits呢。相对于太阳光本身的1600000nits更微不足道了。

在光谱的另一端，月光，也就1nit；星光，大概就0.000001nit。

使用HDR显示将会增加光强的峰值，一般对于LCD电视来说就是1000nit，对于OLED电视最多800nit。

红绿蓝三色和显示器实际渲染颜色的关系由8位变种标准BT.709(应用于当前电视，与8位sRGB非常类似)这类色彩标准确定。下面这张图就展示了10位标准BT.2020(也支持12位变种)对颜色的扩展支持。最明显的增长是绿色，也包括一部分深红、黄和紫。

   

左为BT.709右为BT.2020

这两张图是xy色度图，它在颜色空间里标注出了色域，忽略了流明。整个马蹄形区域包括了普通人所能看到的所有颜色。马蹄形区域外面的蓝色数字是光谱轨迹，从380nm到700nm，是单色光的波长。马蹄形底端从紫到红的直线是非纯色，不能由单色表达的光。马蹄形外的颜色人类看不到。

D65定义为“白点”。白点被用于大多数消费级电子色彩空间里，包括sRGB。这个三角区域就是三通道显示器，比如LCD能显示的所有颜色。xyY色彩空间里，你可以通过组合两个颜色点来获得他们的组合色，方法是在两点间连线，你要的颜色点就在这条直线上。

当显示器支持更大色域的时候应该好好利用，比如说用每通道10位。16位可能在某些情况下更好。游戏用到HDR的时候最少要上10位，为了和最终的swapchain格式匹配也可以考虑用16位的。

HDR和WCG的API

   为了开启HDR和WCG功能，要用到下面这些API

• IDXGISwapChain4::SetHDRMetaData：设置HDR和WCG头文件元数据。
• DXGI_HDR_METADATA_HDR10：包含元数据设定的结构体
• DXGI_HDR_METADATA_TYPE：头文件元数据的枚举型
• DXGI_COLOR_SPACE_TYPE:定义色彩空间，颜色区间，伽马，和其他颜色格式。

可变刷新率显示

可变刷新率需要允许撕裂，也就是系统可以关闭垂直同步

可变刷新率显示系统/关闭垂直同步

可变分辨率在创建和显示swap chain的时候设定。

要使用这个特性，应用用户应在win10上安装KB3156421或包含它的奶奶都升级包。任何一个D3D11和12的版本都支持这个特性。

如果想在自己的程序中加入关闭垂直同步支持，可以参考官方的例程D3D12Fullscreen (Working Samples)。但在此例程之外还有一些要注意的地方。

• ResizeBuffers(或ResizeBuffer1)必须和Present(或Present1)使用相同的swap chain标识符(DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_ALLOW_TEARING)。
• DXGI_PRESENT_ALLOW_TEARING只可以用在同步间隔为0的时候。建议在用CheckFeatureSupport确定支持撕裂后，并且应用处于窗口模式（包括无边框全屏模式）一直使用这个标识符。更多信息查看DXGI_PRESENT。
• 关闭垂直同步并不确定会取消你的帧率上限：开发者得自己确定有没有其他时间性时间对你的帧率有另外的限制（比如在XAML类应用里的CompositionTarget:Rendering事件）

下面的代码给出了一些你在编写程序可能用得到的片段

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
// Define new symbols
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------

// The required symbols are in dxgi1_5.h. Developers can define those symbols if they are missing in their SDK.

#ifdef DXGI_PRESENT_ALLOW_TEARING
    #include <dxgi1_5.h>
#else
    #define DXGI_PRESENT_ALLOW_TEARING          0x00000200UL
    #define DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_ALLOW_TEARING  2048

    typedef
    enum DXGI_FEATURE
    {
        DXGI_FEATURE_PRESENT_ALLOW_TEARING = 0
    } DXGI_FEATURE;

    MIDL_INTERFACE("7632e1f5-ee65-4dca-87fd-84cd75f8838d")
    IDXGIFactory5 : public IDXGIFactory4
    {
        public:
            virtual HRESULT STDMETHODCALLTYPE CheckFeatureSupport(
                               DXGI_FEATURE Feature,
                              _Inout_updates_bytes_(FeatureSupportDataSize) void *pFeatureSupportData,
                               UINT FeatureSupportDataSize) = 0;
     };
#endif

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
// Check Tearing Support
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------

// Determines whether tearing support is available for fullscreen borderless windows.

void DXSample::CheckTearingSupport()
{
// Rather than create the 1.5 factory interface directly, we create the 1.4
// interface and query for the 1.5 interface. This will enable the graphics
// debugging tools which might not support the 1.5 factory interface.

    ComPtr<IDXGIFactory4> factory4;
    HRESULT hr = CreateDXGIFactory1(IID_PPV_ARGS(&factory4));
    BOOL allowTearing = FALSE;
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        ComPtr<IDXGIFactory5> factory5;
        hr = factory4.As(&factory5);
        if (SUCCEEDED(hr))
        {
            hr = factory5->CheckFeatureSupport(DXGI_FEATURE_PRESENT_ALLOW_TEARING, &allowTearing, sizeof(allowTearing));
        }
    }
    m_tearingSupport = SUCCEEDED(hr) && allowTearing;
}

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
// Set up swapchain properly
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------

// It is recommended to always use the tearing flag when it is supported.
swapChainDesc.Flags = m_tearingSupport ? DXGI_SWAP_CHAIN_FLAG_ALLOW_TEARING : 0;

//--------------------------------------------------------------------------------------------------------
// Present
//--------------------------------------------------------------------------------------------------------

UINT presentFlags = (m_tearingSupport && m_windowedMode) ? DXGI_PRESENT_ALLOW_TEARING : 0;

// Present the frame.
ThrowIfFailed(m_swapChain->Present(0, presentFlags));

复制输出

DXGI1.5给原生的DuplicateOutput方法添加了IDXGIoutput5接口和DuplicateOutput1方法。DuplicateOutput1允许设定IDXGIOutputDuplication返回的全屏surface格式。

奉献和再生资源

OfferResources1和ReclaimResources1这两个方法做了升级，可以添加到新接口IDXGIDevice4,作为释放资源类接口，他可以接触内存。新的 DXGI_OFFER_RESOURCE_FLAG_ALLOW_DECOMMIT标志位意味着回收的资源要妥善处理。