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window显示驱动开发—输出合并器阶段

news 来源：原创 2025/6/27 0:43:27

逻辑管道中的最后一步是通过模具或深度确定可见性，以及写入或混合输出以呈现目标，这可以是多种资源类型之一。这些操作以及输出资源 (呈现目标) 绑定在输出合并阶段定义。

1. 核心功能与管线定位

输出合并是渲染管线的最终固定功能阶段，负责决定像素的最终命运（写入/丢弃）并管理渲染目标输出。其核心职责包括：

深度/模板测试：剔除被遮挡或不符合条件的像素。
颜色混合：将PS输出与当前渲染目标颜色按规则混合（如Alpha混合）。
多目标写入：支持同时输出到多个渲染目标（MRT）。

数据流示意图：

像素着色器输出 → [深度/模板测试] → [颜色混合] → 渲染目标/深度模板缓冲区

2. 关键驱动函数与状态管理

Direct3D 运行时通过以下DDI函数控制OM阶段：

函数分类	函数名	作用
状态对象管理	`CreateBlendState`	创建混合状态（Alpha混合、写掩码等）。
	`CreateDepthStencilState`	创建深度/模板测试状态（比较函数、读写掩码）。
	`DestroyBlendState` / `DestroyDepthStencilState`	释放状态对象。
资源绑定	`SetRenderTargets`	绑定渲染目标视图（RTV）和深度模板视图（DSV）。
	`CreateDepthStencilView`	创建深度/模板视图（指定资源格式和用途）。
清除操作	`ClearRenderTargetView`	用指定颜色清除RTV。
	`ClearDepthStencilView`	清除深度/模板缓冲区（可单独或同时清除）。
杂项控制	`SetPredication`	设置条件渲染谓词（跳过特定绘制调用）。
	`SetTextFilterSize`	设置文本过滤尺寸（专用于字体渲染优化）。

3. 深度/模板测试详解

(1) 深度测试流程

比较阶段：根据 DepthStencilState 中的 DepthFunc（如 D3D10_DDI_COMPARISON_LESS）决定是否通过。
写入控制：通过 DepthWriteMask 控制是否更新深度缓冲区。

(2) 模板测试流程

比较操作：使用 StencilFunc 比较参考值与缓冲区值。
操作配置：定义 StencilPassOp/StencilFailOp 等行为。

驱动实现示例（深度状态设置）：

void APIENTRY SetDepthStencilState(D3D10DDI_HDEVICE hDevice,D3D10DDI_HDEPTHSTENCILSTATE hState
) {MyDeviceContext* pCtx = (MyDeviceContext*)hDevice.pDrvPrivate;MyDepthStencilState* pDS = (MyDepthStencilState*)hState.pDrvPrivate;// 配置硬件寄存器WriteGPURegister(DEPTH_FUNC_REG, pDS->DepthFunc);WriteGPURegister(DEPTH_WRITE_MASK_REG, pDS->DepthWriteMask);// ... 配置模板状态
}

4. 颜色混合机制

(1) 混合方程
根据 BlendState 计算最终颜色：

FinalColor = SrcColor * SrcBlendFactor <OP> DestColor * DestBlendFactor

其中 SrcBlendFactor 和 OP（如 D3D10_DDI_BLEND_OP_ADD）由状态对象定义。

(2) 混合状态配置
D3D10_DDI_BLEND_DESC 关键字段：

typedef struct D3D10_DDI_BLEND_DESC {BOOL BlendEnable;                     // 是否启用混合D3D10_DDI_BLEND SrcBlend;            // 源混合因子（如D3D10_DDI_BLEND_SRC_ALPHA）D3D10_DDI_BLEND DestBlend;           // 目标混合因子（如D3D10_DDI_BLEND_INV_SRC_ALPHA）D3D10_DDI_BLEND_OP BlendOp;          // 混合操作UINT8 RenderTargetWriteMask;          // 颜色通道掩码（如0xF表示RGBA全写）
} D3D10_DDI_BLEND_DESC;

驱动混合状态转换：

HRESULT APIENTRY CreateBlendState(const D3D10_DDI_BLEND_DESC* pDesc,D3D10DDI_HBLENDSTATE hState
) {MyBlendState* pBS = new MyBlendState;pBS->hwBlendCtrl = ConvertToHWBlendCtrl(pDesc); // 转换为硬件指令// ... 存储状态return S_OK;
}

5. 多渲染目标 (MRT) 支持

通过 SetRenderTargets 绑定多个RTV：

void APIENTRY SetRenderTargets(D3D10DDI_HDEVICE hDevice,UINT NumRTVs,const D3D10DDI_HRENDERTARGETVIEW* phRTVs,D3D10DDI_HDEPTHSTENCILVIEW hDSV
) {MyDeviceContext* pCtx = (MyDeviceContext*)hDevice.pDrvPrivate;for (UINT i = 0; i < NumRTVs; ++i) {pCtx->currentRTVs[i] = phRTVs[i]; // 更新绑定目标}pCtx->currentDSV = hDSV;// 标记渲染目标为脏（需GPU同步）pCtx->dirtyFlags |= RENDER_TARGETS_DIRTY;
}

注意事项：

所有RTV必须具有相同的尺寸和样本数。
深度缓冲区（DSV）需与RTV兼容。

6. 性能优化与调试

(1) 优化建议

最小化状态切换：合并相同混合/深度状态的绘制调用。
利用Early-Z：确保不透明物体先渲染，减少PS计算量。
避免全屏清除：使用 ClearRenderTargetView 仅清除必要区域。

(2) 常见问题排查

现象	可能原因	解决方案
深度测试失效	`DepthWriteMask` 误设为 `0`	检查 `CreateDepthStencilState`
Alpha混合异常	`BlendEnable` 未启用或因子配置错误	验证 `BlendState` 参数
渲染目标内容未更新	RTV绑定错误或资源状态冲突	使用PIX捕获资源状态

7. 高级特性支持

(1) 条件渲染 (SetPredication)
通过谓词资源跳过无效绘制：

void APIENTRY SetPredication(D3D10DDI_HDEVICE hDevice,D3D10DDI_HQUERY hPredicate,BOOL PredicateValue
) {// 驱动需记录谓词状态，并在Draw调用前检查pCtx->predicate = { hPredicate, PredicateValue };
}

(2) 文本过滤优化 (SetTextFilterSize)
专为字体渲染设计的硬件优化：

void APIENTRY SetTextFilterSize(D3D10DDI_HDEVICE hDevice,UINT Width,UINT Height
) {// 配置硬件纹理过滤器（如LCD子像素抗锯齿）ConfigureTextFilter(Width, Height);
}

总结

输出合并阶段是决定最终像素可见性与颜色的最终仲裁者，其驱动实现需关注：

状态管理效率：快速切换深度/模板和混合状态。
硬件特性适配：如MRT支持、混合操作加速。
资源一致性：确保渲染目标与深度缓冲区的兼容性。

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1. 核心功能与管线定位

2. 关键驱动函数与状态管理

3. 深度/模板测试详解

4. 颜色混合机制

5. 多渲染目标 (MRT) 支持

6. 性能优化与调试

7. 高级特性支持

总结

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