DirectX12 Samples 学习笔记 – PredicationQueries

一、效果

这是一个比较简单的sample，运行sample可以看到，当红橙色长方形完全覆盖白色正方形时，白色正方形不显示，其他情况，均显示白色正方形。

二、实现

Render主要由三个部分组成

1.Far quad
2.Near quad Far
3.Quad bounding box

2和3都是是无论如何都要画的。在画3的时候，会进行一个Query，看3是不是所有的pixel都没有通过depth test（即是否被2全部覆盖）。根据上一帧Query的结果看是否画1，如果全部覆盖则不画1，否则画1。

程序逻辑如下：

1. 设置FarQuad的CBV(Constant Buffer View)，根据上一帧Query的结果来SetPredication，画FarQuad；

2. SetPredication(NULL)，设置NearQuad的CBV，画NearQuad；

3. 设置BoundingBox的CBV，为Query设置PSO(Pipeline State Object)，BeginQuery – 画BoundingBox – EndQuery，导出Query的结果。

三、代码

首先要介绍一下API：

void SetPredication(
  [in, optional] ID3D12Resource       *pBuffer,
  [in]           UINT64               AlignedBufferOffset,
  [in]           D3D12_PREDICATION_OP Operation
);

官方SDK上面也有介绍，这里就简单说下，这个API表示，如果pBuffer里的数据满足Operation（=0或≠0），则后面的Rendering以及Resource操作都不会生效。如果pBuffer = NULL，则Predication被Disable掉（失效）。

Query的用法跟以前类似，需要注意的是，现在的SDK要求，除非Query type为TIMESTAMP，否则BeginQuery和EndQuery必须成对出现。

下面就来看一下代码。和这些samples相关的框架以及一些基本的API就不再赘述了，这里主要就介绍一下和PredicationQueries相关的代码。

D3D12PredicationQueries::LoadPipeline()

创建QueryHeap，类型为OCCLUSION，就是用来Query通过depth test的点的个数。

// Describe and create a heap for occlusion queries.
D3D12_QUERY_HEAP_DESC queryHeapDesc = {};
queryHeapDesc.Count = 1;
queryHeapDesc.Type = D3D12_QUERY_HEAP_TYPE_OCCLUSION;
ThrowIfFailed(m_device->CreateQueryHeap(&queryHeapDesc, IID_PPV_ARGS(&m_queryHeap)));

void D3D12PredicationQueries::LoadAssets()

为了能看到红橙色长方形下面是否画了白色正方形，必须打开Alpha blend

// Enable alpha blending so we can visualize the occlusion query results.
CD3DX12_BLEND_DESC blendDesc(D3D12_DEFAULT);
blendDesc.RenderTarget[0] =
{
    TRUE, FALSE,
    D3D12_BLEND_SRC_ALPHA, D3D12_BLEND_INV_SRC_ALPHA, D3D12_BLEND_OP_ADD,
    D3D12_BLEND_ONE, D3D12_BLEND_ZERO, D3D12_BLEND_OP_ADD,
    D3D12_LOGIC_OP_NOOP,
    D3D12_COLOR_WRITE_ENABLE_ALL,
};

在画Bounding box的时候，只是为了做Occlusion Query，因此不需要把render结果写到RT(RenderTarget)和DS(Depth Stencil)里面去。

// Disable color writes and depth writes for the occlusion query's state.
psoDesc.BlendState.RenderTarget[0].RenderTargetWriteMask = 0;
psoDesc.DepthStencilState.DepthWriteMask = D3D12_DEPTH_WRITE_MASK_ZERO;
 
ThrowIfFailed(m_device->CreateGraphicsPipelineState(&psoDesc, IID_PPV_ARGS(&m_queryState)));

void D3D12PredicationQueries::OnUpdate()里面主要就是去更新红橙色长方形的CBV（即它的位置），因为它以一个速度从左至右移动。

void D3D12PredicationQueries::PopulateCommandList()

这里就是按照之前介绍的逻辑进行Render。

CD3DX12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE cbvFarQuad(m_cbvHeap->GetGPUDescriptorHandleForHeapStart(), m_frameIndex * CbvCountPerFrame, m_cbvSrvDescriptorSize);
CD3DX12_GPU_DESCRIPTOR_HANDLE cbvNearQuad(cbvFarQuad, m_cbvSrvDescriptorSize);
 
m_commandList->IASetPrimitiveTopology(D3D_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLESTRIP);
m_commandList->IASetVertexBuffers(0, 1, &m_vertexBufferView);
 
// Draw the far quad conditionally based on the result of the occlusion query
// from the previous frame.
m_commandList->SetGraphicsRootDescriptorTable(0, cbvFarQuad);
m_commandList->SetPredication(m_queryResult.Get(), 0, D3D12_PREDICATION_OP_EQUAL_ZERO);
m_commandList->DrawInstanced(4, 1, 0, 0);
 
// Disable predication and always draw the near quad.
m_commandList->SetPredication(nullptr, 0, D3D12_PREDICATION_OP_EQUAL_ZERO);
m_commandList->SetGraphicsRootDescriptorTable(0, cbvNearQuad);
m_commandList->DrawInstanced(4, 1, 4, 0);
 
// Run the occlusion query with the bounding box quad.
m_commandList->SetGraphicsRootDescriptorTable(0, cbvFarQuad);
m_commandList->SetPipelineState(m_queryState.Get());
m_commandList->BeginQuery(m_queryHeap.Get(), D3D12_QUERY_TYPE_BINARY_OCCLUSION, 0);
m_commandList->DrawInstanced(4, 1, 8, 0);
m_commandList->EndQuery(m_queryHeap.Get(), D3D12_QUERY_TYPE_BINARY_OCCLUSION, 0);
 
// Resolve the occlusion query and store the results in the query result buffer
// to be used on the subsequent frame.
m_commandList->ResourceBarrier(1, &CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(m_queryResult.Get(), D3D12_RESOURCE_STATE_PREDICATION, D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST));
m_commandList->ResolveQueryData(m_queryHeap.Get(), D3D12_QUERY_TYPE_BINARY_OCCLUSION, 0, 1, m_queryResult.Get(), 0);
m_commandList->ResourceBarrier(1, &CD3DX12_RESOURCE_BARRIER::Transition(m_queryResult.Get(), D3D12_RESOURCE_STATE_COPY_DEST, D3D

从上面的代码可以看到，最后一个Draw实际上就是去Query通过Depth test的点的个数，ResolveQueryData会将Query的结果Resolve到一块buffer里面。Query Type为D3D12_QUERY_TYPE_BINARY_OCCLUSION表示Query结果只有两种：0表示点通过depth stencil test，1表示至少有一个点通过。也就是说在下一帧Draw far quad之前，会根据这个buffer里面的结果是否等于0来SetPredication。如果结果为0，表示上一帧的长方形完全覆盖住白色正方形，则后面的Draw失效，不画白色正方形。

话说有个问题就是，为什么不把Draw bounding box放在最前面？那样就可以实时的判断当前帧是否需要画白色正方形。不知道放在后面，让下一帧再去判断是什么意思。