Direct2D と Direct3D の相互運用性に関する概要

[アーティクル]
06/13/2023

ハードウェアアクセラレータ付き 2-D および 3-D グラフィックスは、非ゲームアプリケーションの一部になりつつあります。ほとんどのゲームアプリケーションでは、メニューやHeads-Upディスプレイ (HUD) の形式で 2-D グラフィックスを使用しています。従来の 2-D レンダリングを Direct3D レンダリングと効率的に混合できるようにすることで、多くの価値を追加できます。

このトピックでは、Direct2D と Direct3D を使用して 2-D および 3-D グラフィックスを統合する方法について説明します。

前提条件

この概要では、基本的な Direct2D 描画操作について理解していることを前提としています。チュートリアルについては、「単純な Direct2D アプリケーションを作成する」を参照してください。また、 Direct3D 10.1 を使用してプログラミングできることを前提としています。

サポートされている Direct3D バージョン

DirectX 11.0 では、Direct2D では Direct3D 10.1 デバイスとの相互運用性のみがサポートされます。 DirectX 11.1 以降では、Direct2D では Direct3D 11 との相互運用性もサポートされています。

DXGI による相互運用性

Direct3D 10 の時点では、Direct3D ランタイムはリソース管理に DXGI を使用します。 DXGI ランタイムレイヤーは、ビデオメモリサーフェスのクロスプロセス共有を提供し、他のビデオメモリベースのランタイムプラットフォームの基盤として機能します。 Direct2D では、DXGI を使用して Direct3D と相互運用します。

Direct2D と Direct3D を一緒に使用するには、主に次の 2 つの方法があります。

Direct2D サーフェスに Direct2D コンテンツを書き込むには、 IDXGISurface を取得し、 CreateDxgiSurfaceRenderTarget でそれを使用して ID2D1RenderTarget を作成します。その後、レンダーターゲットを使用して、3 次元グラフィックスに 2 次元インターフェイスまたは背景を追加したり、3 次元オブジェクトのテクスチャとして Direct2D 描画を使用したりできます。
CreateSharedBitmap を使用して IDXGISurface から ID2D1Bitmap を作成すると、Direct3D シーンをビットマップに書き込み、Direct2D でレンダリングできます。

DXGI サーフェスレンダーターゲットを使用して Direct3D サーフェスに書き込む

Direct3D サーフェスに書き込むには、 IDXGISurface を取得し、 CreateDxgiSurfaceRenderTarget メソッドに渡して DXGI サーフェスレンダーターゲットを作成します。その後、DXGI サーフェスレンダーターゲットを使用して、DXGI サーフェスに 2-D コンテンツを描画できます。

DXGI サーフェスレンダーターゲットは、 ID2D1RenderTarget の一種です。他の Direct2D レンダーターゲットと同様に、それを使用してリソースを作成し、描画コマンドを発行できます。

DXGI サーフェスレンダーターゲットと DXGI サーフェスは、同じ DXGI 形式を使用する必要があります。レンダーターゲットの作成時に DXGI_FORMAT_UNKOWN 形式を指定すると、サーフェスの形式が自動的に使用されます。

DXGI サーフェスレンダーターゲットは、DXGI サーフェス同期を実行しません。

DXGI サーフェスの作成

Direct3D 10 では、DXGI サーフェスを取得する方法はいくつかあります。デバイスの IDXGISwapChain を 作成し、スワップチェーンの GetBuffer メソッドを使用して DXGI サーフェスを取得できます。または、デバイスを使用してテクスチャを作成し、そのテクスチャを DXGI サーフェスとして使用することもできます。

DXGI サーフェスの作成方法に関係なく、サーフェスでは DXGI サーフェスレンダーターゲットでサポートされている DXGI 形式のいずれかを使用する必要があります。一覧については、「サポートされているピクセル形式とアルファモード」を参照してください。

さらに、DXGI サーフェスに関連付けられている ID3D10Device1 は、サーフェスが Direct2D で動作するために BGRA DXGI 形式をサポートする必要があります。このサポートを確保するには、D3D10CreateDevice1 メソッドを呼び出してデバイスを作成するときに、D3D10_CREATE_DEVICE_BGRA_SUPPORT フラグを使用します。

次のコードでは、 ID3D10Device1 を作成するメソッドを定義します。使用可能な最適な機能レベルを選択し、ハードウェアレンダリングが使用できない場合は Windows Advanced Rasterization Platform (WARP) にフォールバックします。

HRESULT DXGISampleApp::CreateD3DDevice(
    IDXGIAdapter *pAdapter,
    D3D10_DRIVER_TYPE driverType,
    UINT flags,
    ID3D10Device1 **ppDevice
    )
{
    HRESULT hr = S_OK;

    static const D3D10_FEATURE_LEVEL1 levelAttempts[] =
    {
        D3D10_FEATURE_LEVEL_10_0,
        D3D10_FEATURE_LEVEL_9_3,
        D3D10_FEATURE_LEVEL_9_2,
        D3D10_FEATURE_LEVEL_9_1,
    };

    for (UINT level = 0; level < ARRAYSIZE(levelAttempts); level++)
    {
        ID3D10Device1 *pDevice = NULL;
        hr = D3D10CreateDevice1(
            pAdapter,
            driverType,
            NULL,
            flags,
            levelAttempts[level],
            D3D10_1_SDK_VERSION,
            &pDevice
            );

        if (SUCCEEDED(hr))
        {
            // transfer reference
            *ppDevice = pDevice;
            pDevice = NULL;
            break;
        }
    }

    return hr;
}

次のコード例では、前の例で示した CreateD3DDevice メソッドを使用して、Direct2D で使用する DXGI サーフェスを作成できる Direct3D デバイスを作成します。

// Create device
hr = CreateD3DDevice(
    NULL,
    D3D10_DRIVER_TYPE_HARDWARE,
    nDeviceFlags,
    &pDevice
    );

if (FAILED(hr))
{
    hr = CreateD3DDevice(
        NULL,
        D3D10_DRIVER_TYPE_WARP,
        nDeviceFlags,
        &pDevice
        );
}

スワップチェーンバッファーへの Direct2D コンテンツの書き込み

Direct2D コンテンツを Direct3D シーンに追加する最も簡単な方法は、IDXGISwapChain の GetBuffer メソッドを使用して DXGI サーフェスを取得し、CreateDxgiSurfaceRenderTarget メソッドでサーフェスを使用して、2-D コンテンツを描画する ID2D1RenderTarget を作成することです。

この方法では、コンテンツは 3 次元でレンダリングされません。遠近法や奥行きはありません。ただし、いくつかの一般的なタスクに役立ちます。

3-D シーンの 2-D 背景を作成する。
3-D シーンの前に 2-D インターフェイスを作成する。
Direct2D コンテンツをレンダリングするときに Direct3D マルチサンプリングを使用する。

次のセクションでは、3-D シーンの 2-D 背景を作成する方法を示します。

例: 2-D 背景を描画する

次の手順では、DXGI サーフェスレンダーターゲットを作成し、それを使用してグラデーションの背景を描画する方法について説明します。

CreateSwapChain メソッドを使用して、ID3D10Device1 (m_pDevice 変数) のスワップチェーンを作成します。スワップチェーンでは、 DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM DXGI 形式が使用されます。これは、Direct2D でサポートされている DXGI 形式の 1 つです。

if (SUCCEEDED(hr))
{
    hr = pDevice->QueryInterface(&m_pDevice);
}
if (SUCCEEDED(hr))
{
    hr = pDevice->QueryInterface(&pDXGIDevice);
}
if (SUCCEEDED(hr))
{
    hr = pDXGIDevice->GetAdapter(&pAdapter);
}
if (SUCCEEDED(hr))
{
    hr = pAdapter->GetParent(IID_PPV_ARGS(&pDXGIFactory));
}
if (SUCCEEDED(hr))
{
    DXGI_SWAP_CHAIN_DESC swapDesc;
    ::ZeroMemory(&swapDesc, sizeof(swapDesc));

    swapDesc.BufferDesc.Width = nWidth;
    swapDesc.BufferDesc.Height = nHeight;
    swapDesc.BufferDesc.Format = DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM;
    swapDesc.BufferDesc.RefreshRate.Numerator = 60;
    swapDesc.BufferDesc.RefreshRate.Denominator = 1;
    swapDesc.SampleDesc.Count = 1;
    swapDesc.SampleDesc.Quality = 0;
    swapDesc.BufferUsage = DXGI_USAGE_RENDER_TARGET_OUTPUT;
    swapDesc.BufferCount = 1;
    swapDesc.OutputWindow = m_hwnd;
    swapDesc.Windowed = TRUE;

    hr = pDXGIFactory->CreateSwapChain(m_pDevice, &swapDesc, &m_pSwapChain);
}

DXGI サーフェスを取得するには、スワップチェーンの GetBuffer メソッドを使用します。
```
// Get a surface in the swap chain
hr = m_pSwapChain->GetBuffer(
    0,
    IID_PPV_ARGS(&pBackBuffer)
    );
```

DXGI サーフェスを使用して DXGI レンダーターゲットを作成します。

// Initialize *hwnd* with the handle of the window displaying the rendered content.
HWND hwnd;

// Create the DXGI Surface Render Target.
float dpi = GetDpiForWindow(hwnd);

D2D1_RENDER_TARGET_PROPERTIES props =
    D2D1::RenderTargetProperties(
        D2D1_RENDER_TARGET_TYPE_DEFAULT,
        D2D1::PixelFormat(DXGI_FORMAT_UNKNOWN, D2D1_ALPHA_MODE_PREMULTIPLIED),
        dpiX,
        dpiY);

// Create a Direct2D render target that can draw into the surface in the swap chain

hr = m_pD2DFactory->CreateDxgiSurfaceRenderTarget(
    pBackBuffer,
    &props,
    &m_pBackBufferRT);

レンダーターゲットを使用してグラデーションの背景を描画します。

// Swap chain will tell us how big the back buffer is
DXGI_SWAP_CHAIN_DESC swapDesc;
hr = m_pSwapChain->GetDesc(&swapDesc);

if (SUCCEEDED(hr))
{
    // Draw a gradient background.
    if (m_pBackBufferRT)
    {
        D2D1_SIZE_F targetSize = m_pBackBufferRT->GetSize();

        m_pBackBufferRT->BeginDraw();

        m_pBackBufferGradientBrush->SetTransform(
            D2D1::Matrix3x2F::Scale(targetSize)
            );

        D2D1_RECT_F rect = D2D1::RectF(
            0.0f,
            0.0f,
            targetSize.width,
            targetSize.height
            );

        m_pBackBufferRT->FillRectangle(&rect, m_pBackBufferGradientBrush);

        hr = m_pBackBufferRT->EndDraw();
    }
...

このサンプルではコードを省略します。

Direct2D コンテンツをテクスチャとして使用する

Direct3D で Direct2D コンテンツを使用するもう 1 つの方法は、Direct2D を使用して 2-D テクスチャを生成し、そのテクスチャを 3-D モデルに適用することです。これを行うには、 ID3D10Texture2D を作成し、テクスチャから DXGI サーフェスを取得し、そのサーフェスを使用して DXGI サーフェスレンダーターゲットを作成します。 ID3D10Texture2D サーフェスでは、D3D10_BIND_RENDER_TARGETバインドフラグを使用し、DXGI サーフェスレンダーターゲットでサポートされている DXGI 形式を使用する必要があります。サポートされている DXGI 形式の一覧については、「サポートされているピクセル形式とアルファモード」を参照してください。

例: Direct2D コンテンツをテクスチャとして使用する

次の例では、2-D テクスチャ ( ID3D10Texture2D で表される) にレンダリングする DXGI サーフェスレンダーターゲットを作成する方法を示します。

まず、Direct3D デバイスを使用して 2-D テクスチャを作成します。テクスチャでは 、D3D10_BIND_RENDER_TARGET と D3D10_BIND_SHADER_RESOURCE バインドフラグが使用され、Direct2D でサポートされている DXGI 形式の 1 つである DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM DXGI 形式が使用されます。

// Allocate an offscreen D3D surface for D2D to render our 2D content into
D3D10_TEXTURE2D_DESC texDesc;
texDesc.ArraySize = 1;
texDesc.BindFlags = D3D10_BIND_RENDER_TARGET | D3D10_BIND_SHADER_RESOURCE;
texDesc.CPUAccessFlags = 0;
texDesc.Format = DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM;
texDesc.Height = 512;
texDesc.Width = 512;
texDesc.MipLevels = 1;
texDesc.MiscFlags = 0;
texDesc.SampleDesc.Count = 1;
texDesc.SampleDesc.Quality = 0;
texDesc.Usage = D3D10_USAGE_DEFAULT;

hr = m_pDevice->CreateTexture2D(&texDesc, NULL, &m_pOffscreenTexture);

テクスチャを使用して DXGI サーフェスを取得します。

IDXGISurface *pDxgiSurface = NULL;

hr = m_pOffscreenTexture->QueryInterface(&pDxgiSurface);

CreateDxgiSurfaceRenderTarget メソッドでサーフェスを使用して、Direct2D レンダーターゲットを取得します。

if (SUCCEEDED(hr))
{
    // Create a D2D render target that can draw into our offscreen D3D
    // surface. Given that we use a constant size for the texture, we
    // fix the DPI at 96.
    D2D1_RENDER_TARGET_PROPERTIES props =
        D2D1::RenderTargetProperties(
            D2D1_RENDER_TARGET_TYPE_DEFAULT,
            D2D1::PixelFormat(DXGI_FORMAT_UNKNOWN, D2D1_ALPHA_MODE_PREMULTIPLIED),
            96,
            96);

    hr = m_pD2DFactory->CreateDxgiSurfaceRenderTarget(
            pDxgiSurface,
            &props,
            &m_pRenderTarget);
}

Direct2D レンダーターゲットを取得し、Direct3D テクスチャに関連付けたので、レンダーターゲットを使用してそのテクスチャに Direct2D コンテンツを描画し、そのテクスチャを Direct3D プリミティブに適用できます。

このサンプルではコードを省略します。

DXGI サーフェスレンダーターゲットのサイズ変更

DXGI サーフェスレンダーターゲットでは 、ID2D1RenderTarget::Resize メソッドはサポートされていません。 DXGI サーフェスレンダーターゲットのサイズを変更するには、アプリケーションがそれを解放して再作成する必要があります。

この操作によって、パフォーマンスの問題が発生する可能性があります。レンダーターゲットは、レンダーターゲットの DXGI サーフェスに関連付けられている ID3D10Device1 への参照を保持する最後のアクティブな Direct2D リソースである可能性があります。アプリケーションがレンダーターゲットを解放し、 ID3D10Device1 参照が破棄された場合は、新しい参照を再作成する必要があります。

レンダリングターゲットを再作成するときに、レンダーターゲットによって作成された Direct2D リソースを少なくとも 1 つ保持することで、このコストの高い可能性がある操作を回避できます。このアプローチに適した Direct2D リソースを次に示します。

ID2D1Bitmap ( ID2D1BitmapBrush によって間接的に保持される可能性があります)
ID2D1Layer
ID2D1Mesh

この方法に対応するには、サイズ変更メソッドで Direct3D デバイスが使用可能かどうかをテストする必要があります。使用可能な場合は、DXGI サーフェスレンダーターゲットを解放して再作成しますが、以前に作成したすべてのリソースを保持し、再利用します。これは、「リソースの概要」で説明されているように、両方のレンダーターゲットが同じ Direct3D デバイスに関連付けられている場合、2 つのレンダーターゲットによって作成されたリソースに互換性があるためです。

サポートされているピクセル形式とアルファモード
CreateDxgiSurfaceRenderTarget
Windows DirectX グラフィックス

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Direct2D と Direct3D の相互運用性に関する概要

前提条件

サポートされている Direct3D バージョン

DXGI による相互運用性

DXGI サーフェスレンダーターゲットを使用して Direct3D サーフェスに書き込む

DXGI サーフェスの作成

スワップチェーンバッファーへの Direct2D コンテンツの書き込み

例: 2-D 背景を描画する

Direct2D コンテンツをテクスチャとして使用する

例: Direct2D コンテンツをテクスチャとして使用する

DXGI サーフェスレンダーターゲットのサイズ変更

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その他のリソース

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Direct2D と Direct3D の相互運用性に関する概要

前提条件

サポートされている Direct3D バージョン

DXGI による相互運用性

DXGI サーフェス レンダー ターゲットを使用して Direct3D サーフェスに書き込む

DXGI サーフェスの作成

スワップ チェーン バッファーへの Direct2D コンテンツの書き込み

例: 2-D 背景を描画する

Direct2D コンテンツをテクスチャとして使用する

例: Direct2D コンテンツをテクスチャとして使用する

DXGI サーフェス レンダー ターゲットのサイズ変更

関連トピック

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その他のリソース

DXGI サーフェスレンダーターゲットを使用して Direct3D サーフェスに書き込む

スワップチェーンバッファーへの Direct2D コンテンツの書き込み

DXGI サーフェスレンダーターゲットのサイズ変更