window 显示驱动开发-DirectX VA 2.0 的视频解码加速

主题概述

本项目讨论使用 DirectX Video Acceleration (DXVA) 2.0 实现视频解码加速功能。以下是主要讨论内容：

1. 提供视频解码功能

DXVA 2.0 提供硬件加速的视频解码功能，支持多种视频格式如H.264, VC-1, MPEG-2等。关键特性包括：

• 利用GPU进行解码，减轻CPU负担
• 支持部分解码和完全解码模式
• 提供统一的接口访问不同硬件厂商的解码能力

2. 创建视频解码设备

创建视频解码设备的步骤：

• 查询图形设备是否支持DXVA 2.0
• 创建DXVA 2.0设备接口
• 配置解码器配置(GUID)
• 验证设备能力是否满足解码需求

3. 创建压缩缓冲区和解码渲染器目标

实现流程：

压缩缓冲区：存储压缩的视频数据流

• 使用IDirectXVideoDecoder接口管理
• 分配足够大小的缓冲区存储压缩帧数据

解码渲染器目标：存储解码后的视频帧

• 通常使用Direct3D表面作为渲染目标
• 配置适当的像素格式和分辨率
• 管理解码后的帧供后续处理或显示使用

实现注意事项

• 需要正确处理不同视频格式的配置参数
• 管理好解码表面和显示表面的生命周期
• 处理硬件加速不可用时的回退方案
• 考虑多线程环境下的同步问题

四、核心功能实现

1. 视频解码功能架构
DXVA 2.0提供完整的硬件加速视频解码管线，支持包括H.264/AVC、H.265/HEVC、VC-1和MPEG-2在内的多种主流视频格式。其功能实现包含三个关键层次：

• 硬件抽象层：通过统一的API接口屏蔽不同GPU厂商的实现差异
• 解码控制层：管理解码流程、帧序和时间戳处理
• 内存管理层：高效处理压缩数据和解码帧的存储与传递

特别值得注意的是，DXVA 2.0支持两种工作模式：

• 完全解码模式：整个解码流程由GPU完成
• 部分解码模式：仅将计算密集型任务（如运动补偿、反变换）交由GPU处理

五. 视频解码设备创建流程

创建高效的视频解码设备需要遵循严格的初始化流程：

设备能力检测：

• 通过Direct3D9Ex或Direct3D11的CheckDeviceFormat方法检测硬件支持
• 查询DXVA2_VideoDecoderGetGuidCount获取支持的解码器GUID列表
• 使用DXVA2_VideoDecoderGetDeviceGuid验证具体解码能力

设备接口初始化：

IDirectXVideoDecoderService* pDecoderService = nullptr;
DXVA2CreateVideoService(pD3DDevice, IID_IDirectXVideoDecoderService, (void**)&pDecoderService);

解码器配置：

• 根据视频流特性选择适当的解码配置(DXVA2_ConfigPictureDecode)
• 设置渲染目标格式和分辨率参数
• 配置最大参考帧数量等关键参数

解码器实例创建：

IDirectXVideoDecoder* pDecoder = nullptr;
pDecoderService->CreateVideoDecoder(decoderGuid, &decodeDesc, &config, surfaces, numSurfaces, &pDecoder);

六. 内存资源管理

压缩缓冲区设计
压缩缓冲区作为解码流水线的输入环节，需要特别优化：

• 采用环形缓冲区结构实现连续视频流的无缝处理
• 建议缓冲区大小至少能容纳3-5个关键帧数据
• 实现智能预取机制避免解码器等待数据

解码渲染目标配置
解码后的帧存储需要考虑以下关键因素：

表面分配策略：

• 使用DXVA2_VideoProcessorRenderTarget创建渲染目标
• 分配足够数量的表面(通常6-8个)处理参考帧和显示帧
• 采用池化管理减少内存分配开销

格式优化：

D3DFORMAT renderTargetFormat = (useNV12) ? (D3DFMT_NV12) : (D3DFMT_YUY2);
DXVA2_VideoDesc videoDesc = { 
    /* 配置视频宽度、高度、格式等参数 */ 
};

内存布局：

1. 考虑GPU访问模式优化内存布局
2. 对UMA架构设备采用线性布局
3. 对离散GPU采用平铺内存布局提升访问效率