window显示驱动开发—XR 格式的强制转换功能

DXGI_FORMAT_R10G10B10_XR_BIAS_A2_UNORM格式是DXGI_FORMAT_R10G10B10A2_TYPELESS系列的成员。 因此，应用程序可以通过 API 级别的“视图”概念将DXGI_FORMAT_R10G10B10_XR_BIAS_A2_UNORM格式强制转换为该系列的任何其他成员。 此过程是应用程序呈现到资源的预期方式。 具体而言，Direct3D 运行时只能通过驱动程序的 BltDXGI 函数) 格式XR_BIAS的资源扫描和复制 (。 因此，为了呈现到资源，应用程序通常会创建格式DXGI_FORMAT_R10G10B10A2_UNORM

1. 格式家族与视图转换

(1) TYPELESS 系列成员
所属家族:

• DXGI_FORMAT_R10G10B10A2_TYPELESS 是基础格式，衍生成员包括：
• DXGI_FORMAT_R10G10B10A2_UNORM
• DXGI_FORMAT_R10G10B10A2_UINT
• DXGI_FORMAT_R10G10B10_XR_BIAS_A2_UNORM (XR_BIAS 变体)

视图转换规则:
应用程序可通过创建 不同类型的视图，将同一 TYPELESS 资源解释为不同格式：

// 创建 TYPELESS 资源
D3D11_TEXTURE2D_DESC desc = {
    .Format = DXGI_FORMAT_R10G10B10A2_TYPELESS,
    .BindFlags = D3D11_BIND_RENDER_TARGET | D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE,
    // ...
};
ID3D11Texture2D* pTexture;
device->CreateTexture2D(&desc, nullptr, &pTexture);

// 创建 UNORM 渲染目标视图（用于渲染）
ID3D11RenderTargetView* pRTV;
D3D11_RTV_DIMENSION rtvDesc = {
    .Format = DXGI_FORMAT_R10G10B10A2_UNORM,
    .ViewDimension = D3D11_RTV_DIMENSION_TEXTURE2D
};
device->CreateRenderTargetView(pTexture, &rtvDesc, &pRTV);

// 创建 XR_BIAS 着色器资源视图（用于扫描输出）
ID3D11ShaderResourceView* pSRV_XR;
D3D11_SRV_DIMENSION srvDesc = {
    .Format = DXGI_FORMAT_R10G10B10_XR_BIAS_A2_UNORM,
    .ViewDimension = D3D11_SRV_DIMENSION_TEXTURE2D
};
device->CreateShaderResourceView(pTexture, &srvDesc, &pSRV_XR);

(2) 转换限制

• 仅限 API 层: 视图转换是逻辑行为，不触发实际数据拷贝，依赖硬件支持格式兼容性。
• Alpha 通道处理:XR_BIAS 的 2 位 Alpha 与其他成员格式的 Alpha 位域布局一致，无需特殊处理。

2. 呈现到资源的完整工作流

(1) 标准渲染路径

sequenceDiagram
    participant App as 应用程序
    participant Runtime as Direct3D 运行时
    participant Driver as 显示驱动
    App->>Runtime: 1. 创建 TYPELESS 资源
    App->>Runtime: 2. 创建 UNORM RTV
    App->>Runtime: 3. 渲染到 UNORM RTV
    App->>Runtime: 4. 创建 XR_BIAS SRV
    Runtime->>Driver: 5. 调用 BltDXGI (UNORM → XR_BIAS)
    Driver->>Hardware: 6. 执行格式转换 + 偏差处理
    Hardware->>Display: 7. 扫描输出

(2) 关键步骤详解
资源创建:
使用 DXGI_FORMAT_R10G10B10A2_TYPELESS 分配内存，确保支持后续视图转换。

渲染阶段:

• 绑定 DXGI_FORMAT_R10G10B10A2_UNORM 视图到渲染管线。
• 着色器输出 无偏差 的 UNORM 值 ([0, 1] 范围)。

扫描输出准备:通过 BltDXGI 将 UNORM 数据转换为 XR_BIAS 格式：

驱动责任: 应用 (value + 0.5) * 512 公式并处理 Alpha 量化。

显示提交:硬件直接读取转换后的 XR_BIAS 数据，应用内置偏差缩放后输出到屏幕。

3. 驱动层实现要求

(1) BltDXGI 处理逻辑

// 驱动伪代码：UNORM → XR_BIAS 转换
HRESULT BltDXGI(DXGI_DDI_ARG_BLT* pBltData) {
    // 检查是否为 XR_BIAS 目标
    if (pBltData->hDstResource.Format == D3DDDIFMT_A2B10G10R10_XR_BIAS) {
        // 执行格式转换
        for (each pixel) {
            // 读取源 UNORM 值 (R10G10B10A2)
            uint32_t src = ReadPixel(pBltData->hSrcResource, x, y);
            
            // 提取并转换 RGB 通道
            float r = ((src >> 20) & 0x3FF) / 1023.0f;
            float g = ((src >> 10) & 0x3FF) / 1023.0f;
            float b = (src & 0x3FF) / 1023.0f;
            
            // 应用 XR_BIAS 公式
            uint32_t dstR = (uint32_t)((r + 0.5f) * 512.0f);
            uint32_t dstG = (uint32_t)((g + 0.5f) * 512.0f);
            uint32_t dstB = (uint32_t)((b + 0.5f) * 512.0f);
            
            // 保留原始 2-bit Alpha
            uint32_t alpha = (src >> 30) & 0x3;
            
            // 打包为目标格式
            uint32_t dstPixel = (alpha << 30) | (dstR << 20) | (dstG << 10) | dstB;
            WritePixel(pBltData->hDstResource, x, y, dstPixel);
        }
    }
    return S_OK;
}

(2) 硬件加速支持

• 固定功能单元:高性能 GPU 通常提供硬件块加速偏差计算和格式打包（如 NVIDIA 的 P2S 指令）。
• 驱动上报能力:通过 DXGK_DRIVERCAPS::FormatConversion 声明支持的转换类型。

4. 开发注意事项

(1) 性能优化

• 避免频繁转换: 尽量在 UNORM 空间完成渲染，减少 BltDXGI 调用次数。
• 资源复用: 对多次 Present 的场景，复用已转换的 XR_BIAS 资源。

(2) 错误处理

// 检查视图转换支持
D3D11_FEATURE_DATA_FORMAT_SUPPORT support = {
    .InFormat = DXGI_FORMAT_R10G10B10A2_TYPELESS,
    .OutFormat = DXGI_FORMAT_R10G10B10_XR_BIAS_A2_UNORM
};
if (FAILED(device->CheckFeatureSupport(D3D11_FEATURE_FORMAT_SUPPORT, &support, sizeof(support)))) {
    // 回退到非 XR_BIAS 路径
}

(3) 调试技巧
PIX 捕获: 验证 BltDXGI 调用前后的像素值是否符合偏差公式。

驱动日志: 启用 ETW 日志追踪格式转换过程（参考 Microsoft-Windows-D3D11 事件）。

5. 典型应用场景

(1) HDR 游戏渲染

// 游戏引擎中的 HDR 输出流程
void RenderHDRFrame() {
    // 1. 渲染到 UNORM RTV
    context->OMSetRenderTargets(1, &pUNORM_RTV, nullptr);
    DrawScene();

    // 2. 转换到 XR_BIAS 并 Present
    context->CopyResource(pXR_BIAS_Texture, pUNORM_Texture);
    swapChain->Present(0, DXGI_PRESENT_ALLOW_TEARING);
}

(2) 专业视频处理
优势: 利用 XR_BIAS 的扩展动态范围保留高亮度细节。

工作流:

总结

通过 TYPELESS 资源视图转换 和 驱动层 BltDXGI 处理，DXGI_FORMAT_R10G10B10_XR_BIAS_A2_UNORM 实现了高效的 HDR 渲染到显示流程。开发者应：

• 遵循 UNORM → XR_BIAS 的转换路径，确保数据一致性。
• 验证驱动支持，特别是硬件加速能力。
• 监控性能热点，优化 BltDXGI 调用频率