c# - 快速多窗口渲染

Question

数周以来，我一直在为 C# 天搜索和测试不同类型的渲染库。到目前为止，我还没有找到一个在多窗口渲染设置上运行良好的库。要求是能够在 12 个以上的监视器设置(财务图表)上运行该程序，而不会在快速计算机上出现延迟。每个窗口每秒需要更新多次。在执行此操作时，CPU 需要执行大量密集且时间紧迫的任务，因此必须将部分负担转移到 GPU 上。这就是硬件渲染介入的地方，换句话说就是 DirectX 或 OpenGL。

我尝试过使用 GDI+ 和 Windows 窗体，发现它对我的需要来说太慢了。我已经通过 OpenTK(在 Windows 窗体控件上)尝试了 OpenGL，这看起来相当快(我仍然有一些测试要运行)但是很难正常工作(很难找到/编程好的文本渲染库)。最近我通过 SharpDX 尝试使用 Windows 窗体的 DirectX9、DirectX10 和 Direct2D。我为每个窗口尝试了一个单独的设备和一个设备/多个交换链方法。所有这些导致在多个窗口上的性能非常差。例如，如果我将目标 FPS 设置为 20 并在不同的显示器上打开 4 个全屏窗口，整个操作系统开始非常滞后。渲染只是将屏幕清除为黑色，不渲染图元。这个测试的CPU使用率大约是0%，GPU使用率大约是10%，我不明白这里的瓶颈是什么？我的开发计算机速度非常快，i7 2700k、AMD HD7900、16GB 内存，因此测试绝对应该在这台计算机上运行。

相比之下，我在 C++/Win32 API 一个设备/多个交换链上做了一些 DirectX9 测试，我可以打开 100 个窗口，这些窗口遍布 4 显示器工作区(上面有 3D 茶壶在旋转)，并且仍然有完全可靠的操作系统(当然，在渲染窗口上 fps 下降到 5 左右，这是我期望同时运行 100 个渲染的结果)。

有谁知道在 C# 上进行多窗口渲染的任何好方法，或者我是否被迫用 C++ 重写我的程序以获得该性能(主要痛苦)？我想在我走 C++ 路线之前我给了 OpenGL 另一个镜头。我会在这里报告任何发现。

引用测试方法:

对于 C# DirectX 单设备多交换链测试，我使用了这个优秀答案中的方法: Display Different images per monitor directX 10

Direct3D10版本:

我这样创建了 d3d10device 和 DXGIFactory:

D3DDev = new SharpDX.Direct3D10.Device(SharpDX.Direct3D10.DriverType.Hardware,
            SharpDX.Direct3D10.DeviceCreationFlags.None);
DXGIFac = new SharpDX.DXGI.Factory();

然后像这样初始化渲染窗口:

var scd = new SwapChainDescription();
scd.BufferCount = 1;
scd.ModeDescription = new ModeDescription(control.Width, control.Height,
      new Rational(60, 1), Format.R8G8B8A8_UNorm);
scd.IsWindowed = true;
scd.OutputHandle = control.Handle;
scd.SampleDescription = new SampleDescription(1, 0);
scd.SwapEffect = SwapEffect.Discard;
scd.Usage = Usage.RenderTargetOutput;

SC = new SwapChain(Parent.DXGIFac, Parent.D3DDev, scd);

var backBuffer = Texture2D.FromSwapChain<Texture2D>(SC, 0);
_rt = new RenderTargetView(Parent.D3DDev, backBuffer);

在每次渲染迭代时执行的绘图命令很简单:

Parent.D3DDev.ClearRenderTargetView(_rt, new Color4(0, 0, 0, 0));
SC.Present(0, SharpDX.DXGI.PresentFlags.None);

DirectX9 版本非常相似:

设备初始化:

PresentParameters par = new PresentParameters();
par.PresentationInterval = PresentInterval.Immediate;
par.Windowed = true;
par.SwapEffect = SharpDX.Direct3D9.SwapEffect.Discard;
par.PresentationInterval = PresentInterval.Immediate;
par.AutoDepthStencilFormat = SharpDX.Direct3D9.Format.D16;
par.EnableAutoDepthStencil = true;
par.BackBufferFormat = SharpDX.Direct3D9.Format.X8R8G8B8;

// firsthandle is the handle of first rendering window
D3DDev = new SharpDX.Direct3D9.Device(new Direct3D(), 0, DeviceType.Hardware, firsthandle,
    CreateFlags.SoftwareVertexProcessing, par);

渲染窗口初始化:

if (parent.D3DDev.SwapChainCount == 0)
{
    SC = parent.D3DDev.GetSwapChain(0);
}
else
{
    PresentParameters pp = new PresentParameters();
    pp.Windowed = true;
    pp.SwapEffect = SharpDX.Direct3D9.SwapEffect.Discard;
    pp.BackBufferFormat = SharpDX.Direct3D9.Format.X8R8G8B8;
    pp.EnableAutoDepthStencil = true;
    pp.AutoDepthStencilFormat = SharpDX.Direct3D9.Format.D16;
    pp.PresentationInterval = PresentInterval.Immediate;

    SC = new SharpDX.Direct3D9.SwapChain(parent.D3DDev, pp);
}

绘制循环代码:

SharpDX.Direct3D9.Surface bb = SC.GetBackBuffer(0);
Parent.D3DDev.SetRenderTarget(0, bb);

Parent.D3DDev.Clear(ClearFlags.Target, Color.Black, 1f, 0);
SC.Present(Present.None, new SharpDX.Rectangle(), new SharpDX.Rectangle(), HWND);
bb.Dispose();

这里有多个交换链和一个设备代码的 C++ DirectX9/Win32 API 测试:

[C++] DirectX9 Multi-window test - Pastebin.com

它是 Kevin Harris 的优秀示例代码的修改版本。

编辑:

澄清一下，我的主要问题不是在进行多窗口渲染时出现低帧率，而是所有操作系统功能(窗口动画、拖放滚动等)造成的一般延迟。

Answer 1

这里只谈 DirectX，但我记得我们曾经遇到过同样的问题(一台 PC 有 5 个显卡和 9 个屏幕)。

很多时候全屏切换似乎想要在显示器上启用垂直同步，并且由于 Present 不能线程化，垂直同步的屏幕越多，您的下降就越高(因为您将等待 0 到 16 毫秒) ) 对于每个当前调用。

在我们的案例中，我们的解决方案是将窗口创建为最大化并删除边框，这并不理想，但从 10 fps 绘制矩形回到标准速度 (60)。

如果您需要代码示例，请告诉我，我会准备一个。

同样只是为了测试，我使用 c#/slimdx/dx11 在我的引擎上创建了 30 个窗口，渲染一个具有基本着色的球体，仍然超过 40 fps。