Direct2D デバイスコンテキストを使用してレンダリングする方法

[アーティクル]
07/18/2024

このトピックでは、Windows 8 で Direct2D デバイスコンテキストを作成する方法について説明します。この情報は、Direct2D を使用して Windows ストアアプリまたはデスクトップアプリを開発する場合に適用されます。このトピックでは、Direct2D デバイスコンテキストオブジェクトの目的、そのオブジェクトの作成方法、および Direct2D プリミティブとイメージのレンダリングと表示に関するステップバイステップガイドについて説明します。また、レンダーターゲットの切り替えと、アプリへの効果の追加についても説明します。

Direct2D デバイスとは
Direct2D デバイスコンテキストとは
Windows 8 での Direct2D を使用したレンダリング
デバイスコンテキストを使用してレンダリングする理由
Direct2D デバイスコンテキストをレンダリング用に作成する方法
ターゲットの選択
レンダリングと表示の方法

Direct2D デバイスとは

Direct2D デバイスコンテキストを作成するには、Direct2D デバイスと Direct3D デバイスが必要です。 Direct2D デバイス (ID2D1Device インターフェイスポインターを公開) は、ディスプレイアダプターを表します。 Direct3D デバイス (ID3D11Device インターフェイスポインターを公開) は、Direct2D デバイスに関連付けられています。各アプリには 1 つの Direct2D デバイスが必要ですが、複数のデバイスがあってもかまいません。

Direct2D デバイスコンテキストとは

Direct2D デバイスコンテキスト (ID2D1DeviceContext インターフェイスポインターを公開) は、ターゲットにレンダリングするために使用する状態バッファーとコマンドバッファーのセットを表します。デバイスコンテキストでメソッドを呼び出してパイプラインの状態を設定し、デバイスが所有するリソースを使用してレンダリングコマンドを生成できます。

Windows 8 での Direct2D を使用したレンダリング

Windows 7 以前では、ID2D1HwndRenderTarget または別のレンダーターゲットインターフェイスを使用して、ウィンドウまたはサーフェスにレンダリングします。 Windows 8 以降では windows ストアアプリでは動作しないため、ID2D1HwndRenderTarget などのインターフェイスに依存するメソッドを使用してレンダリングすることはお勧めしません。 デバイスコンテキストを使用してデスクトップアプリを作成し、デバイスコンテキストの追加機能を引き続き利用する場合は、Hwnd にレンダリングできます。ただし、デバイスコンテキストは、 Direct2D を使用して Windows ストアアプリにコンテンツをレンダリングするために必要となります。

デバイスコンテキストを使用してレンダリングする理由

Windows ストアアプリ用にレンダリングできます。
レンダーターゲットは、レンダリングの前後でいつでも変更できます。デバイスコンテキストは、描画メソッドの呼び出しが順番に実行されることを保証し、レンダリングターゲットを切り替えるときにそれらを適用します。
デバイスコンテキストで複数の種類のウィンドウを使用できます。 デバイスコンテキストとDXGI スワップチェーンを使用して、Windows::UI::Core::CoreWindow または Windows::UI::XAML::SwapChainBackgroundPanel に直接レンダリングできます。
Direct2D デバイスコンテキストを使用して Direct2D 効果を作成しイメージ効果または効果グラフの出力をレンダーターゲットにレンダリングできます。
複数のデバイスコンテキストを持つことができます。スレッドアプリのパフォーマンスを向上させるのに役立ちます。詳細については、「マルチスレッド Direct2D アプリ」を参照してください。
デバイスコンテキストは Direct3D と密接に相互運用され、Direct3D オプションへのアクセスが増えます。

Direct2D デバイスコンテキストをレンダリング用に作成する方法

このコードは、Direct3D11 デバイスの作成、関連付けられている DXGI デバイスの取得、Direct2D デバイスの作成、最後にレンダリング用の Direct2D デバイスコンテキスト を作成する方法を示します。

このコードで使用されるメソッド呼び出しとインターフェイスの図を次に示します。

direct2d および direct3d デバイスとデバイスコンテキストの図。

Note

このコードでは、既に ID2D1Factory1 オブジェクトがあることを前提としています。詳細については、「ID2D1Factory リファレンスページ」を参照してください。

    // This flag adds support for surfaces with a different color channel ordering than the API default.
    // You need it for compatibility with Direct2D.
    UINT creationFlags = D3D11_CREATE_DEVICE_BGRA_SUPPORT;
    
    // This array defines the set of DirectX hardware feature levels this app  supports.
    // The ordering is important and you should  preserve it.
    // Don't forget to declare your app's minimum required feature level in its
    // description.  All apps are assumed to support 9.1 unless otherwise stated.
    D3D_FEATURE_LEVEL featureLevels[] = 
    {
        D3D_FEATURE_LEVEL_11_1,
        D3D_FEATURE_LEVEL_11_0,
        D3D_FEATURE_LEVEL_10_1,
        D3D_FEATURE_LEVEL_10_0,
        D3D_FEATURE_LEVEL_9_3,
        D3D_FEATURE_LEVEL_9_2,
        D3D_FEATURE_LEVEL_9_1
    };

    // Create the DX11 API device object, and get a corresponding context.
    ComPtr<ID3D11Device> device;
    ComPtr<ID3D11DeviceContext> context;

    DX::ThrowIfFailed(
        D3D11CreateDevice(
            nullptr,                    // specify null to use the default adapter
            D3D_DRIVER_TYPE_HARDWARE,
            0,                          
            creationFlags,              // optionally set debug and Direct2D compatibility flags
            featureLevels,              // list of feature levels this app can support
            ARRAYSIZE(featureLevels),   // number of possible feature levels
            D3D11_SDK_VERSION,          
            &device,                    // returns the Direct3D device created
            &m_featureLevel,            // returns feature level of device created
            &context                    // returns the device immediate context
            )
        );

    ComPtr<IDXGIDevice> dxgiDevice;
    // Obtain the underlying DXGI device of the Direct3D11 device.
    DX::ThrowIfFailed(
        device.As(&dxgiDevice)
        );

    // Obtain the Direct2D device for 2-D rendering.
    DX::ThrowIfFailed(
        m_d2dFactory->CreateDevice(dxgiDevice.Get(), &m_d2dDevice)
        );

    // Get Direct2D device's corresponding device context object.
    DX::ThrowIfFailed(
        m_d2dDevice->CreateDeviceContext(
            D2D1_DEVICE_CONTEXT_OPTIONS_NONE,
            &m_d2dContext
            )
        );

前のコードサンプルの手順を見てみましょう。

デバイスコンテキストを作成するために必要な ID3D11Device インターフェイスポインターを取得します。
- 作成フラグを宣言して、BGRA サポート用に Direct3D デバイスを設定します。 Direct2D には BGRA の色順が必要です。
- アプリでサポートされる機能レベルのセットを表す D3D_FEATURE_LEVEL エントリの配列を宣言します。
  
  Note
  
  Direct3D は、ホストシステムでサポートされている機能レベルが見つかるまで、リストを検索します。
- D3D11CreateDevice 関数を使用して ID3D11Device オブジェクトを作成します。この関数は ID3D11DeviceContext オブジェクトも返しますが、この例ではそのオブジェクトは必要ありません。
DXGI デバイス インターフェイスについて、Direct3D 11 デバイスに対してクエリを実行します。
ID2D1Device オブジェクトを作成するには、ID2D1Factory::CreateDevice メソッドを呼び出し、IDXGIDevice オブジェクトを渡します。
ID2D1Device::CreateDeviceContext メソッドを使用して、ID2D1DeviceContext ポインターを作成します。

ターゲットの選択

次のコードは、ウィンドウバックバッファーの 2 次元 Direct3D テクスチャを取得し、Direct2D デバイスコンテキストがレンダリングされるこのテクスチャにリンクするビットマップターゲットを作成する方法を示します。

        // Allocate a descriptor.
        DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 swapChainDesc = {0};
        swapChainDesc.Width = 0;                           // use automatic sizing
        swapChainDesc.Height = 0;
        swapChainDesc.Format = DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM; // this is the most common swapchain format
        swapChainDesc.Stereo = false; 
        swapChainDesc.SampleDesc.Count = 1;                // don't use multi-sampling
        swapChainDesc.SampleDesc.Quality = 0;
        swapChainDesc.BufferUsage = DXGI_USAGE_RENDER_TARGET_OUTPUT;
        swapChainDesc.BufferCount = 2;                     // use double buffering to enable flip
        swapChainDesc.Scaling = DXGI_SCALING_NONE;
        swapChainDesc.SwapEffect = DXGI_SWAP_EFFECT_FLIP_SEQUENTIAL; // all apps must use this SwapEffect
        swapChainDesc.Flags = 0;

        // Identify the physical adapter (GPU or card) this device is runs on.
        ComPtr<IDXGIAdapter> dxgiAdapter;
        DX::ThrowIfFailed(
            dxgiDevice->GetAdapter(&dxgiAdapter)
            );

        // Get the factory object that created the DXGI device.
        ComPtr<IDXGIFactory2> dxgiFactory;
        DX::ThrowIfFailed(
            dxgiAdapter->GetParent(IID_PPV_ARGS(&dxgiFactory))
            );

        // Get the final swap chain for this window from the DXGI factory.
        DX::ThrowIfFailed(
            dxgiFactory->CreateSwapChainForCoreWindow(
                device.Get(),
                reinterpret_cast<IUnknown*>(m_window),
                &swapChainDesc,
                nullptr,    // allow on all displays
                &m_swapChain
                )
            );

        // Ensure that DXGI doesn't queue more than one frame at a time.
        DX::ThrowIfFailed(
            dxgiDevice->SetMaximumFrameLatency(1)
            );

    // Get the backbuffer for this window which is be the final 3D render target.
    ComPtr<ID3D11Texture2D> backBuffer;
    DX::ThrowIfFailed(
        m_swapChain->GetBuffer(0, IID_PPV_ARGS(&backBuffer))
        );

    // Now we set up the Direct2D render target bitmap linked to the swapchain. 
    // Whenever we render to this bitmap, it is directly rendered to the 
    // swap chain associated with the window.
    D2D1_BITMAP_PROPERTIES1 bitmapProperties = 
        BitmapProperties1(
            D2D1_BITMAP_OPTIONS_TARGET | D2D1_BITMAP_OPTIONS_CANNOT_DRAW,
            PixelFormat(DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM, D2D1_ALPHA_MODE_IGNORE),
            m_dpi,
            m_dpi
            );

    // Direct2D needs the dxgi version of the backbuffer surface pointer.
    ComPtr<IDXGISurface> dxgiBackBuffer;
    DX::ThrowIfFailed(
        m_swapChain->GetBuffer(0, IID_PPV_ARGS(&dxgiBackBuffer))
        );

    // Get a D2D surface from the DXGI back buffer to use as the D2D render target.
    DX::ThrowIfFailed(
        m_d2dContext->CreateBitmapFromDxgiSurface(
            dxgiBackBuffer.Get(),
            &bitmapProperties,
            &m_d2dTargetBitmap
            )
        );

    // Now we can set the Direct2D render target.
    m_d2dContext->SetTarget(m_d2dTargetBitmap.Get());

前のコードサンプルの手順を見てみましょう。

DXGI_SWAP_CHAIN_DESC1 構造体を割り当て、スワップチェーンの設定を定義します。

これらの設定は、Windows ストアアプリが使用できるスワップチェーンを作成する方法の例を示しています。
Direct3D デバイスおよび DXGI デバイスが実行されているアダプターを取得し、それらに関連付けられている IDXGIFactory オブジェクトを取得します。この DXGI ファクトリを使用して、スワップチェーンが同じアダプターに作成されるようにする必要があります。
IDXGIFactory2::CreateSwapChainForCoreWindow メソッドを呼び出して、スワップチェーンを作成します。 Windows ストアアプリのメインウィンドウには、Windows::UI::CoreWindow クラスを使用します。

電力消費量を最小限に抑えるには、フレームの最大待機時間を 1 に設定します。

Windows ストアアプリで Direct2D コンテンツをレンダリングする場合は、CreateSwapChainForComposition メソッドを参照してください。
スワップチェーンからバックバッファーを取得します。バックバッファーは、スワップチェーンによって割り当てられた ID3D11Texture2D インターフェイスを公開します
D2D1_BITMAP_PROPERTIES1 構造体を宣言し、プロパティ値を設定します。ピクセル形式を BGRA に設定します。これは、Direct3D デバイス および DXGI デバイス を使用する形式であるためです。
Direct2D に渡す IDXGISurface としてバックバッファーを取得します。 Direct2D では、ID3D11Texture2D を直接受け入れられません。

ID2D1DeviceContext::CreateBitmapFromDxgiSurface メソッドを使用して、バックバッファーから ID2D1Bitmap オブジェクトを作成します。
これで、Direct2D ビットマップがバックバッファーにリンクされます。 Direct2D デバイスコンテキストのターゲットを bitmap に設定します。

レンダリングと表示の方法

これでターゲットビットマップが作成されたので、Direct2D デバイスコンテキストを使用してプリミティブ、イメージ、画像効果、テキストを描画できます。次のコードは、四角形を描画する方法を示しています。

ComPtr<ID2D1SolidColorBrush> pBlackBrush;
DX::ThrowIfFailed(
   m_d2dContext->CreateSolidColorBrush(
        D2D1::ColorF(D2D1::ColorF::Black),
        &pBlackBrush
        )
);

m_d2dContext->BeginDraw();

m_d2dContext->DrawRectangle(
    D2D1::RectF(
        rc.left + 100.0f,
        rc.top + 100.0f,
        rc.right - 100.0f,
        rc.bottom - 100.0f),
        pBlackBrush);

DX::ThrowIfFailed(
    m_d2dContext->EndDraw()
);

DX::ThrowIfFailed(
    m_swapChain->Present1(1, 0, &parameters);
);

前のコードサンプルの手順を見てみましょう。

CreateSolidColorBrush を呼び出して、四角形を塗りつぶすブラシを作成します。
描画コマンドを発行する前に、BeginDraw メソッドを呼び出します。
DrawRectangle メソッドを呼び出して、描画する四角形とブラシを指定します。
描画コマンドの発行が完了したら、EndDraw メソッドを呼び出します。
IDXGISwapChain::P resent メソッドを呼び出して結果を表示します。

これで、Direct2D デバイスコンテキストを使用してプリミティブ、画像、画像効果、テキストを画面に描画できます。

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