Direct3D 10.1 リモート レンダリング

更新日: 2009 年 4 月 28 日

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PDC08_D3D10_Remote_Rendering_JPN.docx (Word 形式、183 KB)

Mary Luo、Daniel Wood、Max McMullen
Microsoft Corporation
2008 年 10 月

対象:

Windows® 7

要約:

このホワイト ペーパーでは、Direct3D 10.1 ベースのアプリケーションを開発する開発者向けに、Direct3D 10.1 リモート レンダリング (Remote Rendering) の全般的な概要を説明します。開発者は、Direct3D 10.1 リモート レンダリングと従来のビットマップ リモート ディスプレイ (bitmap remote display) の機能上およびパフォーマンス上のメリットを比較できるだけでなく、リモート ハードウェア アクセラレータにすることができる Direct3D 10.1 アプリケーションを実装するためのハウツー ガイドとして利用できます。また、サンプル ユーザー シナリオと擬似コードを用意し、Direct3D 10.1 リモート レンダリングの要件と使用上の詳細を例を挙げて示しています。

法的通知:

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記載されている会社名、製品名には、各社の商標のものもあります。

目次:

1. はじめに
   1. リッチ クライアントのリモート ディスプレイ
   2. アプリケーション パフォーマンスの向上
   3. 使用方法

2. 詳細
   1. リモート ディスプレイのシナリオ
   2. Direct3D 10.1 リモート レンダリングのパフォーマンス

3. まとめ
4. 実施要請
5. 詳細情報

1. はじめに

Direct3D® 10.1 リモート レンダリング (Remote Rendering) とは、サーバーに格納されている Direct3D 10.1 アプリケーションの API コマンドを、ハードウェア アクセラレータを備えたディスプレイ用にリモート クライアントに送信できる Direct3D 10.1 の拡張機能のことです。アプリケーションは、Direct3D 10.1 リモート レンダリングを導入することで、ネットワーク経由のディスプレイ パフォーマンスをより適切に最適化することを選択できます。

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2. 詳細

ここでは、Direct3D® 10.1 リモート レンダリングをどのようなときに使用できるか、リモート レンダリングが役に立つ理由、および Direct3D 10.1 リモート レンダリングを使用するアプリケーションを開発者がプログラミングする方法について詳しく説明します。

a. リモート ディスプレイのシナリオ

Microsoft® Windows® では、ネットワーク接続経由でデスクトップ全体または 1 つのアプリケーションを転送するために、ターミナル サービス対応のリモート デスクトップ接続とリモート アプリケーションが提供されます。複数のアクセス ポイントと使用法のプロファイルを備え、一元管理される、アプリケーションとデータの記憶域を必要とするアプリケーションは、クライアント サーバーのシナリオで開発されます。このようなサンプルには、1 台のワークステーションに単一ライセンスで生産性向上アプリケーションをインストールし複数のユーザーが使用するシナリオや、オフィスで使用されるアプリケーションに自宅や遠隔地からアクセスするシナリオがあります。

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b. Direct3D 10.1 リモート レンダリングのパフォーマンス

アプリケーションの開発者は、リモート ディスプレイのさまざまなユーザー シナリオに合わせて、Direct3D 10.1 アプリケーションまたは Direct2D アプリケーションを最適化する方法を決めなければなりません。アプリケーションで DXGI API を呼び出すか、Direct2D API を呼び出すことによって、Direct3D 10.1 リモート レンダリングを使用できます。

1. Direct3D 10.1 アプリケーション - Direct3D 10.1 リモート レンダリングの使用方法
2. Direct3D 10.1 アプリケーション - リモート グラフィック アダプターの列挙
3. Direct2D アプリケーションで Direct3D 10.1 リモート レンダリングを使用する

IDXGIFactory1* g_pFactory = NULL;
HRESULT hr = CreateDXGIFactory1(__uuidof(IDXGIFactory1), (void**)(&g_pFactory));

IDXGIAdapter1* g_pCurrentAdapter = NULL;
…
g_pCurrentAdapter = FindBestAdapter();
…
// Direct3D 10.1 デバイスの作成対象として最も適切な
// グラフィック アダプターを検索します。
IDXGIAdapter1* FindBestAdapter1()
{
// g_vAdapters1 配列内にすべてのアダプターを列挙して格納します。

while(g_pFactory->EnumAdapters(i, &pAdapter) != DXGI_ERROR_NOT_FOUND) 

{ 

    g_vAdapters[i] = pAdapter; 

    ++i; 

}

// D3D10.1 リモート レンダリングを使用するために、検出された最初のアダプターを

// 使用して D3D10.1 デバイスを作成します。まず、最初のアダプターで、D3D10.1 

// デバイスの作成を試み、成功したら停止します。

if (g_vAdapters[0])

{

    hr = D3D10CreateDevice1(

            g_vAdapters[0], 

            D3D10_DRIVER_TYPE_HARDWARE, 

            NULL, 

            0, 

            D3D10_FEATURE_LEVEL_*_*,//10.1、10.0、9.3、9.2、または 9.1 を反復処理します。

            D3D10_1_SDK_VERSION, 

            &g_pd3dDevice1);

    if (SUCCEEDED(hr))

        return g_vAdapters[0];

}   

// 列挙された他のアダプターで D3D10.1 デバイスの作成を繰り返します。

...

}

typedef enum DXGI_ADAPTER_FLAG
{
DXGI_ADAPTER_FLAG_REMOTE      = 0x00000001;

DXGI_ADAPTER_FLAG_FORCE_DWORD = 0xFFFFFFFF;

} DXGI_ADAPTER_FLAG;
typedef struct DXGI_ADAPTER_DESC1 {
  WCHAR Description [128]; 

  UINT VendorId; 

  UINT DeviceId; 

  UINT SubSysId;

  UINT Revision;

  SIZE_T DedicatedVideoMemory; 

  SIZE_T DedicatedSystemMemory; 

  SIZE_T SharedSystemMemory; 

  LUID AdapterLuid; 

  DWORD Flags;  // アダプターがリモートかローカルかを示します。

} DXGI_ADAPTER_DESC1, *LPDXGI_ADAPTER_DESC1;

if (!pFactory1->IsCurrent())
ReEnumAdapters();</code></pre>



アダプター構成の変化を検出したら、DXGIFactory1 を再作成し、アダプターを再列挙して、最新のディスプレイ アダプターを使用してレンダリングを継続するのに必要な Direct3D 10.1 デバイス オブジェクトを再作成する必要があります。

HRESULT ReEnumAdapters()
{
 // DXGI ファクトリを作成してアダプターを再列挙します。

if (g_pFactory1) 

    g_pFactory1-&gt;Release();

CreateDXGIFactory1(__uuidof(IDXGIFactory1), (void**)(&amp;g_pFactory1)); 

pNewAdapter1 = FindBestAdapter();



// 現在のアダプターを新しいアダプターと比較します。

BOOL AdaptersEquivalent = CompareAdapters(g_pCurrentAdapter1, pNewAdapter1);

// 現在のアダプターが新しいアダプターと異なる場合...

if ( !AdaptersEquivalent )

{

    //現在のアダプターのデバイス オブジェクトをクリーンアップします。

    CleanupDevice();

    //新しいアダプターを現在のアダプターに設定し、デバイスを再度初期化します。

    g_pCurrentAdapter1 = pNewAdapter1;

    if (g_pCurrentAdapter1)

        InitDevice();   // D3D10.1 デバイス、スワップ チェーン

                // などを再作成します。

    // 新しいアダプターが NULL の場合やデバイスの作成に失敗した場合は、クリーンアップします。

    if ( !g_pCurrentAdapter1 || FAILED(hr))

    {

        // デバイス オブジェクトをクリーンアップします。

        CleanupDevice();

        if ( g_pCurrentAdapter1) g_pCurrentAdapter1-&gt;Release();

        if ( g_pFactory1 ) g_pFactory1-&gt;Release();

        return E_FAIL;

    } 

}

// アダプターが同じである場合は、新しいアダプターをクリーンアップします。

else

{   

    if (pNewAdapter1)

        pNewAdapter1-&gt;Release();

}

return hr;

}



アダプターの列挙は、DXGI1.1、ランタイム、および Direct3D 10.1 リモート レンダリングでの変更の結果として変化します。次の図と表で、アダプターが列挙される方法と、Windows Vista® との違いを示します。

リモート アダプターは、他のすべてのアダプターより前に列挙されます。
出力を備えるアダプターは、出力を備えないアダプターよりも前に列挙されます。
出力は、リモート アダプターかローカル アダプターのどちらかにアタッチされますが、両方にはアタッチされません。

構成の例を次に示します。

上の図の見方:

LA = ローカル アダプター
RA = リモート アダプター
O = 出力
W = シングル モニター、ウィンドウ表示出力

次に、この構成の例が、次の 3 つの場合に、従来の API と新しい API でどのように表されるかを示します。

ターミナル サービス接続なし
シングル モニター リモート接続
マルチモニター リモート接続

リモート レンダリングの新しい基本動作には、アダプターおよび出力が列挙される方法への変更が含まれています。出力を備えていないものを含めて、すべてのローカル アダプターが列挙されます。これは、すべてのアダプターが少なくとも 1 つの出力を備えているという不変性を維持する現状の動作とは対照的です。


Direct3D 10.1 リモート レンダリングを使用する際に、アプリケーションの開発者が注意する必要がある変更点がいくつかあります。

Direct3D 10.1 リモート レンダリングを全画面表示専用モードにすることはできません。以下の理由で、全画面表示はサポートされません。

リモート クライアント コンピューターの表示モードが変化すると、ターミナル サービス クライアントは GDI と相互作用して、そのモード変化を処理する必要があります。また、モード変化をサーバー アプリケーションに反映する必要があり、クライアントからサーバーへのネットワーク通信にコストがかかります。
全画面表示専用モードをローカルで実行されているシナリオと同等にするため、画面の印刷やガンマ設定などをサポートする必要があり、これを有効にするコストがかかります。

全画面表示専用モードをサポートしない結果として、次の API では、その機能を使用できないことを示すエラー コードが返されます。

DXGI_ERROR_NOT_CURRENTLY_AVAILABLE
GetGammaControlCapabilities
SetGammaControl
GetGammaControl
GetDisplaySurfaceData
SetFullscreenState (ウィンドウが最大表示されている場合のみ、正常終了が返されます)
MakeWindowAssociation
GetWindowAssociation
IDXGIOutput::TakeOwnership
IDXGIOutput::ReleaseOwnership
IDXGIOutput::SetDisplaySurface

アプリケーションがサーバー上で全画面表示専用モードで実行されているときにリモート接続が確立されると、アプリケーションでは、リモート クライアント デバイス上にレンダリングするために、DXGI ファクトリ、アダプター、およびデバイスを再列挙します。SetFullScreenState を呼び出しても、アプリケーションは全画面表示専用モードになりません。
IDXGISwapChain1::GetFullscreenState には、戻り値として S_OK がありますが、出力パラメーターは全画面状態が false であることを示します。

Direct3D 10.1 のカウンターは、GPU の使用率を調べる際にアプリケーションによって使用されます。クライアントからサーバーに返される情報がネットワーク転送によってかなり遅延するため、カウンターを調査するシナリオでのこの情報の有用性が低下します。一方、カウンターの調査を必要とするアプリケーションは、CAD アプリケーションというよりも主にリアルタイム ゲームです。Windows® 7 の Direct3D 10.1 リモート レンダリングを利用するアプリケーションとしては、どちらかといえば CAD アプリケーションを対象とします。サポートされない API は、ID3D10Device1::CheckCounter と ID3D10Device1::CheckCounterInfo です。

Windows 7 では、Direct3D 10.1 は DXGI と GDI の相互運用機能により、GDI と同じ HWND にレンダリングできます。DXGI 1.1 の IDXGISurface::GetDC API は、DXGI 表面のハードウェア デバイス コンテキストを取得します。このデバイス コンテキストを使用することで、アプリケーションは GDI の API を呼び出して、DXGI デバイスと同じ HWND にレンダリングすることができます。ただし、GDI と DXGI の相互運用機能とリモート Direct3D 10.1 を同時に使用するアプリケーションでは、リモート ハードウェア デバイス コンテキストを取得するために、リモート クライアントからサーバーに戻って読み取りを行う必要があると警告されます。こうしたやりとりは、低速でコストのかかるプロセスです。
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(3) Direct2D アプリケーションで Direct3D 10.1 リモート レンダリングを使用する
Direct2D アプリケーションでは、開発オーバーヘッドをあまり生じることなく、Direct3D 10.1 リモート レンダリングを容易に使用できます。Direct2D ランタイムは、Direct2D のレンダー ターゲットが GDI と互換性のあるデバイスを使って作成されていない場合、リモート ディスプレイに、既定で Direct3D 10.1 リモート レンダリングを使用します。アダプター構成の変化に対処するため、Direct2D アプリケーションは D2DERR_RECREATE_TARGET エラーに応答する必要があります。Direct3D 10.1 リモート レンダリングを使用する際のその他の考慮事項のいくつかは、Direct2D にも該当します。

Direct2D ランタイムは、DXGI 1.1 API (CreateDXGIFactory1 や EnumAdapters など) を使用して、使用可能なリモート アダプターをすべて自動的に列挙します。Direct2D のレンダー ターゲットを作成する場合、Direct2D はリモート アダプター (使用可能な場合) とレンダリング コンテキストを関連付けようとします。ただし、次のような例外があります。

D2D1_RENDER_TARGET_USAGE_FORCE_BITMAP_REMOTING が、D2D1_RENDER_TARGET_PROPERTIES の D2D1_RENDER_TARGET_USAGE フィールド内に設定されている場合。
レンダー ターゲットが、CreateDCRenderTarget を使用して作成された IDCRenderTarget の場合。

上記の場合はどちらも、レンダリングにローカル アダプターが使用されるため、ビットマップ リモート ディスプレイが強制的に使用されます。

アダプター構成の変化を処理するために、Direct2D アプリケーションでは、包括的な D2DERR_RECREATE_TARGET エラー リターンを使用して、ローカルとリモートの両方で、アダプター構成のすべての変化を検出できます。アプリケーションでは、変化の検出時に、レンダー ターゲットおよび Direct3D 10.1 デバイスに関連付けられているすべてのオブジェクトを解放して再作成します。

Direct2D アプリケーションの考慮事項は、Direct3D 10.1 リモート レンダリングを使用する際の Direct3D 10.1 アプリケーションの考慮事項と同じです。GDI および Direct3D 10.1 レンダリングが、IDXGISurface::GetDC および ReleaseDC が呼び出されているのと同じウィンドウに対して行われる場合は、Direct3D 10.1 リモート レンダリングによるパフォーマンスへの悪影響が Direct2D アプリケーションでも同じように生じます。

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3. まとめ
Direct3D® 10.1 リモート レンダリングでは、リモート ディスプレイの使用状況に合わせて Direct3D 10.1 アプリケーションや Direct2D アプリケーションを最適化できる方法に強化機能が行われています。Direct3D 10.1 リモート レンダリングは、リッチ クライアントや、ヘッドレス サーバーのリモート ディスプレイに適しており、複数のリモート クライアント接続に対応する拡張性が備わっています。Direct3D 10.1 リモート レンダリングを使用して Direct2D のレンダリングを行う際のパフォーマンス上のメリットは、Direct3D 10.1 リモート レンダリングをアプリケーションに追加する開発作業を行う十分な価値があります。Direct3D 10.1 アプリケーションの開発者は、リモート ディスプレイのシナリオにおける各自のアプリケーションのパフォーマンス上の要求を最も満たすように、アプリケーションのリモート ディスプレイ動作を柔軟に変更できます。
4. 実施要請

アプリケーションの開発者には、Direct3D 10.1 リモート レンダリングを使用して、リモート ディスプレイのシナリオに優れたエクスペリエンスを提供するアプリケーションを開発することをお勧めします。
Windows アプリケーションの開発者には、Windows® 7 オペレーティング システムを対象とする Direct2D アプリケーションの作成に着手することを強くお勧めします。

5. 詳細情報

このドキュメントでは解決できない質問がありましたら、directx@microsoft.com (英語のみ) 宛てに電子メールをお送りください。
DirectX の最新情報については、MSDN の DirectX デベロッパー センター (https://msdn.microsoft.com/ja-jp/directx/default.aspx) を参照してください。