流輸出 (SO) 階段可以在這些頂點到達光柵器之前將頂點流式傳輸到內存。 流輸出的運行方式類似于管道中的點擊。 即使數據繼續向下流向光柵器，也可以打開此點擊。 通過流輸出發送的數據連接到緩沖區。 這些緩沖區可以在后續傳遞上作為管道輸入進行循環。

流輸出的一個約束是，它與幾何著色器相關聯，因為它們必須一起創建， (兩者可以是“NULL”/“off”) 。 不過，流出到的特定內存緩沖區不會綁定到特定的幾何著色器和流輸出對。 僅描述要饋送給流輸出的頂點數據部分與幾何著色器相關聯。

流輸出可用于保存將重復使用的有序管道數據。 例如，一批頂點可以通過將頂點傳入管道來“皮膚化”，就好像它們是獨立的點 (只是) 訪問所有這些點，對每個頂點應用“皮膚化”操作，并將結果流式傳輸到內存。 保存的“皮膚化”頂點隨后可用作輸入。

由于通過流輸出寫入的輸出量是動態的，因此需要一種新型的 Draw ，DrawAuto 才能允許流輸出緩沖區與輸入匯編程序一起重復使用，而無需 CPU 參與來確定實際寫入的數據量。 此外，需要查詢來緩解流輸出溢出，以及檢索寫入流輸出緩沖區的數據量 (D3D10DDI_QUERY_STREAMOVERFLOWPREDICATE和 D3D10DDI_QUERY_STREAMOUTPUTSTATS D3D10DDI_QUERY 枚舉) 。

Direct3D 運行時調用以下驅動程序函數來創建和設置流輸出：

• CalcPrivateGeometryShaderWithStreamOutput
• CreateGeometryShaderWithStreamOutput
• SoSetTargets

?1. 核心功能與設計理念

流輸出 (SO) 是 Direct3D 10 引入的數據回寫機制，允許在幾何著色器 (GS) 處理后，將頂點數據直接寫入GPU緩沖區，而非僅傳遞到光柵化階段。其核心特性包括：

• 數據持久化：將處理后的頂點保存到緩沖區，供后續渲染循環使用。
• GPU閉環：實現完全在GPU內部的數據復用（如粒子系統更新）。
• 動態數據量：支持可變長度輸出（需配合 DrawAuto 和查詢機制）。

類比：SO 如同在渲染管線中插入一個“T型閥門”，既可流向光柵器，也可分流到內存。

2. 流輸出與幾何著色器的關系

1. 強耦合性：SO 必須與 GS 同時創建（兩者可同時為NULL關閉）。
2. 分離綁定：

• GS+SO創建時：定義哪些頂點屬性輸出到緩沖區（如僅位置+速度）。
• 運行時綁定：實際緩沖區（D3D10DDI_HRESOURCE）通過 SoSetTargets 動態指定。

示例：創建帶SO的GS：

D3D10DDIARG_STAGE_IO_SIGNATURES soSignatures;
soSignatures.NumEntries = 2;
soSignatures.pOutputSignature = { "POSITION", "VELOCITY" }; // 輸出到緩沖區的屬性pDeviceFuncs->CreateGeometryShaderWithStreamOutput(hDevice, pGSBytecode, &soSignatures, hGS, hRTGS
);

3. 關鍵驅動函數與實現

(1) 函數列表

函數	職責
CalcPrivateGeometryShaderWithStreamOutput	計算GS+SO私有數據所需內存。
CreateGeometryShaderWithStreamOutput	創建帶SO的GS對象，指定輸出屬性和格式。
SoSetTargets	綁定SO目標緩沖區（支持多緩沖區，需匹配創建時的聲明）。

(2) SoSetTargets 實現示例

void APIENTRY SoSetTargets(D3D10DDI_HDEVICE hDevice,UINT NumBuffers,const D3D10DDI_HRESOURCE* phBuffers,  // SO緩沖區資源句柄const UINT* pOffsets                  // 各緩沖區的寫入起始偏移
) {MyDeviceContext* pCtx = (MyDeviceContext*)hDevice.pDrvPrivate;for (UINT i = 0; i < NumBuffers; ++i) {pCtx->soBuffers[i] = phBuffers[i];pCtx->soOffsets[i] = pOffsets ? pOffsets[i] : 0;// 標記SO緩沖區為臟（需GPU同步）pCtx->dirtyFlags |= SO_TARGETS_DIRTY;}
}

4. 數據流控制與高級特性

(1) 流輸出工作流程

• GS處理頂點：輸出到SO緩沖區的屬性由創建時的簽名定義。

數據寫入緩沖區：

• 每個頂點按聲明順序寫入綁定的緩沖區。
• 支持多緩沖區交錯寫入（如位置和速度分開存儲）。

后續渲染循環：

• 綁定SO緩沖區作為輸入裝配器 (IA) 的輸入（需兼容格式）。
• 使用 DrawAuto 自動確定繪制數量。

(2) DrawAuto 機制

• 用途：在不知道SO輸出數據量的情況下，自動繪制所有有效頂點。
• 驅動實現：

需內部記錄SO寫入的頂點數，并在 DrawAuto 時回傳給IA。

void APIENTRY DrawAuto(D3D10DDI_HDEVICE hDevice) {MyDeviceContext* pCtx = (MyDeviceContext*)hDevice.pDrvPrivate;UINT vertexCount = pCtx->soStats.NumPrimitivesWritten * 3; // 假設三角形列表pDeviceFuncs->Draw(hDevice, vertexCount, 0);
}

(3) 溢出查詢與統計
通過查詢對象監測SO狀態：

查詢類型	用途
D3D10DDI_QUERY_STREAMOVERFLOWPREDICATE	檢測SO緩沖區是否溢出（返回TRUE/FALSE）。
D3D10DDI_QUERY_STREAMOUTPUTSTATS	獲取寫入的圖元/頂點數（用于調試或邏輯控制）。

示例：檢查溢出：

BOOL overflow = FALSE;
pDeviceFuncs->QueryGetData(hQuery, &overflow, sizeof(BOOL));
if (overflow) {// 處理緩沖區擴容或數據截斷
}

5. 典型應用場景

(1) GPU粒子系統

• 初始化：創建帶SO的GS，輸出位置+速度。

更新循環：

• 綁定SO緩沖區，用GS計算粒子運動。
• 通過 DrawAuto 繪制更新后的粒子。
• 渲染循環將SO緩沖區作為IA輸入，渲染粒子。

(2) 幾何變形緩存

• 預處理：使用GS+SO將復雜變形（如曲面細分）結果存入緩沖區。
• 復用數據：后續幀直接讀取緩存，跳過重復計算。

6. 性能優化與注意事項

(1) 優化建議

• 緩沖區復用：使用雙緩沖或環形緩沖避免GPU停滯。
• 對齊寫入：確保SO輸出格式符合硬件要求（如4字節對齊）。
• 查詢最小化：僅在必要時檢查 STREAMOVERFLOWPREDICATE。

(2) 限制與兼容性

限制	解決方案
SO緩沖區必須綁定為無序訪問視圖 (UAV)	創建資源時指定?D3D10_DDI_BIND_STREAM_OUTPUT。
輸出數據量不可預測	預分配足夠大的緩沖區，或動態調整。
僅支持頂點數據（非結構化）	需通過GS組織輸出結構。

7. 驅動調試與驗證

• 驗證SO簽名匹配：確保 CreateGeometryShaderWithStreamOutput 聲明的輸出格式與 SoSetTargets 綁定的緩沖區兼容。
• 檢查溢出查詢：在復雜場景中強制觸發溢出，驗證驅動正確處理。
• 性能分析：使用GPU Profiler（如PIX）監測SO帶寬占用。

總結

流輸出 (SO) 是 Direct3D 10 實現 GPU數據閉環 的關鍵技術，其核心價值包括：

• 數據持久化：避免CPU-GPU通信開銷。
• 動態處理：支持可變長度輸出與自動繪制（DrawAuto）。
• 高效復用：適用于粒子系統、幾何變形等場景。

開發者需關注：

• GS與SO的協同設計：明確定義輸出屬性。
• 緩沖區管理：防止溢出并優化內存訪問。
• 查詢機制：確保動態數據量可控。