DirectXで太さを変えながら、AAでラインをレンダリングする最速の方法

そのため、正確には.NETでSharpDXを使用してDirectX開発を行っています（ただし、DirectX / C ++ APIソリューションは適用可能です）。DirectXを使用して、直交投影で線をレンダリングする最速の方法を探しています（たとえば、科学アプリの2D線画のシミュレーション）。

私がレンダリングしようとしているプロットの種類のスクリーンショットは次のとおりです。

これらの種類のプロットでは、ラインごとにアンチエイリアシング（またはフルスクリーンAAのオン/オフ）の有無に関係なく、数百万のセグメントがあり、太さが変化するラインを持つことは珍しくありません。ラインの頂点を非常に頻繁に（たとえば、20回/秒）更新し、可能な限りGPUにオフロードする必要があります。

これまで私は試しました：

1. ソフトウェアレンダリング、たとえばGDI +は実際にはパフォーマンスの低下ではありませんが、明らかにCPUに負荷がかかります
2. Direct2D API-GDIよりも遅く、特にアンチエイリアスがオンの場合
3. この方法を使用するDirect3D10 は、CPU側で頂点カラーとテッセレーションを使用してAAをエミュレートします。また遅い（プロファイルを作成し、頂点位置の計算に時間の80％が費やされる）

3番目の方法では、頂点バッファーを使用して三角形のストリップをGPUに送信し、200ミリ秒ごとに新しい頂点を更新します。100,000ラインセグメントのリフレッシュレートは約5FPSです。理想的には数百万人が必要です！

今、私は最速の方法は、GPU、例えばジオメトリシェーダーでテッセレーションを行うことだと考えています。頂点をラインリストとして送信するか、テクスチャでパックし、ジオメトリシェーダーでアンパックしてクワッドを作成できます。または、生のポイントをピクセルシェーダーに送信し、ブレゼンハムライン描画を完全にピクセルシェーダーで実装します。私のHLSLは2006年のさびたシェーダーモデル2であるため、最新のGPUが実行できるクレイジーな機能については知りません。

質問は次のとおりです。-誰もこれを以前にやったことがありますか、試してみる提案はありますか？-ジオメトリをすばやく更新してパフォーマンスを改善するための提案はありますか（たとえば、20msごとの新しい頂点リスト）。

1月21日更新

それ以来、LineStripおよびDynamic Vertex Buffersを使用するGeometryシェーダーを使用して、上記のメソッド（3）を実装しました。現在、10万ポイントで100FPS、1,000,000ポイントで10FPSを取得しています。これは大きな改善ですが、今ではフィルレートと計算が制限されているため、他の手法やアイデアについて考えました。

• ラインセグメントジオメトリのハードウェアインスタンス化はどうですか？
• Sprite Batchはどうですか？
• 他の（ピクセルシェーダー）指向のメソッドはどうですか？
• GPUまたはCPUで効率的にカリングできますか？

あなたのコメントと提案は大歓迎です！

Y = f(X)グラフのみをレンダリングする場合は、次の方法を試すことをお勧めします。

曲線データはテクスチャデータとして渡され、永続化され、glTexSubImage2Dたとえば、部分的な更新が可能になります。スクロールが必要な場合は、循環バッファを実装して、フレームごとにいくつかの値のみを更新することもできます。各曲線はフルスクリーンクワッドとしてレンダリングされ、すべての作業はピクセルシェーダーによって行われます。

1コンポーネントのテクスチャコンテンツは次のようになります。

+----+----+----+----+
| 12 | 10 |  5 | .. | values for curve #1
+----+----+----+----+
| 55 | 83 | 87 | .. | values for curve #2
+----+----+----+----+

ピクセルシェーダーの動作は次のとおりです。

• データセット空間で現在のフラグメントのX座標を見つける
• 例えば データを持つ4つの最も近いデータポイント。例えばX値がある場合41.3、それは選ぶだろう40、41、42と43。
• 4 Y値のテクスチャを照会します（サンプラーがいかなる種類の補間も行わないことを確認してください）
• X,Yペアをスクリーンスペースに変換する
• 現在のフラグメントから3つのセグメントと4つのポイントのそれぞれまでの距離を計算します
• 現在のフラグメントのアルファ値として距離を使用します

潜在的なズームレベルに応じて、4をより大きな値に置き換えることができます。

この機能を実装する非常に迅速で汚いGLSLシェーダーを作成しました。後でHLSLバージョンを追加することもできますが、あまり手間をかけずに変換できるはずです。結果は、さまざまな行サイズとデータ密度で以下に見ることができます。

明確な利点の1つは、転送されるデータの量が非常に少なく、描画呼び出しの数が1つだけであることです。

アンチエイリアス処理されたラインのレンダリングに関するGPU Gemsの章：Fast Prefiltered Linesがありました。基本的な考え方は、各ラインセグメントをクワッドとしてレンダリングし、各ピクセルで、ラインセグメントからのピクセル中心の距離のガウス関数を計算することです。

これは、グラフ内の各線セグメントを個別のクワッドとして描画することを意味しますが、D3D11では、ジオメトリシェーダーやインスタンスを使用してクワッドを生成し、GPUに転送されるデータ量をデータポイントだけに減らすことができます自分自身。おそらく、頂点/ジオメトリシェーダーによって読み取られるようにデータポイントをStructuredBufferとして設定し、描画するセグメントの数を指定して描画呼び出しを実行します。実際の頂点バッファーはありません。頂点シェーダーはSV_VertexIDまたはSV_InstanceIDを使用して、どのデータポイントを調べるかを決定します。

@ Dr.ABT-これに対するおologiesびは質問であり、答えではありません。上記のSam Hocevarによる答えの中にそれを尋ねる方法が見つかりませんでした。

グラフの線を最終的にどのように実装したかについて、詳細を教えてください。同じようにWPFアプリも必要です。これについて共有できる詳細やコードを事前に感謝します。