在程式中使用NV 3D Vision

多年前nvidia就發布了3d vision技術，能提供多種立體渲染的效果。隨著2023年的電影阿凡達所帶來的世界性3d狂潮，你是否也想在自己的程式中加入立體渲染呢？

根據 vision的原理如下：

注意加粗的幾個詞所透露出來的資訊。首先，你的每乙個draw call都被驅動變成了兩個draw call；其次，立體化的過程是自動的，無法自由控制；第三，它只能處理典型的vertex shader，而不是任意的vertex shader，比如sky box的vertex shader，就往往是個「非典型」的。nvidia的思路就是，把一切都封裝起來，只有個別引數可以讓開發人員和使用者調整。程式能做的事就只能是把一切交給驅動，祈禱最終結果正確，極其被動。

其實，立體渲染沒有那麼stupid。比如，圖形引擎可以分別從左右眼主動生成2張影象，都是用正確的vertex shader，然後交給圖形api。這麼做就可以保證整條流水線都是支援立體的，包括視錐裁剪，結果就是所有物體均能100%渲染正確。而不會像3d vision的方法，不但vertex shader必須「典型」，還得沒法處理被場景管理器裁掉的物體（比如左眼能看到，右眼看不到的物體）。再比如crytek在cryengine3裡的立體渲染方法，把生成的單一影象通過image warp的方式分別得到左右眼的結果，不必渲染2遍，就能在效能基本不降低的情況下進行立體渲染。這些方式都不能使用自動的3d vision，必須要通過生成2張image的方式才能實現。

既然放棄了自動的3d vision，我們就來開始探索如何手動把兩張圖提交給驅動，控制驅動產生立體渲染的方法。

3d vision並沒有提供提交2張影象的方法，那就看看師出同門的nvapi。nvapi是nvidia提供的乙個sdk，可以直接訪問gpu和驅動的功能。本來我滿懷欣喜地認為nvapi一定給出了手動控制立體渲染的方法，結果發現公開版本的nvapi最多也就提供了開啟和關閉立體渲染這樣的功能，並不能實現我們想要的。根據在專有版本的nvapi（也就是簽署了nda的版本）包含有顯式控制的功能。但這個專有的版本很難申請到，對於大公司還好，對於小作坊、業餘開發的愛好者之流，就根本沒機會了（經常是提交申請後什麼反應都沒有）。對於開源開發就成了噩夢，nda的東西無法隨著開源軟體一起發布，所以這條路成了死胡同。難道就沒有辦法了嗎？

opengl本身就提供了gl_left_back、gl_right_back、gl_left_front和gl_right_front四個緩衝區，內建了立體的支援。但這種方法的缺點也是明顯的：

只支援opengl。遊戲主流的d3d均無法使用quad buffer。

在windows上，一般的opengl驅動均不支援quad buffer，只有quadro支援。

可以認為，這條路也失敗了。難道，就真的沒有辦法了嗎？

根據前面找到的材料，3d video的處理方法如下：

把左右眼影象拷入一張大紋理中，大紋理的寬為w * 2，高為h + 1（w和h分別是原影象的寬和高）。左眼在左邊，右眼在右邊。

大紋理的最後一行加入特別的標誌（此為關鍵所在）。用stretchrect把大紋理拷入back buffer。

當back buffer顯示出來的時候就是立體的了。

看來，一切玄機盡在「特別的標誌」中。正是那個標誌，讓驅動把紋理識別為立體影象，在stretchrect和present的時候做特殊處理。該標誌的定義是這樣的：

// stereo blit defines

#define nvstereo_image_signature 0x4433564e //nv3d

typedef struct _nv_stereo_image_header

nvstereoimageheader, *lpnvstereoimageheader;

// ored flags in the dwflags fiels of the _nv_stereo_image_header structure above

#define sih_swap_eyes 0×00000001

#define sih_scale_to_fit 0×00000002

填充的方式：

d3dlocked_rect lr;

psurf->lockrect(&lr, null, 0);

// 填到最後一行

lpnvstereoimageheader psih = reinterpret_cast(static_cast(lr.pbits) + (lr.pitch * height));

psih->dwsignature = nvstereo_image_signature;

psih->dwbpp = 32;

psih->dwflags = sih_swap_eyes;

psih->dwwidth = gimagewidth*2;

psih->dwheight = gimageheight;

psurf->unlockrect();

這個標誌可以在紋理建立的時候就填充上，以後每一幀只需要把左右眼的影象拷進去就行了。

前面舉得例子用的是d3d 9，而在d3d10/11中，情況又會如何呢？d3d10/11沒有了stretchrect，取而代之的是copyresource和copysubresourceregion，兩者都沒有縮放的能力。不管了，試試再說：

d3d11_box box;

box.left = 0;

box.right = w;

box.top = 0;

box.bottom = h;

box.front = 0;

box.back = 1;

d3d_imm_ctx->copysubresourceregion(backbuffer, 0, 0, 0, 0, surf, 0, &box);

結果成功了！nv的驅動仍然會根據那個標誌來特殊化copysubresourceregion。

至此，d3d9/d3d10/d3d11/opengl下都可以通過2張影象來控制3d vision顯示出立體效果，你的程式也可以用同樣的方法快步進入立體的行列。在klayge 3.11中，stereo模式也使用本文所述的方法。

在分別獲得左右眼影象的過程中，應該是要關閉3d vision的，否則左右眼影象也都會分別變成立體的，效能大減。通過nvapi的nvapi_stereo_deactivate確實可以關閉3d vision，但這樣的話連最後需要3d vision的stretchrect等也失效了。由於某些原因nvapi_stereo_activate這個函式出現在標頭檔案和庫檔案中，卻沒出現在文件裡，對該函式的呼叫似乎需要等到下一幀才會啟用3d vision。結果還是不正確。暫時的解決方法是把左右眼影象略微減小，比如高度從h變成h – 2，驅動發現小於front buffer的渲染就會暫時關閉3d vision。

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