Windows平台C++实现144Hz高帧率屏幕捕获优化方案咨询

我正在开发将屏幕画面捕获并复制到应用程序中的功能，现有代码如下：

static bool first = false;
static IDirect3DSurface9* pSurface;
static IDirect3DSurface9* pBackbuffer;

HRESULT hr;
if (first == false)
{
    hr = m_pD3DDevice9Ex->CreateOffscreenPlainSurface(1920, 1080,
        D3DFMT_A8R8G8B8, D3DPOOL_SYSTEMMEM, &pSurface, NULL);
    hr = m_pD3DDevice9Ex->GetBackBuffer(0, 0, D3DBACKBUFFER_TYPE_MONO, &pBackbuffer);
    first = true;
}

if (pSurface != NULL)
{
    hr = m_pD3DDevice9Ex->GetFrontBufferData(0, pSurface);
    hr = m_pD3DDevice9Ex->UpdateSurface(pSurface, NULL, pBackbuffer, NULL);
}

该代码可正常运行，但帧率极低（1920×1080分辨率下仅60-80fps）。我需要实现至少144Hz的屏幕捕获，以下是可行的优化方案：

• 替换低效的GetFrontBufferData：GetFrontBufferData是同步操作，且强制将GPU显存数据拷贝到系统内存，这是帧率瓶颈的核心原因。改用IDirect3DDevice9Ex::CreateRenderTarget创建GPU显存池（D3DPOOL_DEFAULT）内的渲染目标，配合StretchRect直接在显存内完成拷贝，避免跨内存池的数据传输。
• 调整内存池类型：将CreateOffscreenPlainSurface的D3DPOOL_SYSTEMMEM改为D3DPOOL_DEFAULT，让捕获表面留在GPU显存中，彻底消除显存到系统内存的拷贝开销——这一步能大幅提升捕获效率。
• 移除冗余的两次拷贝：当前代码先把前缓冲区数据拷到pSurface，再拷到pBackbuffer，属于重复操作。直接调用StretchRect将前缓冲区数据复制到应用的pBackbuffer，省去中间表面的中转步骤。
• 改用DXGI的屏幕捕获API：Direct3D9的API设计并非针对高刷新率捕获，而DXGI的IDXGIOutputDuplication是专门为桌面捕获优化的接口，能直接获取桌面的帧数据，支持硬件加速，轻松达到144Hz甚至更高帧率。核心步骤为：初始化DXGI设备、获取目标显示器的输出复制接口、循环调用AcquireNextFrame获取帧、处理后调用ReleaseFrame释放资源。
• 引入异步处理机制：利用Direct3D的异步查询（IDirect3DQuery9）检测捕获操作是否完成，避免CPU等待GPU，同时维护一个帧队列，让捕获、处理、渲染三个环节并行执行，充分利用CPU和GPU资源。
• 完善错误处理：当前代码未检查HRESULT的返回值，若资源创建失败会导致后续操作无效。添加SUCCEEDED(hr)或FAILED(hr)的判断，确保资源初始化成功后再执行捕获逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者medq