如何使用DirectX 11.1直接渲染YUV I420数据？

核心思路 #

DirectX 11.1 没有原生支持直接渲染 YUV I420 格式，常规做法是将 Y、U、V 三个分量作为独立纹理传入着色器，在像素着色器中完成 YUV 到 RGB 的转换计算。

具体实现步骤 #

1. 创建对应 Y/U/V 平面的纹理资源 #

YUV I420 是平面格式：Y 平面尺寸为宽×高，U、V 平面尺寸均为**(宽/2)×(高/2)**。

• 为每个平面创建 ID3D11Texture2D，指定纹理格式为 DXGI_FORMAT_R8_UNORM（单通道8位无符号）
• 同步创建对应的 ID3D11ShaderResourceView（SRV），供着色器访问纹理数据

示例代码片段：

// 创建Y平面纹理
D3D11_TEXTURE2D_DESC yTexDesc{};
yTexDesc.Width = width;
yTexDesc.Height = height;
yTexDesc.MipLevels = 1;
yTexDesc.ArraySize = 1;
yTexDesc.Format = DXGI_FORMAT_R8_UNORM;
yTexDesc.SampleDesc.Count = 1;
yTexDesc.Usage = D3D11_USAGE_DYNAMIC;
yTexDesc.BindFlags = D3D11_BIND_SHADER_RESOURCE;
yTexDesc.CPUAccessFlags = D3D11_CPU_ACCESS_WRITE;

ID3D11Texture2D* pYTexture = nullptr;
pDevice->CreateTexture2D(&yTexDesc, nullptr, &pYTexture);

// 创建Y平面SRV
D3D11_SHADER_RESOURCE_VIEW_DESC ySrvDesc{};
ySrvDesc.Format = yTexDesc.Format;
ySrvDesc.ViewDimension = D3D11_SRV_DIMENSION_TEXTURE2D;
ySrvDesc.Texture2D.MipLevels = 1;

ID3D11ShaderResourceView* pYSrv = nullptr;
pDevice->CreateShaderResourceView(pYTexture, &ySrvDesc, &pYSrv);

U、V 平面的创建逻辑一致，仅需将 Width 设为 width/2、Height 设为 height/2。

2. 更新纹理数据 #

每次获取新的 YUV 数据时，通过 Map 和 Unmap 操作更新三个纹理的内容：

// 更新Y平面数据
D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE mappedY;
pContext->Map(pYTexture, 0, D3D11_MAP_WRITE_DISCARD, 0, &mappedY);
memcpy(mappedY.pData, yData, width * height);
pContext->Unmap(pYTexture, 0);

// 更新U平面数据
D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE mappedU;
pContext->Map(pUTexture, 0, D3D11_MAP_WRITE_DISCARD, 0, &mappedU);
memcpy(mappedU.pData, uData, (width/2)*(height/2));
pContext->Unmap(pUTexture, 0);

// V平面更新逻辑与U平面一致

3. 编写着色器完成YUV转RGB #

在像素着色器中采样三个纹理的 Y、U、V 值，使用标准转换公式计算 RGB。注意 U、V 需双线性采样（分辨率为 Y 平面的一半）。

HLSL 像素着色器示例：

Texture2D<float> YTexture : register(t0);
Texture2D<float> UTexture : register(t1);
Texture2D<float> VTexture : register(t2);
SamplerState BilinearSampler : register(s0);

float4 PS(float4 pos : SV_POSITION, float2 uv : TEXCOORD0) : SV_TARGET
{
    float y = YTexture.Sample(BilinearSampler, uv).r;
    float u = UTexture.Sample(BilinearSampler, uv).r - 0.5f;
    float v = VTexture.Sample(BilinearSampler, uv).r - 0.5f;

    // BT.601 转换公式（如需BT.709可替换对应系数）
    float r = y + 1.402f * v;
    float g = y - 0.344f * u - 0.714f * v;
    float b = y + 1.772f * u;

    return float4(r, g, b, 1.0f);
}

顶点着色器只需传递 UV 坐标，与你之前渲染 RGB 的顶点着色器逻辑一致。

4. 绑定资源并渲染 #

渲染前将三个 SRV 和采样器绑定到着色器资源槽：

pContext->PSSetShaderResources(0, 1, &pYSrv);
pContext->PSSetShaderResources(1, 1, &pUSrv);
pContext->PSSetShaderResources(2, 1, &pVSrv);
pContext->PSSetSamplers(0, 1, &BilinearSampler);

后续绘制流程（如绘制全屏四边形）与你之前渲染 RGB 的流程完全相同。

额外优化点 #

• 若硬件支持，可尝试使用 DXGI_FORMAT_YUV420P 相关纹理格式，减少手动转换开销，但需确认显卡兼容性
• 可将 YUV 转 RGB 计算放到计算着色器中提前完成并缓存为 RGB 纹理，但实时像素着色器转换通常更高效

内容的提问来源于stack exchange，提问作者NeNeNe1