DXR Demo 是一个基于 WinUI 3 的实时 DirectX 12 光线追踪（DXR）演示程序。它使用 Vortice（C# 的 DirectX 绑定，非 SharpDX）从零实现了完整的 DXR 渲染管线，渲染一个 Monte Carlo 路径追踪场景（5 个球体：绿色 Lambertian、银色金属、带内气泡的玻璃球、巨型地面）。
A real-time DirectX 12 Raytracing (DXR) demo built on WinUI 3, implementing the full DXR pipeline from scratch with Vortice (C# DirectX bindings, not SharpDX). It renders a Monte Carlo path-traced scene with 5 spheres: a green Lambertian sphere, a silver metal sphere, a glass sphere with an inner bubble, and a giant ground plane.
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硬件光线追踪 DXR: 通过 DirectX Raytracing Tier 1.0+ 硬件加速（
RayGenerationShader/ClosestHit/Miss/Intersection四类着色器） -
程序化球体: 单 BLAS 内含 5 个 AABB + 一个 intersection shader，通过
GeometryIndex()（SM 6.5）选择材质 -
实时路径追踪: 每像素 4 次采样 × 最多 10 次弹射，太阳直接光照 + 环境光（半球采样），阴影为解析式判定
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渐进式累积: 输出纹理与上一帧混合（
MaxWeight=100），帧数递增时噪声随帧累积收敛 -
轨道相机: 鼠标左键拖动旋转，滚轮缩放，两帧缓冲流水线（CPU/GPU 双缓冲）
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DXC 运行时编译: 启动时用 DXC 将 HLSL（
sm_6_5）编译为 DXIL，无需预先烘焙 shader -
WinUI 3 集成:
SwapChainPanel通过ISwapChainPanelNativeCOM 接口绑定 DXGI 合成交换链，FPS/状态栏 + Mica 背景 -
Hardware-accelerated raytracing (DXR Tier 1.0+) with RayGen / ClosestHit / Miss / Intersection shaders
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Procedural spheres: one BLAS with 5 AABBs + a single intersection shader, material selected via
GeometryIndex()(SM 6.5) -
Real-time path tracing: 4 samples/pixel × up to 10 bounces, analytic sun + hemisphere environment lighting, analytic shadows
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Progressive accumulation: output blended with the previous frame (
MaxWeight=100) to converge noise over time -
Orbit camera: left-drag to rotate, wheel to zoom; 2-frame CPU/GPU pipelining
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HLSL (
sm_6_5) compiled to DXIL at startup via DXC — no pre-baked shaders -
SwapChainPanelbound to a DXGI composition swap chain through theISwapChainPanelNativeCOM interface; FPS/status bar + Mica backdrop
| 组件 Component | 版本 |
|---|---|
| .NET | net10.0-windows10.0.22621.0 |
| WinUI 3 / Windows App SDK | 2.3.1（SelfContained） |
| Vortice.Direct3D12 / DXGI / Dxc | 3.8.3 |
| Vortice.Mathematics | 2.1.1 |
| HLSL 着色器模型 | 6.5（lib_6_5） |
- Windows 10 1809+（最低平台版本 10.0.17763.0）
- 支持 DXR（DirectX Raytracing Tier 1.0+）的 GPU（NVIDIA RTX / GTX 16 系及以上、AMD RX 6000+ 等）。启动时会检查
FeatureDataD3D12Options5.RaytracingTier，不满足时在状态栏提示 - 构建：Visual Studio 2022（WinUI 工作负载）+ .NET 10 SDK
# 单独构建工程（无需 wapproj）
dotnet build DXRDemo.csproj -p:Platform=x64 -p:Configuration=Debug
# 或 Release
dotnet build DXRDemo.csproj -p:Platform=x64 -p:Configuration=Release然后运行 bin\x64\{Debug|Release}\net10.0-windows10.0.22621.0\DXRDemo.exe。
| 操作 | 效果 |
|---|---|
| 左键拖动 | 轨道旋转相机（重置累积） |
| 鼠标滚轮 | 缩放相机距离（1.0 ~ 50.0，重置累积） |
| 窗口缩放 | 自动重建交换链与渲染纹理（重置累积） |
DXRDemo/
├── App.xaml(.cs) # 应用入口
├── MainWindow.xaml(.cs) # UI：SwapChainPanel + FPS/状态栏；相机交互；渲染驱动（CompositionTarget.Rendering）
├── DXR/ # DXR 引擎（纯原生 D3D12，经 Vortice）
│ ├── DxrDevice.cs # 设备/队列/围栏/双缓冲分配器；DXR 支持检测
│ ├── DxrRootSignature.cs # 全局根签名（4 槽：TLAS SRV、UAV 表、CBV、球体 SRV）
│ ├── DxrShaderCompiler.cs # DXC 运行时编译 HLSL → DXIL
│ ├── DxrAccelerationStructure.cs # 5-AABB BLAS + 单实例 TLAS 构建；球体数据缓冲
│ ├── DxrPipelineState.cs # RT 管线状态对象（DxilLibrary + HitGroup + 根签名 + Payload 配置）
│ ├── DxrShaderTable.cs # 着色器表（RayGen / Miss / HitGroup，3 条记录）
│ ├── DxrRenderer.cs # 主渲染器：逐帧录制 + DispatchRays + 渐进累积 + 呈现
│ ├── DxrResources.cs # 资源辅助（上传/默认缓冲、UAV 纹理、描述符堆）
│ ├── DxrSwapChain.cs # DXGI 合成交换链 + ISwapChainPanelNative COM 绑定
│ └── REMAINING_WORK.md # 开发手记/剩余工作
└── Shaders/DXR/
├── RayTrace.hlsl # 主着色器：RayGen/ClosestHit/Intersection/Miss（sm_6_5）
├── SceneData.hlsli # 共享结构（SceneConstants、SphereData、Schlick）
└── Minimal.hlsl
- 初始化: 创建 D3D12 设备 → 编译 HLSL（DXC）→ 构建 BLAS/TLAS → 创建 RT 管线与着色器表 → 创建帧资源（双缓冲 UAV 纹理 + 描述符堆）→ 创建并绑定交换链
- 逐帧: 更新常量（分辨率/鼠标/时间/相机距离/帧号）→ 重建 UAV 描述符（输出与上一帧纹理每帧互换角色）→
DispatchRays（1 次 TraceRay/弹射，阴影为解析式）→ 输出拷贝到后缓冲 → Present - 渐进累积: 本帧结果 = 前一帧结果与当前帧结果按
1/weight权重混合（weight随帧数增加，上限 100），拖拽/缩放/缩放窗口时帧号归零重新收敛
- Debug 构建启用 D3D12 Debug Layer，每帧有显著 CPU 开销，仅用于调试
- 交换链
Resize采用销毁重建方式（CreateSwapChainForComposition），缩放窗口时会短暂重建 - 性能优化、剩余工作与曾经的 Vortice API 对齐记录见
DXR/REMAINING_WORK.md