中小企业网站建设好么,小米开发者模式,石家庄做网站 vtkj,有什么做户外活动的网站吗这一节主要介绍创建帧缓冲#xff08;Framebuffer#xff09;#xff0c;创建命令池#xff0c;创建命令缓存#xff0c;和从文件加载 PNG 图像数据#xff0c;解码为 RGBA 格式#xff0c;并将像素数据暂存到 Vulkan 的 暂存缓冲区中。
一、创建帧缓冲
createFramebu…这一节主要介绍创建帧缓冲Framebuffer创建命令池创建命令缓存和从文件加载 PNG 图像数据解码为 RGBA 格式并将像素数据暂存到 Vulkan 的 暂存缓冲区中。
一、创建帧缓冲
createFramebuffers 用于创建帧缓冲Framebuffer的核心部分其功能是为交换链Swap Chain中的每个图像视图Image View创建对应的帧缓冲对象。
void HelloVK::initVulkan() {createInstance();createSurface();pickPhysicalDevice();createLogicalDeviceAndQueue();setupDebugMessenger();establishDisplaySizeIdentity();createSwapChain();createImageViews();createRenderPass();createDescriptorSetLayout();createGraphicsPipeline();createFramebuffers();...
}void HelloVK::createFramebuffers() {swapChainFramebuffers.resize(swapChainImageViews.size());for (size_t i 0; i swapChainImageViews.size(); i) {VkImageView attachments[] {swapChainImageViews[i]};VkFramebufferCreateInfo framebufferInfo{};framebufferInfo.sType VK_STRUCTURE_TYPE_FRAMEBUFFER_CREATE_INFO;framebufferInfo.renderPass renderPass;framebufferInfo.attachmentCount 1;framebufferInfo.pAttachments attachments;framebufferInfo.width swapChainExtent.width;framebufferInfo.height swapChainExtent.height;framebufferInfo.layers 1;VK_CHECK(vkCreateFramebuffer(device, framebufferInfo, nullptr,swapChainFramebuffers[i]));}
}1.1 调整帧缓冲数组大小
根据交换链图像视图的数量调整帧缓冲数组的大小确保两者一一对应。
swapChainFramebuffers.resize(swapChainImageViews.size());1.2 遍历交换链图像视图
对每个交换链图像视图创建对应的帧缓冲。
for (size_t i 0; i swapChainImageViews.size(); i) {...}1.3 定义附件
此处仅使用颜色附件swapChainImageViews[i]即渲染结果将写入交换链图像。若需要深度、模板测试需额外添加对应的图像视图。
VkImageView attachments[] {swapChainImageViews[i]};1.4 配置帧缓冲创建信息
VkFramebufferCreateInfo framebufferInfo{};
framebufferInfo.sType VK_STRUCTURE_TYPE_FRAMEBUFFER_CREATE_INFO;
framebufferInfo.renderPass renderPass; // 关联的渲染流程
framebufferInfo.attachmentCount 1; // 附件数量
framebufferInfo.pAttachments attachments; // 附件数组指针
framebufferInfo.width swapChainExtent.width; // 帧缓冲宽度
framebufferInfo.height swapChainExtent.height; // 帧缓冲高度
framebufferInfo.layers 1; // 层数用于多视口/立体渲染关键参数
renderPass帧缓冲必须与渲染流程兼容即附件格式、数量与渲染流程定义一致。width 和 height必须与交换链图像尺寸一致否则渲染结果可能无效。layers通常为 1用于多图层渲染如 VR 立体视图。
1.5 创建帧缓冲
vkCreateFramebuffer 创建实际的 Vulkan 帧缓冲对象。
VK_CHECK(vkCreateFramebuffer(device, framebufferInfo, nullptr, swapChainFramebuffers[i]));二、创建命令池
创建一个命令池用于分配和管理命令缓冲的内存。命令缓冲用于记录 GPU 执行的渲染或计算指令。
命令池与特定的队列族Queue Family绑定确保命令缓冲被提交到正确的硬件队列如图形队列。
void HelloVK::initVulkan() {createInstance();createSurface();pickPhysicalDevice();createLogicalDeviceAndQueue();setupDebugMessenger();establishDisplaySizeIdentity();createSwapChain();createImageViews();createRenderPass();createDescriptorSetLayout();createGraphicsPipeline();createFramebuffers();createCommandPool();...
}void HelloVK::createCommandPool() {QueueFamilyIndices queueFamilyIndices findQueueFamilies(physicalDevice);VkCommandPoolCreateInfo poolInfo{};poolInfo.sType VK_STRUCTURE_TYPE_COMMAND_POOL_CREATE_INFO;poolInfo.flags VK_COMMAND_POOL_CREATE_RESET_COMMAND_BUFFER_BIT;poolInfo.queueFamilyIndex queueFamilyIndices.graphicsFamily.value();VK_CHECK(vkCreateCommandPool(device, poolInfo, nullptr, commandPool));
}2.1 获取队列族索引 QueueFamilyIndices
findQueueFamilies 函数在前面已经详细分析过用于寻找物理设备支持的图形队列族和呈现队列族。
2.2 配置命令池创建信息
VkCommandPoolCreateInfo poolInfo{};
poolInfo.sType VK_STRUCTURE_TYPE_COMMAND_POOL_CREATE_INFO;
poolInfo.flags VK_COMMAND_POOL_CREATE_RESET_COMMAND_BUFFER_BIT;
poolInfo.queueFamilyIndex queueFamilyIndices.graphicsFamily.value();sType指定结构体类型为命令池创建信息。flags控制命令池的行为此处设置为 VK_COMMAND_POOL_CREATE_RESET_COMMAND_BUFFER_BIT允许单个命令缓冲通过 vkResetCommandBuffer 重置而无需重置整个命令池。queueFamilyIndex指定命令池关联的队列族索引此处为图形队列族确保命令缓冲提交到正确的队列。
2.3 创建命令池
vkCreateCommandPool 调用 Vulkan API 创建命令池。
VK_CHECK(vkCreateCommandPool(device, poolInfo, nullptr, commandPool));三、创建命令缓存
从已创建的命令池commandPool中分配一组主命令缓冲Primary Command Buffers用于记录 GPU 执行的渲染指令。
使用 MAX_FRAMES_IN_FLIGHT 控制帧的并发数量如双缓冲或三缓冲避免 CPU 和 GPU 之间的资源竞争。
void HelloVK::initVulkan() {createInstance();createSurface();pickPhysicalDevice();createLogicalDeviceAndQueue();setupDebugMessenger();establishDisplaySizeIdentity();createSwapChain();createImageViews();createRenderPass();createDescriptorSetLayout();createGraphicsPipeline();createFramebuffers();createCommandPool();createCommandBuffer()...
}void HelloVK::createCommandBuffer() {commandBuffers.resize(MAX_FRAMES_IN_FLIGHT);VkCommandBufferAllocateInfo allocInfo{};allocInfo.sType VK_STRUCTURE_TYPE_COMMAND_BUFFER_ALLOCATE_INFO;allocInfo.commandPool commandPool;allocInfo.level VK_COMMAND_BUFFER_LEVEL_PRIMARY;allocInfo.commandBufferCount commandBuffers.size();VK_CHECK(vkAllocateCommandBuffers(device, allocInfo, commandBuffers.data()));
}3.1 调整命令缓冲数组大小
根据预定义的 MAX_FRAMES_IN_FLIGHT代码内设置为 2设置命令缓冲数组的大小。每个飞行的帧需要一个独立的命令缓冲确保 CPU 在录制下一帧时不会覆盖正在被 GPU 处理的帧数据。
commandBuffers.resize(MAX_FRAMES_IN_FLIGHT);3.2 配置命令缓冲分配信息
VkCommandBufferAllocateInfo allocInfo{};
allocInfo.sType VK_STRUCTURE_TYPE_COMMAND_BUFFER_ALLOCATE_INFO;
allocInfo.commandPool commandPool; // 关联的命令池
allocInfo.level VK_COMMAND_BUFFER_LEVEL_PRIMARY; // 主命令缓冲级别
allocInfo.commandBufferCount commandBuffers.size(); // 分配的缓冲数量关键参数
commandPool指定从哪个命令池分配内存。命令池的类型需与后续提交的队列兼容。level设置为 VK_COMMAND_BUFFER_LEVEL_PRIMARY表示分配的是主命令缓冲可直接提交到队列。
级别用途VK_COMMAND_BUFFER_LEVEL_PRIMARY直接提交到队列可调用次级缓冲。适用于每帧的主要渲染指令。VK_COMMAND_BUFFER_LEVEL_SECONDARY嵌入到主缓冲中需通过主缓冲执行。适用于复用指令或并行录制。
commandBufferCount需要分配的缓冲数量与 MAX_FRAMES_IN_FLIGHT 一致。
3.3 分配命令缓冲
vkAllocateCommandBuffers 从命令池中分配指定数量的命令缓冲。
VK_CHECK(vkAllocateCommandBuffers(device, allocInfo, commandBuffers.data()));3.4 核心概念
3.4.1 主命令缓冲Primary Command Buffer
直接提交到队列主缓冲可独立提交到队列执行通常包含完整的渲染指令序列。次级缓冲的依赖次级缓冲SECONDARY需通过 vkCmdExecuteCommands 在主缓冲中调用适用于复用指令或并行录制。
3.4.2 帧并发控制MAX_FRAMES_IN_FLIGHT
双缓冲/三缓冲通过设置 2 或 3 个缓冲允许 CPU 准备下一帧数据的同时GPU 处理当前帧避免资源冲突。同步机制需配合信号量Semaphore或栅栏Fence确保帧的正确同步。
3.4.3 命令池与缓冲的关系
内存管理命令池负责底层内存分配缓冲的生命周期由其所属池控制。重置行为若命令池创建时指定了 VK_COMMAND_POOL_CREATE_RESET_COMMAND_BUFFER_BIT可单独重置缓冲否则需重置整个池。
3.5 完整工作流程示例
初始化阶段创建命令池 → 分配命令缓冲。渲染循环 等待前一帧完成通过栅栏。重置命令缓冲 → 录制渲染指令如绑定管线、绘制调用。提交命令缓冲到队列 → 呈现交换链图像。 清理阶段销毁命令池自动释放所有关联的缓冲。
四、获取图片
从文件加载 PNG 图像数据解码为 RGBA 格式并将像素数据暂存到 Vulkan 的 暂存缓冲区Staging Buffer 中为后续将数据复制到 GPU 专用的纹理图像做准备。
void HelloVK::initVulkan() {createInstance();createSurface();pickPhysicalDevice();createLogicalDeviceAndQueue();setupDebugMessenger();establishDisplaySizeIdentity();createSwapChain();createImageViews();createRenderPass();createDescriptorSetLayout();createGraphicsPipeline();createFramebuffers();createCommandPool();decodeImage();...
}void HelloVK::decodeImage() {std::vectoruint8_t imageData LoadBinaryFileToVector(texture.png,assetManager);if (imageData.size() 0) {LOGE(Fail to load image.);return;}// Make sure we have an alpha channel, not all hardware can do linear filtering of RGB888.const int requiredChannels 4;unsigned char* decodedData stbi_load_from_memory(imageData.data(),imageData.size(), textureWidth, textureHeight, textureChannels, requiredChannels);if (decodedData nullptr) {LOGE(Fail to load image to memory, %s, stbi_failure_reason());return;}if (textureChannels ! requiredChannels) {textureChannels requiredChannels;}size_t imageSize textureWidth * textureHeight * textureChannels;VkBufferCreateInfo createInfo{};createInfo.sType VK_STRUCTURE_TYPE_BUFFER_CREATE_INFO;createInfo.size imageSize;createInfo.usage VK_BUFFER_USAGE_TRANSFER_SRC_BIT;createInfo.sharingMode VK_SHARING_MODE_EXCLUSIVE;VK_CHECK(vkCreateBuffer(device, createInfo, nullptr, stagingBuffer));VkMemoryRequirements memRequirements;vkGetBufferMemoryRequirements(device, stagingBuffer, memRequirements);VkMemoryAllocateInfo allocInfo{};allocInfo.sType VK_STRUCTURE_TYPE_MEMORY_ALLOCATE_INFO;allocInfo.allocationSize memRequirements.size;allocInfo.memoryTypeIndex findMemoryType(memRequirements.memoryTypeBits,VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT | VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_COHERENT_BIT);VK_CHECK(vkAllocateMemory(device, allocInfo, nullptr, stagingMemory));VK_CHECK(vkBindBufferMemory(device, stagingBuffer, stagingMemory, 0));uint8_t *data;VK_CHECK(vkMapMemory(device, stagingMemory, 0, memRequirements.size, 0,(void **)data));memcpy(data, decodedData, imageSize);vkUnmapMemory(device, stagingMemory);stbi_image_free(decodedData);
}4.1 加载图像文件到内存
调用 LoadBinaryFileToVector 将文件内容读取到字节数组 imageData。若文件加载失败如路径错误或文件不存在记录错误并退出。
std::vectoruint8_t imageData LoadBinaryFileToVector(texture.png, assetManager);
if (imageData.size() 0) {LOGE(Fail to load image.);return;
}4.2 解码图像数据
使用 STB 图像库中的函数 stbi_load_from_memory 从内存解码图像。
const int requiredChannels 4;
unsigned char* decodedData stbi_load_from_memory(imageData.data(), imageData.size(), textureWidth, textureHeight, textureChannels, requiredChannels
);
if (decodedData nullptr) {LOGE(Fail to load image to memory, %s, stbi_failure_reason());return;
}if (textureChannels ! requiredChannels) {textureChannels requiredChannels; // 强制设为 4
}requiredChannels 4强制解码为 RGBA 格式4 通道确保兼容性某些 GPU 对 RGB 格式的线性过滤支持不佳。输出参数textureWidth、textureHeight图像尺寸、textureChannels实际解码的通道数。
4.3 计算图像数据大小
size_t imageSize textureWidth * textureHeight * textureChannels; // 总字节数4.4 创建暂存缓冲区
暂存缓冲区作为 CPU 与 GPU 之间的数据传输桥梁。后续需通过传输命令将数据从此缓冲区复制到 GPU 专用的纹理图像。
VkBufferCreateInfo createInfo{};
createInfo.sType VK_STRUCTURE_TYPE_BUFFER_CREATE_INFO;
createInfo.size imageSize; // 缓冲区大小
createInfo.usage VK_BUFFER_USAGE_TRANSFER_SRC_BIT; // 用途传输源
createInfo.sharingMode VK_SHARING_MODE_EXCLUSIVE; // 独占访问模式
VK_CHECK(vkCreateBuffer(device, createInfo, nullptr, stagingBuffer));关键参数
usage VK_BUFFER_USAGE_TRANSFER_SRC_BIT标记为传输源。sharingMode VK_SHARING_MODE_EXCLUSIVE缓冲区仅由图形队列独占使用无需多队列共享。
4.5 查询内存需求
调用 vkGetBufferMemoryRequirements 获取缓冲区的内存需求大小、对齐、内存类型掩码。
VkMemoryRequirements memRequirements;
vkGetBufferMemoryRequirements(device, stagingBuffer, memRequirements);4.6 分配暂存内存
调用 vkAllocateMemory 用于分配暂存内存。
VkMemoryAllocateInfo allocInfo{};
allocInfo.sType VK_STRUCTURE_TYPE_MEMORY_ALLOCATE_INFO;
allocInfo.allocationSize memRequirements.size;
allocInfo.memoryTypeIndex findMemoryType(memRequirements.memoryTypeBits,VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT | VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_COHERENT_BIT
);
VK_CHECK(vkAllocateMemory(device, allocInfo, nullptr, stagingMemory));VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT内存可被 CPU 直接访问通过 vkMapMemory。VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_COHERENT_BIT确保 CPU 与 GPU 内存访问的自动一致性无需手动刷新缓存。
findMemoryType 用于找到符合特定缓冲区内存要求的内存堆的索引。Vulkan 将这些要求以位集的形式管理在这种情况下通过 uint32_t 来表示。
uint32_t HelloVK::findMemoryType(uint32_t typeFilter,VkMemoryPropertyFlags properties) {VkPhysicalDeviceMemoryProperties memProperties;vkGetPhysicalDeviceMemoryProperties(physicalDevice, memProperties);for (uint32_t i 0; i memProperties.memoryTypeCount; i) {if ((typeFilter (1 i)) (memProperties.memoryTypes[i].propertyFlags properties) properties) {return i;}}assert(false); // failed to find suitable memory type!return -1;
}调用 vkGetPhysicalDeviceMemoryProperties 获取物理设备的内存信息包括内存类型memoryTypes和内存堆memoryHeaps。遍历所有可用的内存类型通常数量较小。typeFilter (1 i) 检查第 i 位是否为 1。若为真表示内存类型 i 是候选类型。(memProperties.memoryTypes[i].propertyFlags properties) properties 确保内存类型的属性propertyFlags包含 properties 的所有标志。例如若 properties 要求内存同时是主机可见和一致的则内存类型必须同时具备这两个属性。返回第一个满足条件的内存类型索引。若未找到合适内存类型触发断言错误调试模式下终止程序并返回无效值 -1。
4.7 绑定内存到缓冲区
将分配的内存与缓冲区关联偏移量设为 0从内存起始位置绑定。
VK_CHECK(vkBindBufferMemory(device, stagingBuffer, stagingMemory, 0));4.8 映射内存并拷贝数据
uint8_t *data;
VK_CHECK(vkMapMemory(device, stagingMemory, 0, memRequirements.size, 0, (void **)data));
memcpy(data, decodedData, imageSize);
vkUnmapMemory(device, stagingMemory);vkMapMemory 将 GPU 内存映射到 CPU 可访问的指针 data。memcpy 将解码后的像素数据复制到映射的内存中。vkUnmapMemory 解除映射确保数据写入完成。
4.9 释放解码数据
STB 库要求手动释放解码后的像素数据避免内存泄漏。
stbi_image_free(decodedData);4.10 关键概念
4.10.1 暂存缓冲区Staging Buffer
GPU 专用内存通常无法直接被 CPU 访问需通过暂存缓冲区中转。
典型流程
CPU 将数据写入暂存缓冲区。提交传输命令如 vkCmdCopyBufferToImage将数据复制到设备本地纹理。销毁暂存资源。
4.10.2 内存一致性
HOST_COHERENT_BIT确保 CPU 写入的数据立即可被 GPU 读取无缓存同步问题。若无此标志需手动调用 vkFlushMappedMemoryRanges 和 vkInvalidateMappedMemoryRanges 刷新缓存。
