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VulkanTutorial（6·VkSwapChainKHR）

news 2024/10/27 3:57:15

VkSwapChainKHR

Vulkan 没有像opengl的“默认帧缓冲区”的概念，因此它需要一个SwapChain，该SwapChain将包含我们将渲染到的缓冲区，然后我们在屏幕上可视化它们。

交换链本质上是等待呈现在屏幕上的图像队列，我们的应用程序将获取这样一个图像并绘制给它，然后将其返回给队列

队列中显示图像的条件取决于交换链的设置方式，但交换链的一般图像的显示与屏幕的刷新率同步

并非所有的显卡（physicalservice）都能够将图像显示到屏幕上，例如如果是面向servers服务器的，那么不会有任何显示输出，并且它并非vulkan的核心部分，你需要启用VK_KHR_swapchain

启用扩展

首先声明VK_KHR_SWAPCHAIN_EXTENSION_NAME的字符数组，就像validation layer那样

依然类似于validation layer，我们根据这个字符数组，检查所有的扩展中，是否有这个扩展名

我们检查了支持VK_KHR_SWAPCHAIN_EXTENSION_NAME扩展的physicalservice，现在仅需要在device creation struct结构体中，启用它

查询SwapChain支持的信息

仅仅查询是否支持KHR扩展是不够的，因为它可能不与我们window surface兼容，因此要检查更多的内容

我们需要检查3种基本属性：

基本表面功能（交换链中图像的最小/最大数量、最小/最大图像的宽度和高度）
表面格式（像素格式、色彩空间）
可用的演示模式

类似于QueueFamilies，我们也使用struct传递需要的详细信息

vkGetPhysicalDeviceSurfaceCapabilitiesKHR返回VkSurfaceCapabilitiesKHR物理设备表面功能

vkGetPhysicalDeviceSurfaceFormatsKHR获取表面格式

vkGetPhysicalDeviceSurfacePresentModesKHR查找可用的演示模式

SwapChainSupportDetails querySwapChainSupport(VkPhysicalDevice device) {//填充交换链信息SwapChainSupportDetails details;vkGetPhysicalDeviceSurfaceCapabilitiesKHR(device, surface, &details.capabilities);uint32_t formatCount;vkGetPhysicalDeviceSurfaceFormatsKHR(device, surface, &formatCount, nullptr);if (formatCount != 0) {details.formats.resize(formatCount);vkGetPhysicalDeviceSurfaceFormatsKHR(device, surface, &formatCount, details.formats.data());}uint32_t presentModeCount;vkGetPhysicalDeviceSurfacePresentModesKHR(device, surface, &presentModeCount, nullptr);if (presentModeCount != 0) {details.presentModes.resize(presentModeCount);vkGetPhysicalDeviceSurfacePresentModesKHR(device, surface, &presentModeCount, details.presentModes.data());}return details;
}

更新isDeviceSuitable设备选择函数

现在所有细节都在结构体中，我们应该更新isDeviceSuitable（）函数，以确保查询到的设备有swapchain信息存在：!swapChainSupport.formats.empty() && !swapChainSupport.presentModes.empty();

选择最好的交换链信息

如果满足条件，那么支持肯定是足够了，但可能仍有许多不同的最优性模式，以便我们在createSwapChain时使用

表面格式（颜色深度）
演示模式（将图像“交换”到屏幕的条件）
交换范围（交换链中图像的分辨率）

对于format格式和恶presentmode来说它们都是数组，我们要在其中选出满足条件的，通过for循环，否则返回第一个

VkSurfaceFormatKHR

每个VkSurfaceFormatKHR条目包含一个format和一个colorSpace成员。format成员指定颜色通道和类型。例如，VK_FORMAT_B8G8R8A8_SRGB意味着我们以8位无符号整数的顺序存储B、G、R和alpha通道，每像素总共32位。
colorSpace成员使用VK_COLOR_SPACE_SRGB_NONLINEAR_KHR标志指示是否支持SRGB颜色空间。，因为它会产生更准确的感知颜色

VkSurfaceFormatKHR chooseSwapSurfaceFormat(const std::vector<VkSurfaceFormatKHR>& availableFormats) {for (const auto& availableFormat : availableFormats) {if (availableFormat.format == VK_FORMAT_B8G8R8A8_SRGB && availableFormat.colorSpace == VK_COLOR_SPACE_SRGB_NONLINEAR_KHR) {return availableFormat;}}return availableFormats[0];
}

Presentation mode 演示模式

VK_PRESENT_MODE_IMMEDIATE_KHR：您的应用程序提交的图像立即转移到屏幕上，这可能导致撕裂。
VK_PRESENT_MODE_FIFO_KHR：交换链是一个队列，当刷新显示时，显示从队列的前面获取图像，程序在队列的后面插入呈现的图像。如果队列已满，则程序必须等待。这与现代游戏中的垂直同步最为相似。屏幕被刷新的那一刻被称为“垂直空白”。
VK_PRESENT_MODE_FIFO_RELAXED_KHR：只有当应用程序延迟并且队列在最后一个垂直空白处为空时，此模式才与前一个模式不同。而不是等待下一个垂直空白，图像是立即传输，当它最终到达。这可能导致明显的撕裂。
VK_PRESENT_MODE_MAILBOX_KHR：这是第二种模式的另一种变体。当队列已满时，不会阻塞应用程序，而是将已经排队的图像替换为新图像。这种模式可以用来尽可能快地渲染帧，同时仍然避免撕裂，导致比标准垂直同步更少的延迟问题。这通常被称为“三重缓冲”，尽管单独存在三个缓冲区并不一定意味着帧率被解锁。

VkPresentModeKHR chooseSwapPresentMode(const std::vector<VkPresentModeKHR>& availablePresentModes) {for (const auto& availablePresentMode : availablePresentModes) {if (availablePresentMode == VK_PRESENT_MODE_MAILBOX_KHR) {return availablePresentMode;}}return VK_PRESENT_MODE_FIFO_KHR;
}

Swap extent交换范围

交换范围：交换链图像的分辨率

VkExtent2D chooseSwapExtent(const VkSurfaceCapabilitiesKHR& capabilities) {if (capabilities.currentExtent.width != std::numeric_limits<uint32_t>::max()) {return capabilities.currentExtent;}else {int width, height;glfwGetFramebufferSize(window, &width, &height);VkExtent2D actualExtent = {static_cast<uint32_t>(width),static_cast<uint32_t>(height)};actualExtent.width = std::clamp(actualExtent.width, capabilities.minImageExtent.width, capabilities.maxImageExtent.width);actualExtent.height = std::clamp(actualExtent.height, capabilities.minImageExtent.height, capabilities.maxImageExtent.height);return actualExtent;}
}

创建交换链

有了所有这些辅助函数来帮助我们进行选择

SwapChainSupportDetails swapChainSupport = querySwapChainSupport(physicalDevice);VkSurfaceFormatKHR surfaceFormat = chooseSwapSurfaceFormat(swapChainSupport.formats);
VkPresentModeKHR presentMode = chooseSwapPresentMode(swapChainSupport.presentModes);
VkExtent2D extent = chooseSwapExtent(swapChainSupport.capabilities);

还需要指定minImageCount交换链中拥有多少图像，

最小值意味着我们有时可能必须等待驱动程序完成内部操作，然后才能获取另一个图像进行渲染。因此，建议请求至少比最小值多一张图像，还应该确保在执行此操作时不超过最大图像数

uint32_t imageCount = swapChainSupport.capabilities.minImageCount + 1;//设置最小数量为交换链支持的最小数量 + 1
if (swapChainSupport.capabilities.maxImageCount > 0 && imageCount > swapChainSupport.capabilities.maxImageCount) {//不超过最大数量imageCount = swapChainSupport.capabilities.maxImageCount;
}

创建交换链对象和往常一样，就是创建一个struct，VkSwapchainCreateInfoKHR并填充信息

指定每个图像包含的层数

createInfo.imageArrayLayers = 1;

如果要直接渲染作为颜色附件，或者也有可能将图像渲染到单独的图像中

createInfo.imageUsage = VK_IMAGE_USAGE_COLOR_ATTACHMENT_BIT;

我们需要指定如何处理交换链的QueueFamily

有两种方法可以处理图像，即从多个队列访问：

VK_SHARING_MODE_EXCLUSIVE专用：一个图像一次由一个QueueFamily拥有并且所有权必须明确转移，然后才能在另一个队列中使用家庭。此选项可提供最佳性能。
VK_SHARING_MODE_CONCURRENT并发：图像可以跨多个QueueFamily使用没有明确所有权转移的族。

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http://www.mrgr.cn/news/59268.html