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Vulkan 学习(13)---- Vulkan Framebuffercommand buffer

news 来源：原创 2025/5/15 15:48:22

Vulkan Framebuffer

Vulkan 帧缓冲区(FrameBuffer) 是一个容器对象(资源管理类的对象)，包含了一组图像视图(Image View)，用于在渲染通道中作为附件进行渲染

每个帧缓冲区的附件和渲染通道的附件描述相对应，它们共同定义了渲染的目标，

帧缓存(VkFramebuffer)在 Vulkan 中的概念类似于 OpenGL 中的帧缓存对象 FBO 每个帧缓存区包含一组图像视图，这些图像视图表示实际的图像资源，可以是颜色附件，深度附件或者模板附件。帧缓冲区用于将渲染输出写入到这些图像中(就是用于存储渲染通道(renderpass 输出的图像))

在 Vulkan 中，每个帧缓冲区至少需要一个颜色附件(color attachement)，这个颜色附件可以是和 Swapchain 关联的 ImageView

创建 VkFramebuffer

帧缓冲区的创建过程通常涉及下面的步骤：

确定帧缓冲区需要兼容的 Renderpass，因为 RenderPass 定义了渲染操作的结构和执行顺序，以及需要的附件的数量、类型和格式
为每个 SwapChain 图像创建对应的 ImageView，因为渲染的图像最终需要显示在屏幕上，Swapchain 的 ImageView 就是用来呈现到屏幕上的
使用 VkFrameBufferCreateInfo 结构体创建 Framebuffer，指定渲染通道，附件个数附件信息、宽度、高度和图层信息

用于创建帧缓冲区的结构体 VkFramebufferCreateInfo 定义如下：

typedef struct VkFramebufferCreateInfo {// 必须是 VK_STRUCTURE_TYPE_FRAMEBUFFER_CREATE_INFOVkStructureType             sType;const void*                 pNext;VkFramebufferCreateFlags    flags;// 帧缓冲区创建标志，目前保留，必须为0VkRenderPass                renderPass;// 和帧缓冲区相关联的渲染通道uint32_t                    attachmentCount;// 帧缓冲区的附件数量const VkImageView*          pAttachments;// 指向 VkImageView 的指针数组，每个指针指向一个附件uint32_t                    width;// 帧缓冲区宽度uint32_t                    height;// 帧缓冲区高度uint32_t                    layers;// 帧缓冲区的层数(通常为 1)
} VkFramebufferCreateInfo;

VkFrameBuffer 创建示例

// 创建swapChainImageViews 作为颜色附件
swapChainImageViews.resize(swapChainImages.size());for (size_t i = 0; i < swapChainImages.size(); i++) {VkImageViewCreateInfo createInfo{};createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_IMAGE_VIEW_CREATE_INFO;createInfo.image = swapChainImages[i];createInfo.viewType = VK_IMAGE_VIEW_TYPE_2D;createInfo.format = swapChainImageFormat;createInfo.components.r = VK_COMPONENT_SWIZZLE_IDENTITY;createInfo.components.g = VK_COMPONENT_SWIZZLE_IDENTITY;createInfo.components.b = VK_COMPONENT_SWIZZLE_IDENTITY;createInfo.components.a = VK_COMPONENT_SWIZZLE_IDENTITY;createInfo.subresourceRange.aspectMask = VK_IMAGE_ASPECT_COLOR_BIT;createInfo.subresourceRange.baseMipLevel = 0;createInfo.subresourceRange.levelCount = 1;createInfo.subresourceRange.baseArrayLayer = 0;createInfo.subresourceRange.layerCount = 1;if (vkCreateImageView(device, &createInfo, nullptr, &swapChainImageViews[i]) != VK_SUCCESS) {throw std::runtime_error("failed to create image views!");}
}swapChainFramebuffers.resize(swapChainImageViews.size());// 创建帧缓冲区
for (size_t i = 0; i < swapChainImageViews.size(); i++) {VkImageView attachments[] = {swapChainImageViews[i]};VkFramebufferCreateInfo framebufferInfo{};framebufferInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_FRAMEBUFFER_CREATE_INFO;// 前面创建好的渲染通道framebufferInfo.renderPass = renderPass;// 附件数量framebufferInfo.attachmentCount = 1;// 附件内容framebufferInfo.pAttachments = attachments;// 缓冲区宽度framebufferInfo.width = swapChainExtent.width;// 缓冲区高度framebufferInfo.height = swapChainExtent.height;framebufferInfo.layers = 1;if (vkCreateFramebuffer(device, &framebufferInfo, nullptr, &swapChainFramebuffers[i]) != VK_SUCCESS) {throw std::runtime_error("failed to create framebuffer!");}
}

Vulkan command buffer

Vulkan 中，指令缓存(command buffer)是用于记录和存储一系列绘制和计算指令的对象

这些指令将在 GPU 上执行，可以执行不同类型的工作，包括绑定顶点缓存、绑定流水线、录制渲染通道指令、设置视口和裁切矩形，设置绘制指令，执行图像和缓存内容的复制操作等

指令缓存提交到硬件队列的过程和它们被执行的过程是异步进行的

指令缓存的类型主要有两种：主指令缓存和次指令缓存

主指令缓存(primary command buffer)：包括次指令缓存，负责执行它们，可以提交给队列执行

次指令缓存(secondary command buffer)：不能直接提交给队列，必须嵌套在主指令缓存中执行，可以用于记录可重用的指令或者多线程录制指令
command_pool

command buffer pool

一个应用程序的指令缓存数量是非常多的，Vulkan API 设计师为了最大的提高性能，指令缓存的分配通过 VkCommandPool 完成，从而降低多个指令缓存之间的资源创建带来的性能消耗

指令缓存可以是一直存在的，只需创建一个，就可以一直反复使用

分配指令缓存池

首先创建一个command buffer pool，用于分配指令缓存

VkCommandPool 的创建:

    VkCommandPoolCreateInfo poolInfo{};poolInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_COMMAND_POOL_CREATE_INFO;// 也可以指定为 0poolInfo.flags = VK_COMMAND_POOL_CREATE_RESET_COMMAND_BUFFER_BIT;// 指定 queueFamilyIndex Graphic using graphic Compute using computepoolInfo.queueFamilyIndex = queueFamilyIndices.graphicsFamily.value();if (vkCreateCommandPool(device, &poolInfo, nullptr, &commandPool) != VK_SUCCESS) {throw std::runtime_error("failed to create command pool!");}

分配指令缓存
使用 VkCommandBufferAllocateInfo 用于分配指令缓存

typedef struct VkCommandBufferAllocateInfo {// 结构体类型，必须为 VK_STRUCTURE_TYPE_COMMAND_BUFFER_ALLOCATE_INFOVkStructureType         sType;// 可选的扩展指针，通常为 nullptrconst void*             pNext;// 用于分配命令的 command poolVkCommandPool           commandPool;// 命令缓冲区的级别，主级别或者次级别VkCommandBufferLevel    level;// 要分配的命令缓冲区的数量，一个或者多个uint32_t                commandBufferCount;
} VkCommandBufferAllocateInfo;

其中 level 属性可以选择的下面的值:

VK_COMMAND_BUFFER_LEVEL_PRIMARY: 主命令缓冲区，可以直接提交到对垒并执行
VK_COMMAND_BUFFER_LEVEL_SECONDARY：次级命令缓存区，不能直接提交，需要在主命令缓存区内调用

分配 command buffer 的参考代码：

	VkCommandBufferAllocateInfo allocInfo{};allocInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_COMMAND_BUFFER_ALLOCATE_INFO;allocInfo.commandPool = commandPool;allocInfo.level = VK_COMMAND_BUFFER_LEVEL_PRIMARY;allocInfo.commandBufferCount = 1;if (vkAllocateCommandBuffers(device, &allocInfo, &commandBuffer) != VK_SUCCESS) {throw std::runtime_error("failed to allocate command buffers!");}

释放指令缓存池

vkFreeCommandBuffers(device, commandPool, 1, &commandBuffer);
vkDestroyCommandPool(device, commandPool, nullptr);

录制 command buffer

指令缓存是用来记录指令的，通过函数 vkBeginCommandBuffer() 和 vkEndCommandBuffer() 完成，这两个函数定义个范围，这个范围内的所有 vulkan 指令都会被记录下来
command_buffer

// 定义缓冲区的开始信息结构体
VkCommandBufferBeginInfo beginInfo = {}; 
beginInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_COMMAND_BUFFER_BEGIN_INFO; 
beginInfo.flags = 0;
beginInfo.pInheritanceInfo = nullptr;VkResult result = vkBeginCommandBuffer(commandBuffer, &beginInfo); 
if (result != VK_SUCCESS) {throw std::runtime_error("Failed to begin recording command buffer!");
}// 录制vulkan 指令// 1. 设置视口（可选）
VkViewport viewport = {};
viewport.x = 0.0f; // viewport 左上角 x 坐标
viewport.y = 0.0f; // viewport 左上角 y 坐标
viewport.width = (float)swapChainExtent.width; // 视口宽度，通常是交换链的宽度
viewport.height = (float)swapChainExtent.height; //视口高度，通常是交换链的高度
viewport.minDepth = 0.0f; // 最小深度值
viewport.maxDepth = 1.0f; // 最大深度值
vkCmdSetViewport(commandBuffer, 0, 1, &viewport); // 录制设置 viewport 指令，提交到缓存区// 2. 设置裁剪区域
VkRect2D scissor = {}; 
scissor.offset = {0, 0}; // 裁剪区域的偏移量，从左上角开始
scissor.extent = swapChainExtent; // 裁剪区域的大小，通常是交换链的尺寸
vkCmdSetScissor(commandBuffer, 0, 1, &scissor); // 录制设置裁剪区域的指令// 3. 开始渲染通道(render pass)
VkRenderPassBeginInfo renderPassInfo = {}; // 初始化 VkRenderPassBeginInfo 结构体
renderPassInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_RENDER_PASS_BEGIN_INFO; // 指定结构体类型
renderPassInfo.renderPass = renderPass; // 指定关联的渲染通道
renderPassInfo.framebuffer = framebuffer; // 指定要渲染的帧缓冲区
renderPassInfo.renderArea.offset = {0, 0}; // 渲染的起点，通常是从左上角(0,0)开始
renderPassInfo.renderArea.extent = swapChainExtent; // 渲染区域大小，通常和交换链区域一致VkClearValue clearColor = {{{0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f}}}; // 定义清屏颜色为黑色
renderPassInfo.clearValueCount = 1; // 清屏的值数量，这里只设置一个清屏颜色
renderPassInfo.pClearValues = &clearColor;// 开始录制渲染通道
vkCmdBeginRenderPass(commandBuffer, &renderPassInfo, VK_SUBPASS_CONTENTS_INLINE); // 开始渲染通道的录制// 4. 绑定图形管线
vkCmdBindPipeline(commandBuffer, VK_PIPELINE_BIND_POINT_GRAPHICS, graphicsPipeline); // 绑定图形管线到命令缓冲区// 5. 绑定顶点缓冲区（可选）
VkBuffer vertexBuffers[] = {vertexBuffer}; // 顶点缓冲区数组，包含顶点数据的缓冲区
VkDeviceSize offsets[] = {0}; // 偏移量数组，表示从缓冲区的哪个位置开始读取数据
vkCmdBindVertexBuffers(commandBuffer, 0, 1, vertexBuffers, offsets); // 绑定顶点缓冲区，设置偏移量// 6. 绘制图元
vkCmdDraw(commandBuffer, static_cast<uint32_t>(vertexCount), 1, 0, 0); // 录制绘制指令，指定要绘制的顶点数量// 结束渲染通道
vkCmdEndRenderPass(commandBuffer); // 结束当前渲染通道// 结束命令缓冲区的录制
result = vkEndCommandBuffer(commandBuffer); // 结束命令缓冲区的录制
if (result != VK_SUCCESS) {throw std::runtime_error("Failed to record command buffer!");
}

提交 command buffer

使用 VkQueueSubmit 将指令缓存提交给队列执行:

VkSubmitInfo submitInfo{};
submitInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_SUBMIT_INFO;// wait a semaphore and trigger an fence
VkSemaphore waitSemaphores[] = { imageAvailableSemaphore };
VkPipelineStageFlags waitStages[] = { VK_PIPELINE_STAGE_COLOR_ATTACHMENT_OUTPUT_BIT };
submitInfo.waitSemaphoreCount = 1;
submitInfo.pWaitSemaphores = waitSemaphores;
submitInfo.pWaitDstStageMask = waitStages;submitInfo.commandBufferCount = 1;
submitInfo.pCommandBuffers = &commandBuffer;VkSemaphore signalSemaphores[] = { renderFinishedSemaphore };
submitInfo.signalSemaphoreCount = 1;
submitInfo.pSignalSemaphores = signalSemaphores;if (vkQueueSubmit(graphicsQueue, 1, &submitInfo, inFlightFence) != VK_SUCCESS) {throw std::runtime_error("failed to submit draw command buffer!");
}

Vulkan 学习(13)---- Vulkan Framebuffercommand buffer

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编程日记 2025/5/13 9:41:22

利用deepseek参与软件测试基本架构如何又该在什么环节接入deepseek

利用DeepSeek参与软件测试，可以考虑以下基本架构和接入环节： ### 基本架构 - **数据层** - **测试数据存储**：用于存放各种测试数据，包括正常输入数据、边界值数据、异常数据等，这些数据可以作为DeepSeek的输入&…...

编程日记 2025/5/13 5:38:18

99.20 金融难点通俗解释：中药配方比喻马科维茨资产组合模型(MPT)

目录 0. 承前1. 核心知识点拆解2. 中药搭配比喻方案分析2.1 比喻的合理性 3. 通俗易懂的解释3.1 以中药房为例3.2 配方原理 4. 实际应用举例4.1 基础配方示例4.2 效果说明 5. 注意事项5.1 个性化配置5.2 定期调整 6. 总结7. 代码实现 0. 承前本文主旨： 本文通过中…...

编程日记 2025/5/12 16:45:38

为AI聊天工具添加一个知识系统之79 详细设计之20 正则表达式之7

本文要点要点 “正则表达式” 本来是计算机科学计算机科学的一个概念。本项目将它推广（扩张）到认知科学的“认知范畴”概念， 聚合（收敛）到神经科学的“神经元”概念。做法是：用reg 来系统化定义认知…...

编程日记 2025/5/13 9:41:16

[ Spring ] Spring Boot Mybatis++ 2025

文章目录 StructureMyBatis Controller AbilitiesConfigure Plugins and RepositoriesApply Plugins and Add DependenciesMyBatis Spring PropertiesMyBatis ApplicationMyBatis BeansMyBatis MapperMyBatis Query Builder Structure this blog introduce 3 ways using mybat…...

编程日记 2025/5/13 5:24:47

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