VulkanTutorial（17`Loading models，Mipmaps）

Loading models

我们将使用tinyobjloader库从OBJ文件加载顶点和索引，它速度快，易于集成，因为它是一个像stb_image一样的单一文件库 因为我们没有学习光照，使用照明烘焙的纹理 在程序中添加两个新的配置变量来定义模型和纹理路径： 并更新createTextureImage 以使用此路径变量加载纹理数据

Loading vertices and indices

模型加载和简单的图形没什么太大区别，主要就是vertices and indices的变更 我们现在要从模型文件中加载顶点和索引，所以你现在应该删除全局顶点和索引数组。将它们替换为非常量容器作为类成员 因为这次的索引很多，因此将索引的类型从uint16_t改为uint32_t，也不要忘记更改vkCmdBindIndexBuffer中的类型

LoadObj

包含tiny_obj_loader.h文件 添加新的loadModel函数，通过 if (!tinyobj::LoadObj(&attrib, &shapes, &materials, &warn, &err, MODEL_PATH.c_str())) 加载模型路径，获取所有的顶点和索引数据，放到刚刚的vertices and indices数据结构中 OBJ文件由位置、法线、纹理坐标和面组成

• attrib容器包括attrib.vertices、attrib.normals和attrib.texcoords的属性
• shapes包含所有单独的面（每个面有三个顶点），每个面由一个顶点数组组成，每个顶点包含位置、法线和纹理坐标属性的索引，
• materials材质
• err字符串包含错误
• warn字符串包含加载文件时发生的警告

我们要循环所有的shapes对象，以便循环所有的对象网格索引shape.mesh.indices，以便查找attrib数组中的实际顶点属性： shape.mesh.indices其中包含vertex_index、normal_index和texcoord_index成员的索引（首个顶点索引，3个顶点依次递增），还需要将索引乘以3（因为存储顺序可能是x0, x1, x2, y0, y1, y2, z0, z1, z2…） 但是还有一个问题，OBJ格式假设一个坐标系，其中垂直坐标为0表示图像的底部，但是到Vulkan中，其中0表示图像的顶部，因此通过翻转纹理坐标的垂直分量来解决此问题

Mipmaps

多级贴图 / 多级渐远纹理，每个新图像的宽度和高度都是前一个图像的一半，Mipmap用作细节级别或LOD（细节级别）的一种形式。远离相机的物体将从较小的mip图像中采样其纹理。使用较小的图像可提高渲染速度并避免摩尔纹等伪影

miplevels

首先指定miplevels的级别数量，这个值是根据图像的尺寸计算，在stbi_load获得了(texWidth, texHeight)之后计算 mipLevels = static_cast<uint32_t>(std::floor(std::log2(std::max(texWidth, texHeight)))) + 1; max函数选择最大的维度。log2函数计算该维度可以被2整除的次数。floor函数处理最大维度不是2的幂的情况。1，使得原始图像具有mip级别 我们需要更改mip Image、mip ImageView和transitionImageLayout函数,将miplevels作为参数，并更改内部info的levelCount成员，以及所有调用这些函数的地方（对textureImage使用mipLevels ，对depthimage使用1） 这样image缓冲中就可以存储所有mip级别图像

Generating Mipmaps

我们的暂存stagingBuffer只能通过vkCmdCopyBufferToImage填充miplevels== 0 的纹理层，对于其他级别需要调用vkCmdBlitImage（位块传输）命令执行复制、缩放和筛选操作，以便将数据传输到纹理图像的每一层 我们现在打算从miplevels==0级别的纹理传输到其他级别图像中，因此要指定VK_IMAGE_USAGE_TRANSFER_SRC_BIT 标志 我们依旧要考虑图像转换时的布局，但这次不再是一个图像转换，要考虑miplevels个图像转换，因此我们需要编写更多的vkCmdPipelineBarrier命令转换每个图像以便被着色器使用， 删除现有到 VK_IMAGE_LAYOUT_SHADER_READ_ONLY_OPTIMAL的transitionImageLayout过渡，编写新的生成mipmaps的函数 对于VkImageMemoryBarrier结构体的部分成员，每次转换都保持不变，因此不需要放在for中，subresourceRange.miplevel、oldLayout、newLayout、srcallbackMask和dstallback Mask将针对每个转换进行更改（i从1开始）

实例

我们举例miplevels == 0时： 首先通过vkCmdPipelineBarrier命令将布局转换为VK_IMAGE_LAYOUT_TRANSFER_SRC_OPTIMAL，它可以等待从上一个vkCmdBlitImage命令或从vkCmdCopyBufferToImage填充（转换为源可以填充DST） 接下来创建VkImageBlit

• 源mip级别是i - 1，目的地mip级别是i
• srcOffsets数组的两个元素决定了数据将从哪个3D区域进行位块传输，{ mipWidth, mipHeight, 1 };
• dstOffsets确定数据将被传输到的区域，dstOffsets[1]的X和Y维度被除以2，因为每个mip级别是前一级别大小的一半 { mipWidth > 1 ? mipWidth / 2 : 1, mipHeight > 1 ? mipHeight / 2 : 1, 1 };
• 其中Z维度必须为1，因为2D图像的深度为1

使用vkCmdBlitImage命令传输数据，srcImage和dstImage的布局分别为SRC和DST（刚才转换的布局），最后一个参数时filter过滤选项 再次使用vkCmdPipelineBarrier命令将布局转换为VK_IMAGE_LAYOUT_SHADER_READ_ONLY_OPTIMAL，以便供着色器使用 在每次循环结束，我们将当前的mip维度除以2，除法之前检查每个维度，以确保维度永远不会小于1 在for结束之前，我们再插入一个vkCmdPipelineBarrier转换为 VK_IMAGE_LAYOUT_SHADER_READ_ONLY_OPTIMAL 。这不是由循环处理的，因为最后一个mip级别永远不会被blitted。

Linear filtering support

使用vkCmdBlitImage内置函数来生成所有的mip级别不能保证在所有平台上都支持它，需要图像格式支持线性过滤 vkGetPhysicalDeviceFormatProperties获取图像格式（包括3种linearTilingFeatures、optimalTilingFeatures和bufferFeatures），对线性过滤功能的支持可以使用 optimalTilingFeatures & VK_FORMAT_FEATURE_SAMPLED_IMAGE_FILTER_LINEAR_BIT 检查

Sampler

当VkImage缓冲保存mipmap数据时，VkSampler控制渲染时如何读取该数据允许我们指定，修改VkSamplerCreateInfo结构体成员 如果mipmapMode为 VK_SAMPLER_MIPMAP_MODE_NEAREST，则采样一个mip级别，如果mipmap模式为VK_SAMPLER_MIPMAP_MODE_LINEAR，则采样的两个mip级别，并将结果线性混合 如果对象靠近相机，则使用magFilter作为滤镜。如果对象距离相机较远，则使用minFilter mipLodBias允许我们强制Vulkan使用比正常情况下更低的lod和level samplerInfo.minLod = static_cast< float >(mipLevels / 2);