VulkanTutorial（18`Multisampling，Compute shaders）

Multisampling

我们不希望渲染效果有锯齿，它是由于像素分辨率导致的，解决问题的方式之一时多采样抗锯齿MSAA， 普通的光栅化渲染方式，每个像素有一个采样点，如果采样点在图元内，就绘制颜色，否则保留空白，由于分辨率，边缘处就会形成锯齿 MSAA是每个像素多个采样点，如果采样点在图元内，就让颜色*权重，否则采样点颜色为0，将一个像素内所有采样点颜色相加即像素颜色

Getting available sample count

根据VkPhysicalDeviceProperties中提取样本的确切最大数量，我们需要考虑(physicalDeviceProperties.limits.framebufferColorSampleCounts & physicalDeviceProperties.limits.framebufferDepthSampleCounts)缓冲区能同时支持的最大样本数， 在pickPhysicalDevice物理设备选择函数中调用

Setting up a render target

我们需要建立新的多采样image缓冲区（每个像素多个采样点），但是它不能直接呈现，需要将它解析为普通image缓冲区（每个像素一个采样点） 修改createImage函数，添加新的VkSampleCountFlagBits参数，以便修改imageInfo.samples = numSamples;并更新所有调用的函数 添加一个createColorResources函数，在这里创建image和imageview，并在initVulkan中调 用，不要忘记调整窗口时Destroy和重新创建

Adding new attachments

在renderpass中，首先更新颜色和深度附件sample为msaaSamples作为多重采样颜色和深度附件，添加新的解析颜色附件和引用 修改createFramebuffers，并添加新的图像视图 修改createGraphicsPipeline中的rasterizationSamples = msaaSamples;使用多个采样点 放大看没有锯齿了

Compute Shader

GPU计算功能

计算着色器可以在GPU上完成CPU的计算功能，最好是计算成本高的部分且不需要在CPU的主内存和GPU的内存之间移动的数据，因为GPU有很强的高度并行化能力 可以使用GPU的计算能力的一些示例包括图像处理 可见性测试、后期处理、高级照明计算、动画、物理（例如用于粒子系统/流体模拟）等等 如果没有计算着色器，现代游戏和应用程序中的许多效果要么无法实现，要么运行速度会慢得多 计算部分与图形管线完全分离，可以看下图 其中最左边部分是传统图形渲染管线（顶点数据，顶点着色器，光栅化等），右边不是图形渲染管线的一部分，它包括computerShader（最右边），因此我们可以在任意阶段使用它

粒子系统

本节目标是实现一个简单的GPU粒子系统 传统CPU粒子系统数据存储在CPU中，每帧的新数据重新创建顶点缓冲区，然后再次传输到GPU的内存中，以便绘制它，每次都需要CPU到GPU的数据传输，显然非常昂贵。 使用基于GPU的粒子系统，不再需要这种往返，顶点仅在开始时上传到GPU，所有更新都使用计算着色器在GPU的内存中完成

缓冲区（读取存储）介绍

到目前为止，我们一直使用CPU写入数据，只在GPU上读取数据。引入了不同缓冲区用于传输 计算着色器引入的一个重要概念是任意读取和写入缓冲区的能力（可以在任何shader（GPU）对SSBO读取写入操作）， Vulkan提供了两种专用缓冲区： 1·Shader storage buffer objects (SSBO)着色器存储缓冲区对象： 允许着色器从缓冲区读取和写入缓冲区，它可以任意大 你可能会认为SSBO是一个新的方式创建的缓冲区，其实它仅是通过指定一些标志的顶点缓冲区 VK_BUFFER_USAGE_VERTEX_BUFFER_BIT用作顶点着色器读取的顶点缓冲区（图形管线） VK_BUFFER_USAGE_STORAGE_BUFFER_BIT用作计算着色器的写入的存储缓冲区（计算过程） VK_BUFFER_USAGE_TRANSFER_DST_BIT 标志，以便我们可以将数据从主机传输到GPU（在开始时传输一次） VK_MEMORY_PROPERTY_DEVICE_LOCAL_BIT希望着色器存储缓冲区只留在GPU内存中 2·Storage images 存储图像： 计算着色器也可以用于图像操作（虽然本节不会使用），允许您从图像读取和写入图像，典型的用例是将图像效果应用于纹理，进行后期处理或生成mip贴图 VK_IMAGE_USAGE_SAMPLED_BIT作为片段着色器中的图像采样 VK_IMAGE_USAGE_SAMPLED_BIT作为计算机着色器中的存储图像 在计算着色器中可能如下所示：

layout (binding = 0, rgba8) uniform readonly image2D inputImage;
layout (binding = 1, rgba8) uniform writeonly image2D outputImage;
vec3 pixel = imageLoad(inputImage, ivec2(gl_GlobalInvocationID.xy)).rgb;
imageStore(outputImage, ivec2(gl_GlobalInvocationID.xy), pixel);

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图像格式的rgba8，readonly和writeonly限定符，告诉实现我们将只从输入图像读取并写入输出图像 imageLoad和imageStore在计算着色器中执行存储图像的阅读和写入

Compute queue families

如果想要使用计算着色器，需要显卡支持computer queuefamily 因此修改findQueueFamilies函数，让它支持VK_QUEUE_GRAPHICS_BIT && VK_QUEUE_COMPUTE_BIT（我们将使用一个既可以进行图形操作又可以进行计算操作的队queuefamily），以便更新物理设备选择 添加新的vkGetDeviceQueue，以便从这个队列家族中获得一个computeQueue

ComputePipeline

添加新的createComputePipeline创建计算管线函数，此ComputePipeline和GraphicsPipeline类似，，但都包含shader model, PipelineLayout模块，ComputePipeline不涉及任何光栅化状态，因此它的状态比图形管道少得多

data，SSBO

创建新的createShaderStorageBuffers以便创建粒子数据以及SSBO缓冲区函数 data： 创建Particle结构体，和vertex结构体几乎没有区别，除了数据属性不同 通过for循环指定粒子个数次，将所有粒子数据存入到vector< Particle > buffer： 然后向往常一样，先创建stagingBuffer，将刚刚的data写入到其中， 创建新的vector shaderStorageBuffers，通过copybuffer将stagingBuffer中data拷贝到SSBO中 现在粒子data都在SSBO中

Descriptors

createComputeDescriptorSetLayout就像uniformbuffer一样，我们也要创建Descriptor，以便可以将buffer传输到shader中 描述符需要设置VK_SHADER_STAGE_COMPUTE_BIT，以使它们可以被计算阶段访问 但是我们需要array数组形式，这是因为粒子系统非静止的，因此每一帧都要知道上一帧的粒子位置（读取），这样就可以计算出新的位置并写入SSBO（写入） 上面读取和访问是在createComputeDescriptorSets新的函数中将两者传递给计算着色器来完成的 不要忘记更新createDescriptorPool，修改VK_DESCRIPTOR_TYPE_STORAGE_BUFFER类型

work groups and invocations

我们先了解两个重要的计算概念：work groups and invocations，它们说明GPU的计算硬件如何在三个维度（x、y和z）中处理计算任务（即GPU计算硬件如何工作的） work groups定义GPU的计算硬件如何形成和处理计算工作负载 每个工作组都是执行相同计算着色器的invocations调用的集合，调用可以并行运行 工作组和调用的维数取决于输入数据的结构，例如，如果你处理一个一维数组，只需要为两者指定x维

Compute shaders

首先是一个ubo的缓冲区，传入deltaTime

……
layout(std140, binding = 1) readonly buffer ParticleSSBOIn {
   Particle particlesIn[ ];
};

layout(std140, binding = 2) buffer ParticleSSBOOut {
   Particle particlesOut[ ];
};
layout (local_size_x = 256, local_size_y = 1, local_size_z = 1) in;
……

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分别为上一帧的粒子数据，和将写入的SSBO std 140是一个内存布局限定符，用于确定着色器存储缓冲区的成员元素如何在内存中对齐 layout定义了当前工作组中该计算着色器的调用次数,当我们处理线性1D粒子阵列时，只需要在local_size_x中指定x维的数字 gl_GlobalInvocationID内置变量唯一标识当前调度中的当前计算着色器调用的变量。我们用它来索引我们的粒子数组

Running compute commands

创建新的recordComputeCommandBuffer，就像调用图形的绘制命令一样，我们想要GPU计算工作需要调用vkCmdDispatch命令 vkCmdDispatch将在x维度中分派PARTICLE_COUNT/ 256本地工作组，首先它不考虑其他维度 除以256是因为在shader中定义了工作组中的每个计算着色器将执行256次调用，如果我们有4096个粒子，每个工作组运行256个计算着色器调用，即有PARTICLE_COUNT/ 256 = 16个工作组

QueueSubmit，Synchronizing

在drawFrame中我们也要将计算命令vkQueueSubmit到队列，但是我们要正确设置Synchronizing 有两个单独的提交，我们将使用信号量和围栏，以确保顶点着色器不会开始获取顶点，直到计算着色器完成更新它们

Drawing the particle system

在recordCommandBuffer中vkCmdBindVertexBuffers绑定SSAO

————————————-vulkan tutorial 完结——————————————–