Vulkan Samples Tutorial 7

Create a Graphics Pipeline

本章节代码在14-init_pipeline.cpp文件中。

我们将更进一步把所有之前进行的步骤放到一起去画立方体。接下来，我们通过设置图形管线（graphics pipeline）来设置渲染的GPU。

图形管线由着色器阶段、管线布局、渲染通道和固定功能的管线阶段。在以前的章节中定义了着色器阶段和管线布局。在此，将设置余下的固定功能的管线阶段。包括填充一些创建管线的”create info”数据结构。在将图像片元(fragments)放到帧缓存之前，这里完成的大部分工作是设置预片段(per-fragment)操作。简图如下：

GraphicsPipeline

下一步将设置管线状态对象，即上图中右下角的灰色框。最后一步是连接其它对象指向左上角的紫色管线框，为了完成图形管线的定义。

Dynamic State

在命令缓冲区运行期间，动态管线状态(Dynamic State)是能被命令缓冲区改变的。预先通知哪些状态是动态状态对驱动器可能有用，因为它可能会为命令缓存的执行创建GPU对象。

样例提供了一个在命令缓存执行期间会改变状态的状态列表。在此，代码以创建动态状态列表开始，开始时这些动状态都是disabled。

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VkDynamicState dynamicStateEnables[VK_DYNAMIC_STATE_RANGE_SIZE];
VkPipelineDynamicStateCreateInfo dynamicState = {};
memset(dynamicStateEnables, 0, sizeof dynamicStateEnables);
dynamicState.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_DYNAMIC_STATE_CREATE_INFO;
dynamicState.pNext = NULL;
dynamicState.pDynamicStates = dynamicStateEnables;
dynamicState.dynamicStateCount = 0;

样例表明样例将使用命令缓存动态地改变一些状态，所以，当设置视区（viewport）和剪切（scissors）矩形时，样例会改变dynamicStateEnables数组。代码通过修改dynamicStateEnables来保持清楚地设置viewport和scissors。

Pipeline Vertex Input State

当创建vertex buffer时，我们已经对vertex输入状态进行了初始化，因为它在创建时就直接完成了。输入状态包括顶点数据的格式和管理。可以回顾vertexbuffer样例去查看vi_binding和vi_attribs变量是如何设置的。

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VkPipelineVertexInputStateCreateInfo vi;
vi.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_VERTEX_INPUT_STATE_CREATE_INFO;
vi.pNext = NULL;
vi.flags = 0;
vi.vertexBindingDescriptionCount = 1;
vi.pVertexBindingDescriptions = &info.vi_binding;
vi.vertexAttributeDescriptionCount = 2;
vi.pVertexAttributeDescriptions = info.vi_attribs;

Pipeline Vertex Input Assembly State

输入组件的状态（input assembly state）主要是什么时候声明顶点如何从我们想要画的几何图形中得到。例如，顶点可能形成三角带（triangle strip）和三角扇（triangle fan）。这里，我们仅仅用三角形列表，每三个点描述一个三角形。

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VkPipelineInputAssemblyStateCreateInfo ia;
ia.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_INPUT_ASSEMBLY_STATE_CREATE_INFO;
ia.pNext = NULL;
ia.flags = 0;
ia.primitiveRestartEnable = VK_FALSE;
ia.topology = VK_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLE_LIST;

Pipeline Rasterization State

在GPU中，下面的数据结构设置了光栅化(rasterization)操作。

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VkPipelineRasterizationStateCreateInfo rs;
rs.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_RASTERIZATION_STATE_CREATE_INFO;
rs.pNext = NULL;
rs.flags = 0;
rs.polygonMode = VK_POLYGON_MODE_FILL;
rs.cullMode = VK_CULL_MODE_BACK_BIT;
rs.frontFace = VK_FRONT_FACE_CLOCKWISE;
rs.depthClampEnable = VK_TRUE;
rs.rasterizerDiscardEnable = VK_FALSE;
rs.depthBiasEnable = VK_FALSE;
rs.depthBiasConstantFactor = 0;
rs.depthBiasClamp = 0;
rs.depthBiasSlopeFactor = 0;
rs.lineWidth = 1.0f;

用常见值设置这些字段。我们可以通过GL函数glFrontFace()的来识别frontFace成员。

Pipeline Color Blend State

绑定是另一个end of the fixed pipe操作，即在目的地设置像素的简单替换。

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VkPipelineColorBlendStateCreateInfo cb;
cb.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_COLOR_BLEND_STATE_CREATE_INFO;
cb.pNext = NULL;
cb.flags = 0;
VkPipelineColorBlendAttachmentState att_state[1];
att_state[0].colorWriteMask = 0xf;
att_state[0].blendEnable = VK_FALSE;
att_state[0].alphaBlendOp = VK_BLEND_OP_ADD;
att_state[0].colorBlendOp = VK_BLEND_OP_ADD;
att_state[0].srcColorBlendFactor = VK_BLEND_FACTOR_ZERO;
att_state[0].dstColorBlendFactor = VK_BLEND_FACTOR_ZERO;
att_state[0].srcAlphaBlendFactor = VK_BLEND_FACTOR_ZERO;
att_state[0].dstAlphaBlendFactor = VK_BLEND_FACTOR_ZERO;
cb.attachmentCount = 1;
cb.pAttachments = att_state;
cb.logicOpEnable = VK_FALSE;
cb.logicOp = VK_LOGIC_OP_NO_OP;
cb.blendConstants[0] = 1.0f;
cb.blendConstants[1] = 1.0f;
cb.blendConstants[2] = 1.0f;
cb.blendConstants[3] = 1.0f;

注意，在每个附件基础(per-attachment basis)上，我们都提供了一些配置信息的。在管线中，每一个颜色附件需要一个VkPipelineColorBlendAttachmentState。在这种情况下，这里只有一个颜色附件。

colorWriteMask从R, G, B(, A)四个类型中选择出支持写（writing）的组件（components）。这里，可以选择这4个组件。

我们禁用了blendEnable，表示剩下的att_state[0]中的设置与绑定(blending)并不是至关紧要的。

我们也可以禁用pixel-writing逻辑操作，因为，这个样例仅仅在写像素到帧缓存时做了一个简单的替换。

绑定常量用于一些”blend factors”(如，VK_BLEND_FACTOR_CONSTANT_COLOR)，或仅是用于设置一些东西使其合理，但在这个样例没有使用到。

Pipeline Viewport State

draw_cube样例在命令缓存中用命令设置视口(viewport)和裁剪(scissors)矩形。下面的代码告诉驱动哪些viewport和scissors状态是动态的，并忽略pViewPorts和pScissors成员。

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VkPipelineViewportStateCreateInfo vp = {};
vp.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_VIEWPORT_STATE_CREATE_INFO;
vp.pNext = NULL;
vp.flags = 0;
vp.viewportCount = 1;
dynamicStateEnables[dynamicState.dynamicStateCount++] = VK_DYNAMIC_STATE_VIEWPORT;
vp.scissorCount = 1;
dynamicStateEnables[dynamicState.dynamicStateCount++] = VK_DYNAMIC_STATE_SCISSOR;
vp.pScissors = NULL;
vp.pViewports = NULL;

Pipeline Depth Stencil State

紧接着，通过建立共用配置和禁用模版操作(stencil operations)来完成后端固定功能( fixed-function)的初始化：

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VkPipelineDepthStencilStateCreateInfo ds;
ds.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_DEPTH_STENCIL_STATE_CREATE_INFO;
ds.pNext = NULL;
ds.flags = 0;
ds.depthTestEnable = VK_TRUE;
ds.depthWriteEnable = VK_TRUE;
ds.depthCompareOp = VK_COMPARE_OP_LESS_OR_EQUAL;
ds.depthBoundsTestEnable = VK_FALSE;
ds.minDepthBounds = 0;
ds.maxDepthBounds = 0;
ds.stencilTestEnable = VK_FALSE;
ds.back.failOp = VK_STENCIL_OP_KEEP;
ds.back.passOp = VK_STENCIL_OP_KEEP;
ds.back.compareOp = VK_COMPARE_OP_ALWAYS;
ds.back.compareMask = 0;
ds.back.reference = 0;
ds.back.depthFailOp = VK_STENCIL_OP_KEEP;
ds.back.writeMask = 0;
ds.front = ds.back;

因为我们想使用深度缓存，所以开启了深度缓存writing和testing。此外，一般使用VK_COMPARE_OP_LESS_OR_EQUAL设置深度缓存比较操作。最后，我们禁用了模板（stencil）操作，由于这个样例并不需要它。

Pipeline Multisample State

这个例子我们不打算做任何精细的多采样，所以通过建立无多采样来完成管线设置。

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VkPipelineMultisampleStateCreateInfo ms;
ms.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_MULTISAMPLE_STATE_CREATE_INFO;
ms.pNext = NULL;
ms.flags = 0;
ms.pSampleMask = NULL;
ms.rasterizationSamples = VK_SAMPLE_COUNT_1_BIT;
ms.sampleShadingEnable = VK_FALSE;
ms.alphaToCoverageEnable = VK_FALSE;
ms.alphaToOneEnable = VK_FALSE;
ms.minSampleShading = 0.0;

Pulling It All Together - Create Graphics Pipeline

最后，我们综合所有需要的信息来创建管线。

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VkGraphicsPipelineCreateInfo pipeline;
pipeline.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_GRAPHICS_PIPELINE_CREATE_INFO;
pipeline.pNext = NULL;
pipeline.layout = info.pipeline_layout;
pipeline.basePipelineHandle = VK_NULL_HANDLE;
pipeline.basePipelineIndex = 0;
pipeline.flags = 0;
pipeline.pVertexInputState = &vi;
pipeline.pInputAssemblyState = &ia;
pipeline.pRasterizationState = &rs;
pipeline.pColorBlendState = &cb;
pipeline.pTessellationState = NULL;
pipeline.pMultisampleState = &ms;
pipeline.pDynamicState = &dynamicState;
pipeline.pViewportState = &vp;
pipeline.pDepthStencilState = &ds;
pipeline.pStages = info.shaderStages;
pipeline.stageCount = 2;
pipeline.renderPass = info.render_pass;
pipeline.subpass = 0;
res = vkCreateGraphicsPipelines(info.device, NULL, 1,
                                &pipeline, NULL, &info.pipeline);

info.pipeline_layout、info.shaderStages和and info.render_pass成员已在以前的章节初始化。这个结构中的余下成员在本章节设置。

本篇Vulkan Samples Tutorial原文是LUNAEXCHANGE中的Vulkan Tutorial的译文。
并非逐字逐句翻译，如有错误之处请告知。O(∩_∩)O谢谢~~

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    缺失模块。
    1、请确保node版本大于6.2
    2、在博客根目录（注意不是yilia根目录）执行以下命令：
    npm i hexo-generator-json-content --save

    3、在根目录_config.yml里添加配置： 

      jsonContent:
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