操作系統(tǒng):Windows8.1

顯卡:Nivida GTX965M

開發(fā)工具：Visual Studio 2017

在本章節(jié)我們將為圖形管線創(chuàng)建另外兩個資源來對圖像進行采樣。第一個資源我們之前已經(jīng)接觸過了，就是交換鏈，但是第二個資源比較新，它涉及著色器如何從圖像中讀取紋素。

Texture image view

我們之前看過交換鏈和幀緩沖區(qū)，通過圖像視圖而不是字節(jié)訪問圖像。我們也會借助圖像視圖來訪問貼圖圖像。

添加一個類成員變量vkImageView保存貼圖圖像，并且創(chuàng)建新的函數(shù)createTextureImageView：

VkImageView textureImageView;

...void initVulkan() {
    ...
    createTextureImage();
    createTextureImageView();
    createVertexBuffer();
    ...
}

...void createTextureImageView() {

}

函數(shù)中的代碼可以主要基于createImageViews。僅有的兩個變化是format和image字段：

VkImageViewCreateInfo viewInfo = {};
viewInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_IMAGE_VIEW_CREATE_INFO;
viewInfo.image = textureImage;
viewInfo.viewType = VK_IMAGE_VIEW_TYPE_2D;
viewInfo.format = VK_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
viewInfo.subresourceRange.aspectMask = VK_IMAGE_ASPECT_COLOR_BIT;
viewInfo.subresourceRange.baseMipLevel = 0;
viewInfo.subresourceRange.levelCount = 1;
viewInfo.subresourceRange.baseArrayLayer = 0;
viewInfo.subresourceRange.layerCount = 1;

這里已經(jīng)省略了顯示的viewInfo.components初始化，因為VK_COMPONET_SWIZZLE_IDENTITY被定義為0。最后在函數(shù)中通過調(diào)用vkCreateImageView完成圖像視圖的創(chuàng)建：

if (vkCreateImageView(device, &viewInfo, nullptr, &textureImageView) != VK_SUCCESS) {    throw std::runtime_error("failed to create texture image view!");
}

因為很多邏輯都是從createImageViews復(fù)制過來的，所以可以抽象一個新的函數(shù)createImageView封裝該部分邏輯。

VkImageView createImageView(VkImage image, VkFormat format) {
    VkImageViewCreateInfo viewInfo = {};
    viewInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_IMAGE_VIEW_CREATE_INFO;
    viewInfo.image = image;
    viewInfo.viewType = VK_IMAGE_VIEW_TYPE_2D;
    viewInfo.format = format;
    viewInfo.subresourceRange.aspectMask = VK_IMAGE_ASPECT_COLOR_BIT;
    viewInfo.subresourceRange.baseMipLevel = 0;
    viewInfo.subresourceRange.levelCount = 1;
    viewInfo.subresourceRange.baseArrayLayer = 0;
    viewInfo.subresourceRange.layerCount = 1;

    VkImageView imageView;    if (vkCreateImageView(device, &viewInfo, nullptr, &imageView) != VK_SUCCESS) {        throw std::runtime_error("failed to create texture image view!");
    }    return imageView;
}

createTextureImageView函數(shù)可以簡化為：

void createTextureImageView() {
    textureImageView = createImageView(textureImage, VK_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM);
}

createImageViews可以簡化為：

void createImageViews() {
    swapChainImageViews.resize(swapChainImages.size());    for (uint32_t i = 0; i < swapChainImages.size(); i++) {
        swapChainImageViews[i] = createImageView(swapChainImages[i], swapChainImageFormat);
    }
}

確保程序退出的時候銷毀圖像視圖，并在銷毀圖像本身前清理圖像視圖。

Samplers

著色器直接從圖像中讀取紋素是可以的，但是當(dāng)它們作為貼圖紋理的時候并不常見。貼圖紋理通常使用采樣器來訪問，這以為著使用過濾器和變換來計算最終的顏色。

這些過濾器有助于處理超載采樣的問題?？紤]一個映射到幾何圖形的紋理貼圖，擁有比紋素更多的片元。如果只是在每個片段中使用最接近的紋理坐標(biāo)，那么會獲得第一個圖像的結(jié)果：

如果混合最近的四個紋素通過顯性插值，我們會看到更加平滑的結(jié)果，如右圖所示。當(dāng)然，應(yīng)用程序可能具有符合左側(cè)風(fēng)格的藝術(shù)要求(比如Minecraft)，但是常規(guī)的圖形應(yīng)用程序中更傾向右側(cè)的效果。當(dāng)從紋理中讀取一個顏色的時候，采樣器自動應(yīng)用過濾器。

如果采樣負載采樣也會造成問題。當(dāng)采樣頻率過高的時候，比如對于棋盤的紋理進行采樣，會導(dǎo)致在有銳度角的地方產(chǎn)生幻影。

如作左側(cè)圖示，順著距離的變化，紋理變的模糊且混亂的。解決方案是各向異性過濾 anisotropic filtering，它會自動被采樣器應(yīng)用。

除了這些過濾器，采樣器也關(guān)注變換。當(dāng)嘗試讀取圖像外的紋素的時候，采用什么尋址模式。下圖顯示了一些可能的模式：

添加新函數(shù)createTextureSampler配置采樣器對象。我們稍后會使用它從著色器中讀取顏色。

void initVulkan() {
    ...
    createTextureImage();
    createTextureImageView();
    createTextureSampler();
    ...
}

...void createTextureSampler() {

}

采樣器通過VkSamplerCreateInfo結(jié)構(gòu)體配置，它用來指定將要應(yīng)用的過濾器和變換。

VkSamplerCreateInfo samplerInfo = {};
samplerInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_SAMPLER_CREATE_INFO;
samplerInfo.magFilter = VK_FILTER_LINEAR;
samplerInfo.minFilter = VK_FILTER_LINEAR;

magFilter和minFilter過濾器字段指定紋素放大和縮小內(nèi)插值方式。放大關(guān)注上文描述的超采樣問題，縮小關(guān)注負載采樣的問題。VK_FILTER_NEAREST和VK_FILTER_LINEAR是可選的選項，對應(yīng)上面圖片紕漏的模式。

samplerInfo.addressModeU = VK_SAMPLER_ADDRESS_MODE_REPEAT;
samplerInfo.addressModeV = VK_SAMPLER_ADDRESS_MODE_REPEAT;
samplerInfo.addressModeW = VK_SAMPLER_ADDRESS_MODE_REPEAT;

可以使用addressMode字段指定每個軸向使用的尋址模式。有效的值列在下方。大多數(shù)在圖像中已經(jīng)解釋說明過了。需要注意的是軸向在這里稱為 U，V 和 W 代替 X，Y 和 Z。這是紋理空間坐標(biāo)的約定。

• VK_SAMPLER_ADDRESS_MODE_REPEAT：當(dāng)超過圖像尺寸的時候采用循環(huán)填充。

• VK_SAMPLER_ADDRESS_MODE_MIRRORED_REPEAT：與循環(huán)模式類似，但是當(dāng)超過圖像尺寸的時候，它采用反向鏡像效果。

• VK_SAMPLER_ADDRESS_MODE_CLAMP_TO_EDGE：當(dāng)超過圖像尺寸的時候，采用邊緣最近的顏色進行填充。

• VK_SAMPLER_ADDRESS_MODE_MIRROR_CLAMP_TOEDGE：與邊緣模式類似，但是使用與最近邊緣相反的邊緣進行填充。

• VK_SAMPLER_ADDRESS_MODE_CLAMP_TO_BORDER：當(dāng)采樣超過圖像的尺寸時，返回一個純色填充。

 在這里使用什么樣的尋址模式并不重要，因為我們不會在圖像之外進行采樣。但是循環(huán)模式是普遍使用的一種模式，因為它可以用來實現(xiàn)諸如瓦片地面和墻面的紋理效果。

samplerInfo.anisotropyEnable = VK_TRUE;
samplerInfo.maxAnisotropy = 16;

 這兩個字段指定是否使用各向異性過濾器。沒有理由不使用該特性，除非性能是一個問題。maxAnisotropy字段限制可用于計算最終顏色的紋素采樣的數(shù)量。低的數(shù)值會得到比較好的性能，但是回得到較差的質(zhì)量。當(dāng)前沒有任何的圖形硬件可以使用查過16個采樣器，因為與其超過16個采樣器之間的差異可以忽略不計。

samplerInfo.borderColor = VK_BORDER_COLOR_INT_OPAQUE_BLACK;

borderColor字段指定采樣范圍超過圖像時候返回的顏色，與之對應(yīng)的是邊緣尋址模式?？梢砸詅loat或者int格式返回黑色，白色或者透明度。但是不能指定任意顏色。

samplerInfo.unnormalizedCoordinates = VK_FALSE;

unnormalizedCoordinates字段指定使用的坐標(biāo)系統(tǒng)，用于訪問圖像的紋素。如果字段為VK_TRUE，意味著可以簡單的使用坐標(biāo)范圍為 [ 0, texWidth ) 和 [ 0, texHeight )。如果使用VK_FALSE，意味著每個軸向紋素訪問使用  [ 0, 1) 范圍。真實的應(yīng)用程序總是使用歸一化的坐標(biāo)。因為這樣可以使用完全相同坐標(biāo)的不同分辨率的紋理。

samplerInfo.compareEnable = VK_FALSE;
samplerInfo.compareOp = VK_COMPARE_OP_ALWAYS;

 如果開啟比較功能，那么紋素首先和值進行比較，并且比較后的值用于過濾操作。主要用在陰影紋理映射的 percentage-closer filtering 即百分比近似過濾器。我們會在未來的章節(jié)中看到。

samplerInfo.mipmapMode = VK_SAMPLER_MIPMAP_MODE_LINEAR;
samplerInfo.mipLodBias = 0.0f;
samplerInfo.minLod = 0.0f;
samplerInfo.maxLod = 0.0f;

所有這些字段應(yīng)用在mipmapping。mipmapping也在未來章節(jié)中看到，但是基本的它可以應(yīng)用另一種濾波器。

采樣器的功能現(xiàn)在已經(jīng)完整的定義了。添加類成員持有采樣器對象的引用并通過vkCreateSampler創(chuàng)建采樣器：

VkImageView textureImageView;
VkSampler textureSampler;

...void createTextureSampler() {
    ...    if (vkCreateSampler(device, &samplerInfo, nullptr, &textureSampler) != VK_SUCCESS) {        throw std::runtime_error("failed to create texture sampler!");
    }
}

需要注意的是采樣器沒有任何地方引用VkImage。采樣器是一個獨特的對象，它提供了從紋理中提取顏色的接口。它可以應(yīng)用在任何你期望的圖像中，無論是1D，2D，或者是3D。也與之前很多舊的API是不同的，后者將紋理圖像與過濾器混合成單一狀態(tài)。

在程序的最后且不再訪問圖像的時候，銷毀采樣器：

void cleanup() {
    cleanupSwapChain();

    vkDestroySampler(device, textureSampler, nullptr);
    vkDestroyImageView(device, textureImageView, nullptr);

    ...
}

Anisotropy device feature

如果現(xiàn)在運行程序，你會看到validation layer消息如下：

這是因為各向異性濾波器是一個可選的特性。我們需要更新createLogicalDevice函數(shù)請求它：

VkPhysicalDeviceFeatures deviceFeatures = {};
deviceFeatures.samplerAnisotropy = VK_TRUE;

并且盡管現(xiàn)在的圖形卡不太可能不支持該功能，但建議仍然更新isDeviceSuitable函數(shù)去檢測是否有效：

bool isDeviceSuitable(VkPhysicalDevice device) {
    ...

    VkPhysicalDeviceFeatures supportedFeatures;
    vkGetPhysicalDeviceFeatures(device, &supportedFeatures);    return indices.isComplete() && extensionsSupported && supportedFeatures.samplerAnisotropy;
}

vkGetPhysicalDeviceFeatures將VkPhysicalDeviceFeatures結(jié)構(gòu)重新定義，指定哪些特性被支持而不是通過設(shè)置boolean值來請求。

如果不是強制使用各向異性濾波器，也可以簡單的通過條件設(shè)定來不使用它：

samplerInfo.anisotropyEnable = VK_FALSE;
samplerInfo.maxAnisotropy = 1;

下一章我們將圖像與采樣器對象公開到著色器中，繪制紋理到正方形上。

http://www.cnblogs.com/heitao/p/7125118.html

延伸閱讀

• [Android FrameWork 6.0源碼學(xué)習(xí)] View的重繪過程之Measure 2017-07-26
• Vulkan Tutorial 27 Combined image sampler 2017-07-25
• Vulkan Tutorial 22 Index buffer 2017-07-21
• Vulkan Tutorial 21 Staging buffer 2017-07-20
• Vulkan Tutorial 28 Depth buffering 2017-07-18
• 自定義七天簽到View 2017-07-16
• View學(xué)習(xí)(二)-View的測量（measure）過程 2017-07-11
• View學(xué)習(xí)（三）- View的布局（layout）過程 2017-07-11
• View學(xué)習(xí)（一)－DecorView,measureSpec與LayoutParams 2017-07-10
• Vulkan Tutorial 25 Images 2017-07-06

Vulkan Tutorial 27 Combined image sampler