Vulkan 学习(7)---- vkImage 创建

本文主要是介绍Vulkan 学习(7)---- vkImage 创建，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Overview

VkImage 用于存储图像数据，支持 2D，3D 图像以及Multi Layer，Multi MipLevel的图像，它可以用于纹理，渲染目标等
VkImage比 vkBuffer更加复杂，因为它们是多维的，有独特的布局和格式信息，可以作为过滤，深度或者模板测试等复杂操作的源或者目标
和VkBuffer一样，一旦设备内存绑定到一个VkImage上，这个内存绑定就不能再次改变了

VkImage 创建

VkImage的创建和VkBuffer类似，首先要确定图像的格式，用途，采样数等属性，然后通过 Vulkan 的内存分配机制来分配对应的内存

一般的创建过程如下:

• 选择图像的格式和属性：根据应用需求选择合适的图像格式和维度
• 创建图像：使用vkCreateImage函数创建一个VkImage对象
• 查询内促要求：使用vkGetImageMemoryRequirements查询 VkImage的内存需求
• 分配内存: 根据查询到的内存要求，使用 vkAllocateMemory分配内存
• 绑定内存: 使用vkBindImageMemory将分配到的内存绑定到 VkImage 对象

其中的 vkCreateImage 的函数原型:

VKAPI_ATTR VkResult VKAPI_CALL vkCreateImage(VkDevice                                    device, // 逻辑设备const VkImageCreateInfo*                    pCreateInfo, // createInfoconst VkAllocationCallbacks*                pAllocator, // 内存分配器VkImage*                                    pImage); // Image 对象

其中的 VkImageCreateInfo 定义如下:

typedef struct VkImageCreateInfo {VkStructureType          sType; // 必须是 VK_STRUCTURE_TYPE_IMAGE_CREATE_INFO，表示该结构体的类型const void*              pNext; // nullptr 或指向扩展结构体的指针，用于扩展VkImageCreateFlags       flags; // 用于拓展，一般为 nullptrVkImageType              imageType; // 一维 二维 还是三维的 类型VkFormat                 format; // 颜色格式 比如:VK_FORMAT_R8G8B8A8_SRGBVkExtent3D               extent; // 图像的宽度、高度和深度，使用 VkExtent3D 结构体指定uint32_t                 mipLevels; // mipmap 的层数，指定生产的 mipmap 级别数量uint32_t                 arrayLayers; // 指定图像数组的层数VkSampleCountFlagBits    samples; // 采样计数，指定 MSAA 的级别VkImageTiling            tiling; // 图像的 tiling 模式，比如：VK_IMAGE_TILING_OPTIMAL 和 VK_IMAGE_TILING_LINEARVkImageUsageFlags        usage; // 图像的用途标志VkSharingMode            sharingMode; // 共享模式和独占模式uint32_t                 queueFamilyIndexCount; // queueFamily Index 的 countconst uint32_t*          pQueueFamilyIndices; // queueFamily IndexVkImageLayout            initialLayout; // 图像的初始布局
} VkImageCreateInfo;

其中 VkImageType ImageType 设置图像是几维的，可以选择为:

typedef enum VkImageType {VK_IMAGE_TYPE_1D = 0,VK_IMAGE_TYPE_2D = 1,VK_IMAGE_TYPE_3D = 2,VK_IMAGE_TYPE_MAX_ENUM = 0x7FFFFFFF
} VkImageType;

VkFormat format 可以选择为:

typedef enum VkFormat {....VK_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM = 37,VK_FORMAT_R8G8B8A8_SNORM = 38,VK_FORMAT_R8G8B8A8_USCALED = 39,VK_FORMAT_R8G8B8A8_SSCALED = 40,VK_FORMAT_R8G8B8A8_UINT = 41,VK_FORMAT_R8G8B8A8_SINT = 42,VK_FORMAT_R8G8B8A8_SRGB = 43,
}

VkExtent3D extent 的参数可以选择为:
VkExtent3D 表示图片资源的宽、高和深度（各维度上的）大小，
那么结构体VkExtent3D 的 height 和 depth 固定为 1，2D 和 3D 图像以此类推

typedef struct VkExtent3D {uint32_t    width;uint32_t    height;uint32_t    depth;
} VkExtent3D;

VkImageTiling tiling 是VkImage的重要格式，它用于指定图像数据在内存中的存储布局
不同的 VkImageTiling 值决定了图像数据在内存中的排列方式，进而影响访问图像数据的效率和方式

typedef enum VkImageTiling {VK_IMAGE_TILING_OPTIMAL = 0, // 优化平铺VK_IMAGE_TILING_LINEAR = 1, // 线性平铺VK_IMAGE_TILING_DRM_FORMAT_MODIFIER_EXT = 1000158000,VK_IMAGE_TILING_MAX_ENUM = 0x7FFFFFFF
} VkImageTiling;

• 当使用 VK_IMAGE_TILING_OPTIMAL 时，用于指示该图片资源会使用 GPU 端内部偏爱的结构(驱动内部结构)进行创建，一般在 GPU 上高速并行读写计算时使用
• 当使用 VK_IMAGE_TILING_LINEAR 时，指示该图片资源会**使用 CPU 偏爱的线性结构“**进行创建，一般在 CPU 读写图片资源时使用

Important Flags

VkImageUsageFlagBits 用于指定 VkImage 的用途

typedef enum VkImageUsageFlagBits {VK_IMAGE_USAGE_TRANSFER_SRC_BIT = 0x00000001, // 用于数据传输 srcVK_IMAGE_USAGE_TRANSFER_DST_BIT = 0x00000002, // 用于数据传输的 dstVK_IMAGE_USAGE_SAMPLED_BIT = 0x00000004, // 用于纹理像素采样VK_IMAGE_USAGE_STORAGE_BIT = 0x00000008, // 存储图像数据,可以用于着色器的读写VK_IMAGE_USAGE_COLOR_ATTACHMENT_BIT = 0x00000010, // 用于颜色附件VK_IMAGE_USAGE_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT_BIT = 0x00000020,// 用于深度/模板附件VK_IMAGE_USAGE_TRANSIENT_ATTACHMENT_BIT = 0x00000040,// 用于临时附件,不会持久存储VK_IMAGE_USAGE_INPUT_ATTACHMENT_BIT = 0x00000080, // 用于输入附件......VK_IMAGE_USAGE_ATTACHMENT_FEEDBACK_LOOP_BIT_EXT = 0x00080000,VK_IMAGE_USAGE_INVOCATION_MASK_BIT_HUAWEI = 0x00040000,VK_IMAGE_USAGE_SAMPLE_WEIGHT_BIT_QCOM = 0x00100000,VK_IMAGE_USAGE_SAMPLE_BLOCK_MATCH_BIT_QCOM = 0x00200000,VK_IMAGE_USAGE_SHADING_RATE_IMAGE_BIT_NV = VK_IMAGE_USAGE_FRAGMENT_SHADING_RATE_ATTACHMENT_BIT_KHR,VK_IMAGE_USAGE_FLAG_BITS_MAX_ENUM = 0x7FFFFFFF
} VkImageUsageFlagBits;
typedef VkFlags VkImageUsageFlags;

VkImageLayout 表示图像布局，定义了图像在内存中的组织方式，不同的布局对不同的操作有不同的性能特性，最终目的还是为了提高设备对于该图片的操作效率
正确的使用 VkImageLayout 可以保证图像在各个方面之间的有效转换，优化性能并避免数据冲突

typedef enum VkImageLayout {VK_IMAGE_LAYOUT_UNDEFINED = 0,VK_IMAGE_LAYOUT_GENERAL = 1, // 使用通用布局VK_IMAGE_LAYOUT_COLOR_ATTACHMENT_OPTIMAL = 2, // 作为颜色附件的最佳布局VK_IMAGE_LAYOUT_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT_OPTIMAL = 3, // 作为模板/深度附件的最佳布局VK_IMAGE_LAYOUT_DEPTH_STENCIL_READ_ONLY_OPTIMAL = 4, // 只读模板/深度模板附件的最佳布局VK_IMAGE_LAYOUT_SHADER_READ_ONLY_OPTIMAL = 5, // 着色器资源读取时的最佳布局VK_IMAGE_LAYOUT_TRANSFER_SRC_OPTIMAL = 6, // 作为数据源时的最佳布局VK_IMAGE_LAYOUT_TRANSFER_DST_OPTIMAL = 7, // 作为数据目的时的最佳布局.....VK_IMAGE_LAYOUT_MAX_ENUM = 0x7FFFFFFF
}

参考代码

void vulkanBasicDemo::vulkanCreateVulkanImage() {VkImageCreateInfo imageInfo = {};imageInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_IMAGE_CREATE_INFO;  // 结构体类型imageInfo.pNext = nullptr;                              // 指向扩展信息的指针imageInfo.flags = 0;                                    // 图像创建标志imageInfo.imageType = VK_IMAGE_TYPE_2D;                 // 图像类型为 2DimageInfo.format = VK_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;            // 图像格式imageInfo.extent.width = test_width;                      // 图像宽度imageInfo.extent.height = test_height;                    // 图像高度imageInfo.extent.depth = 1;                             // 图像深度（对于 2D 图像为 1）imageInfo.mipLevels = 1;                                // MIP 级别数imageInfo.arrayLayers = 1;                              // 图像数组层数imageInfo.samples = VK_SAMPLE_COUNT_1_BIT;              // 多重采样数量（1 表示不使用多重采样）imageInfo.tiling = VK_IMAGE_TILING_LINEAR;             // 图像数据的存储方式（优化存储）imageInfo.usage = VK_IMAGE_USAGE_TRANSFER_DST_BIT | VK_IMAGE_USAGE_SAMPLED_BIT; // 图像用途（作为传输目标和采样器）imageInfo.sharingMode = VK_SHARING_MODE_EXCLUSIVE;      // 共享模式（独占模式）imageInfo.queueFamilyIndexCount = 0;                    // 使用队列族索引的数量imageInfo.pQueueFamilyIndices = &graphicsQueueFamilyIndex;      // 队列族索引的指针imageInfo.initialLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_UNDEFINED;    // 图像的初始布局（未定义）VkImage textureImage; // 定义 VkImage 变量// 创建图像if (vkCreateImage(device, &imageInfo, nullptr, &textureImage) != VK_SUCCESS) {throw std::runtime_error("failed to create texture image!"); // 如果创建图像失败，抛出异常}std::cout << __FUNCTION__ <<" vkCreateImage create image successs!" << std::endl;// 获取图像的内存需求VkMemoryRequirements memRequirements;vkGetImageMemoryRequirements(device, textureImage, &memRequirements);// 创建 VkMemoryAllocateInfo 结构体并初始化VkMemoryAllocateInfo allocInfo = {};allocInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_MEMORY_ALLOCATE_INFO; // 结构体类型allocInfo.allocationSize = memRequirements.size;          // 所需内存大小allocInfo.memoryTypeIndex = findMemoryType(memRequirements.memoryTypeBits,VK_MEMORY_PROPERTY_DEVICE_LOCAL_BIT);                 // 内存类型索引VkDeviceMemory textureImageMemory; // 定义 VkDeviceMemory 变量// 分配内存if (vkAllocateMemory(device, &allocInfo, nullptr, &textureImageMemory) != VK_SUCCESS) {throw std::runtime_error("failed to allocate texture image memory!"); // 如果分配内存失败，抛出异常}// 将内存绑定到图像vkBindImageMemory(device, textureImage, textureImageMemory, 0);std::cout << "vkBindImageMemory Successs!" << std::endl;// 使用完成后销毁资源vkDestroyImage(device, textureImage, nullptr);         // 销毁图像vkFreeMemory(device, textureImageMemory, nullptr);     // 释放图像内存std::cout << "vkDestroyImage Successs!" << std::endl;
}

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