什么是 Vulkan 圖像視圖

Vulkan 圖像視圖（VkImageView）用于描述如何訪問 VkImage 對象以及訪問圖像的哪一部分。

圖像視圖定義了圖像的格式和訪問方式，它允許渲染管線與圖像進行交互，無論是作為紋理、顏色附件還是深度/模板附件。

在交換鏈中，我們需要為每個圖像創(chuàng)建一個基本的圖像視圖，以便將它們用作顏色附件。

VkImage 作為紋理采樣時，也必須要創(chuàng)建其對應(yīng)的圖像視圖來更新描述符集 （DescriptorSet）。

創(chuàng)建圖像視圖

我們通過函數(shù) vkCreateImageView 創(chuàng)建圖像視圖。

1// vkCreateImageView 函數(shù)用于創(chuàng)建圖像視圖
2VkResult vkCreateImageView(
3    VkDevice device,                                  // Vulkan 邏輯設(shè)備的句柄，表示在哪個設(shè)備上創(chuàng)建圖像視圖
4    const VkImageViewCreateInfo* pCreateInfo,         // 指向包含圖像視圖創(chuàng)建信息的 VkImageViewCreateInfo 結(jié)構(gòu)體的指針
5    const VkAllocationCallbacks* pAllocator,          // 指向自定義分配函數(shù)的指針，可以為 nullptr 表示使用默認分配器
6    VkImageView* pView                                // 指向 VkImageView 變量的指針，用于存儲創(chuàng)建的圖像視圖句柄
7);

其中 VkImageViewCreateInfo 是一個包含圖像視圖創(chuàng)建信息的結(jié)構(gòu)體。

 1typedef struct VkImageViewCreateInfo {
 2VkStructureType    sType;                // 結(jié)構(gòu)體的類型，對于此結(jié)構(gòu)體應(yīng)為VK_STRUCTURE_TYPE_IMAGE_VIEW_CREATE_INFO  
 3const void*        pNext;                // 指向擴展特定數(shù)據(jù)的指針，對于核心Vulkan功能，通常為NULL  
 4VkImageViewCreateFlags flags;           // 創(chuàng)建圖像視圖時使用的標(biāo)志位  
 5VkImage            image;                // 要創(chuàng)建視圖的圖像的句柄  
 6VkImageViewType    viewType;             // 圖像視圖的類型，決定了視圖是如何解釋圖像的  
 7VkFormat           format;               // 圖像數(shù)據(jù)的格式，定義了圖像數(shù)據(jù)的解釋方式  
 8VkComponentMapping components;           // 用于在創(chuàng)建視圖時重新映射圖像的顏色分量  
 9VkImageSubresourceRange subresourceRange; // 定義了圖像視圖的子資源范圍，包括mipmap級別、數(shù)組層以及深度層的范圍
10} VkImageViewCreateInfo;

其中 VkImageViewType、VkComponentMapping、VkImageSubresourceRange 類型的屬性重點關(guān)注下。

VkImageViewType

VkImageViewType 指定了圖像視圖的類型。

 1// VkImageViewType 是一個枚舉類型，指定了圖像視圖的類型。
 2typedef enum VkImageViewType {
 3    VK_IMAGE_VIEW_TYPE_1D = 0,          // 一維圖像視圖
 4    VK_IMAGE_VIEW_TYPE_2D = 1,          // 二維圖像視圖
 5    VK_IMAGE_VIEW_TYPE_3D = 2,          // 三維圖像視圖
 6    VK_IMAGE_VIEW_TYPE_CUBE = 3,        // 立方體貼圖視圖（六個面）
 7    VK_IMAGE_VIEW_TYPE_1D_ARRAY = 4,    // 一維圖像數(shù)組
 8    VK_IMAGE_VIEW_TYPE_2D_ARRAY = 5,    // 二維圖像數(shù)組
 9    VK_IMAGE_VIEW_TYPE_CUBE_ARRAY = 6   // 立方體貼圖數(shù)組（六個面 * 圖層數(shù)）
10} VkImageViewType;

VkComponentMapping

VkComponentMapping 用于指定如何從源圖像中的顏色分量映射到目標(biāo)圖像視圖的顏色分量。

通過 VkComponentMapping 類型的屬性（components） 可以靈活地控制圖像視圖中每個顏色分量的來源，這對于圖像處理非常有用，例如轉(zhuǎn)換圖像格式、調(diào)整顏色通道等。

默認情況下，我們將每個分量設(shè)置為 VK_COMPONENT_SWIZZLE_IDENTITY，這意味著它們將直接從源圖像中取值。

 1// VkComponentMapping 結(jié)構(gòu)體定義了圖像視圖中每個顏色分量的來源。
 2typedef struct VkComponentMapping {
 3    VkComponentSwizzle r;  // R 分量的來源
 4    VkComponentSwizzle g;  // G 分量的來源
 5    VkComponentSwizzle b;  // B 分量的來源
 6    VkComponentSwizzle a;  // A 分量的來源
 7} VkComponentMapping;
 8
 9// VkComponentSwizzle 是一個枚舉類型，定義了分量的來源。
10typedef enum VkComponentSwizzle {
11    VK_COMPONENT_SWIZZLE_IDENTITY = 0,  // 使用原始分量
12    VK_COMPONENT_SWIZZLE_ZERO = 1,      // 使用零值
13    VK_COMPONENT_SWIZZLE_ONE = 2,       // 使用一值
14    VK_COMPONENT_SWIZZLE_R = 100,       // 使用 R 分量
15    VK_COMPONENT_SWIZZLE_G = 101,       // 使用 G 分量
16    VK_COMPONENT_SWIZZLE_B = 102,       // 使用 B 分量
17    VK_COMPONENT_SWIZZLE_A = 103        // 使用 A 分量
18} VkComponentSwizzle;

VkImageSubresourceRange

VkImageSubresourceRange 允許你選擇圖像的哪些層面和 mip 級別應(yīng)該被包括在圖像視圖中。

1// VkImageSubresourceRange 結(jié)構(gòu)體定義了圖像視圖應(yīng)覆蓋的圖像子資源范圍。
2typedef struct VkImageSubresourceRange {
3    VkImageAspectFlags aspectMask;  // 需要包括的圖像方面
4    uint32_t baseMipLevel;          // mip 級別的起始級別
5    uint32_t levelCount;            // mip 級別的數(shù)量
6    uint32_t baseArrayLayer;        // 數(shù)組層的起始索引
7    uint32_t layerCount;            // 數(shù)組層數(shù)量
8} VkImageSubresourceRange;

aspectMask 這個屬性比較難理解，它用于指定需要包括在圖像視圖中的圖像方面。

例如，如果圖像有深度和/或模板信息，你可以選擇只包括顏色方面 (VK_IMAGE_ASPECT_COLOR_BIT)，或者包括深度方面 (VK_IMAGE_ASPECT_DEPTH_BIT) 和/或模板方面 (VK_IMAGE_ASPECT_STENCIL_BIT)。

示例代碼

 1// 定義 VkImageCreateInfo 結(jié)構(gòu)體并初始化
 2VkImageCreateInfo imageInfo = {};
 3imageInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_IMAGE_CREATE_INFO;      // 結(jié)構(gòu)體類型
 4imageInfo.pNext = nullptr;                                  // 指向擴展信息的指針
 5imageInfo.flags = 0;                                        // 圖像創(chuàng)建標(biāo)志，當(dāng)前必須為 0
 6imageInfo.imageType = VK_IMAGE_TYPE_2D;                     // 圖像類型為 2D
 7imageInfo.format = VK_FORMAT_R8G8B8A8_SRGB;                 // 圖像格式為 sRGB
 8imageInfo.extent.width = texWidth;                          // 圖像寬度
 9imageInfo.extent.height = texHeight;                        // 圖像高度
10imageInfo.extent.depth = 1;                                 // 圖像深度（對于 2D 圖像為 1）
11imageInfo.mipLevels = 1;                                    // MIP 級別數(shù)量
12imageInfo.arrayLayers = 1;                                  // 圖像數(shù)組層數(shù)
13imageInfo.samples = VK_SAMPLE_COUNT_1_BIT;                  // 多重采樣數(shù)量（1 表示不使用多重采樣）
14imageInfo.tiling = VK_IMAGE_TILING_OPTIMAL;                 // 圖像數(shù)據(jù)的存儲方式（優(yōu)化存儲）
15imageInfo.usage = VK_IMAGE_USAGE_TRANSFER_DST_BIT | VK_IMAGE_USAGE_SAMPLED_BIT; // 圖像用途（作為傳輸目標(biāo)和采樣器）
16imageInfo.sharingMode = VK_SHARING_MODE_EXCLUSIVE;          // 共享模式（獨占模式）
17imageInfo.queueFamilyIndexCount = 0;                        // 使用隊列族索引的數(shù)量
18imageInfo.pQueueFamilyIndices = &queueFamilyIndex;          // 隊列族索引的指針
19imageInfo.initialLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_UNDEFINED;        // 圖像的初始布局（未定義）
20
21VkImage textureImage; // 定義 VkImage 變量
22// 創(chuàng)建圖像
23if (vkCreateImage(device, &imageInfo, nullptr, &textureImage) != VK_SUCCESS) {
24    throw std::runtime_error("failed to create texture image!"); // 如果創(chuàng)建圖像失敗，拋出異常
25}
26
27// 獲取圖像的內(nèi)存需求
28VkMemoryRequirements memRequirements;
29vkGetImageMemoryRequirements(device, textureImage, &memRequirements);
30
31// 創(chuàng)建 VkMemoryAllocateInfo 結(jié)構(gòu)體并初始化
32VkMemoryAllocateInfo allocInfo = {};
33allocInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_MEMORY_ALLOCATE_INFO; // 結(jié)構(gòu)體類型
34allocInfo.allocationSize = memRequirements.size;          // 所需內(nèi)存大小
35allocInfo.memoryTypeIndex = findMemoryType(memRequirements.memoryTypeBits, 
36    VK_MEMORY_PROPERTY_DEVICE_LOCAL_BIT);                 // 內(nèi)存類型索引
37
38VkDeviceMemory textureImageMemory; // 定義 VkDeviceMemory 變量
39// 分配內(nèi)存
40if (vkAllocateMemory(device, &allocInfo, nullptr, &textureImageMemory) != VK_SUCCESS) {
41    throw std::runtime_error("failed to allocate texture image memory!"); // 如果分配內(nèi)存失敗，拋出異常
42}
43
44// 將內(nèi)存綁定到圖像
45vkBindImageMemory(device, textureImage, textureImageMemory, 0);
46
47// 定義 VkImageViewCreateInfo 結(jié)構(gòu)體并初始化
48VkImageViewCreateInfo viewInfo = {};
49viewInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_IMAGE_VIEW_CREATE_INFO;  // 結(jié)構(gòu)體類型
50viewInfo.pNext = nullptr;                                   // 指向擴展信息的指針
51viewInfo.flags = 0;                                         // 圖像視圖創(chuàng)建標(biāo)志
52viewInfo.image = textureImage;                              // 要創(chuàng)建視圖的圖像句柄
53viewInfo.viewType = VK_IMAGE_VIEW_TYPE_2D;                  // 圖像視圖類型為 2D
54viewInfo.format = VK_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;                  // 圖像視圖的格式
55viewInfo.components.r = VK_COMPONENT_SWIZZLE_R;      // R 分量映射
56viewInfo.components.g = VK_COMPONENT_SWIZZLE_G;      // G 分量映射
57viewInfo.components.b = VK_COMPONENT_SWIZZLE_B;      // B 分量映射
58viewInfo.components.a = VK_COMPONENT_SWIZZLE_A;      // A 分量映射
59viewInfo.subresourceRange.aspectMask = VK_IMAGE_ASPECT_COLOR_BIT; // 視圖的子資源范圍（顏色部分）
60viewInfo.subresourceRange.baseMipLevel = 0;                 // 基礎(chǔ) MIP 級別
61viewInfo.subresourceRange.levelCount = 1;                   // MIP 級別數(shù)量
62viewInfo.subresourceRange.baseArrayLayer = 0;               // 基礎(chǔ)數(shù)組層
63viewInfo.subresourceRange.layerCount = 1;                   // 數(shù)組層數(shù)量
64
65VkImageView textureImageView; // 定義 VkImageView 變量
66// 創(chuàng)建圖像視圖
67if (vkCreateImageView(device, &viewInfo, nullptr, &textureImageView) != VK_SUCCESS) {
68    throw std::runtime_error("failed to create texture image view!"); // 如果創(chuàng)建視圖失敗，拋出異常
69}
70
71// Vulkan 編程...
72
73// 使用完成后銷毀資源
74vkDestroyImageView(device, textureImageView, nullptr); // 銷毀圖像視圖
75vkDestroyImage(device, textureImage, nullptr);         // 銷毀圖像
76vkFreeMemory(device, textureImageMemory, nullptr);     // 釋放圖像內(nèi)存

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