Vulkan 开发（十三）：Vulkan 帧缓冲区（FrameBuffer）

Vulkan 系列文章：

1. 开篇，Vulkan 概述

2. Vulkan 实例

3. Vulkan 物理设备

4. Vulkan 设备队列

5. Vulkan 逻辑设备

6. Vulkan 内存管理

7. Vulkan 缓存

8. Vulkan 图像

9. Vulkan 图像视图

10. Vulkan 窗口表面（Surface）

11. Vulkan 交换链

12. Vulkan 渲染通道

---

Vulkan 帧缓冲区

Vulkan 帧缓冲区（Framebuffer）是一个容器对象（资源管理类型的对象），包含了一组图像视图（Image Views），用于在渲染通道（Render Pass）中作为附件（Attachments）进行渲染。

每个帧缓冲区的附件与渲染通道的附件描述（Attachment Description）相对应，它们共同定义了渲染的目标，重点强调一下，附件必须与渲染通道的附件描述匹配。

帧缓冲区在 Vulkan 中的概念类似于 OpenGL 的帧缓冲对象（FBO），每个帧缓冲区包含一组图像视图，这些图像视图表示实际的图像资源，可以是颜色附件、深度附件或模板附件，帧缓冲区用于将渲染输出写入这些图像中（存储渲染通道（Render Pass）输出的图像）。

在 Vulkan 中，每个帧缓冲区至少需要一个颜色附件，而这个颜色附件可以是与 SwapChain 关联的 ImageView。

创建 Vulkan 帧缓冲区

帧缓冲区的创建过程通常涉及以下步骤：

1. 确定帧缓冲区需要兼容的 RenderPass（前文中已经讲过），因为 RenderPass 定义了渲染操作的结构和执行顺序，以及所需的附件的数量、类型和格式。

2. 为每个 SwapChain 图像创建对应的 ImageView （前文中已经讲过），因为最终渲染的图像需要显示在屏幕上，SwapChain 的 ImageView 就是用来呈现到屏幕上的。

3. 使用 VkFramebufferCreateInfo 结构体来创建 Framebuffer，指定渲染通道、附件个数、附件信息、宽度、高度和层数等参数。

用于创建帧缓冲区（Framebuffer）的结构体 VkFramebufferCreateInfo ：

 1typedef struct VkFramebufferCreateInfo {
 2    VkStructureType          sType;         // 必须是 VK_STRUCTURE_TYPE_FRAMEBUFFER_CREATE_INFO
 3    const void*              pNext;         // 指向扩展结构的指针，通常为 nullptr
 4    VkFramebufferCreateFlags flags;         // 帧缓冲区创建标志，目前保留，必须为 0
 5    VkRenderPass             renderPass;    // 与帧缓冲区相关联的渲染通道（Render Pass）
 6    uint32_t                 attachmentCount; // 帧缓冲区的附件数量
 7    const VkImageView*       pAttachments;  // 指向 VkImageView 的指针数组，每个指针指向一个附件
 8    uint32_t                 width;         // 帧缓冲区的宽度
 9    uint32_t                 height;        // 帧缓冲区的高度
10    uint32_t                 layers;        // 帧缓冲区的层数（通常为 1）
11} VkFramebufferCreateInfo;

创建包含颜色、深度模版附件的帧缓冲区：

 1// 创建交换链图像视图（作为颜色附件）
 2std::vector<VkImageView> swapChainImageViews(swapChainImages.size());
 3for (size_t i = 0; i < swapChainImages.size(); i++) {
 4    VkImageViewCreateInfo createInfo = {};
 5    createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_IMAGE_VIEW_CREATE_INFO;
 6    createInfo.image = swapChainImages[i]; // 交换链图像
 7    createInfo.viewType = VK_IMAGE_VIEW_TYPE_2D; // 2D 图像视图
 8    createInfo.format = swapChainImageFormat; // 图像格式
 9    createInfo.components.r = VK_COMPONENT_SWIZZLE_IDENTITY; // 红色分量
10    createInfo.components.g = VK_COMPONENT_SWIZZLE_IDENTITY; // 绿色分量
11    createInfo.components.b = VK_COMPONENT_SWIZZLE_IDENTITY; // 蓝色分量
12    createInfo.components.a = VK_COMPONENT_SWIZZLE_IDENTITY; // 透明度分量
13    createInfo.subresourceRange.aspectMask = VK_IMAGE_ASPECT_COLOR_BIT; // 颜色附件
14    createInfo.subresourceRange.baseMipLevel = 0; // 基础 mip 级别
15    createInfo.subresourceRange.levelCount = 1; // mip 级别数量
16    createInfo.subresourceRange.baseArrayLayer = 0; // 基础数组层
17    createInfo.subresourceRange.layerCount = 1; // 数组层数量
18
19    if (vkCreateImageView(device, &createInfo, nullptr, &swapChainImageViews[i]) != VK_SUCCESS) {
20        throw std::runtime_error("failed to create image views!");
21    }
22}
23
24//创建深度模版图像视图
25VkImage depthStencilImage;//假设已经创建好
26VkImageView depthStencilImageView;
27VkImageViewCreateInfo viewInfo = {};
28viewInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_IMAGE_VIEW_CREATE_INFO;
29viewInfo.image = depthStencilImage;
30viewInfo.viewType = VK_IMAGE_VIEW_TYPE_2D;
31viewInfo.format = depthFormat;
32viewInfo.subresourceRange.aspectMask = VK_IMAGE_ASPECT_DEPTH_BIT | VK_IMAGE_ASPECT_STENCIL_BIT;
33viewInfo.subresourceRange.baseMipLevel = 0;
34viewInfo.subresourceRange.levelCount = 1;
35viewInfo.subresourceRange.baseArrayLayer = 0;
36viewInfo.subresourceRange.layerCount = 1;
37
38if (vkCreateImageView(device, &viewInfo, nullptr, &depthStencilImageView) != VK_SUCCESS) {
39    throw std::runtime_error("failed to create depth image view!");
40}
41
42
43// 创建帧缓冲区
44std::vector<VkFramebuffer> swapChainFramebuffers(swapChainImageViews.size());
45for (size_t i = 0; i < swapChainImageViews.size(); i++) {
46    std::array<VkImageView, 2> attachments = {
47        swapChainImageViews[i],   // 颜色附件
48        depthStencilImageView     // 深度模板附件
49    };
50
51    VkFramebufferCreateInfo framebufferInfo = {};
52    framebufferInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_FRAMEBUFFER_CREATE_INFO;
53    framebufferInfo.renderPass = renderPass; // 前文创建好的渲染通道
54    framebufferInfo.attachmentCount = static_cast<uint32_t>(attachments.size()); // 附件数量
55    framebufferInfo.pAttachments = attachments.data(); // 附件数组数据
56    framebufferInfo.width = swapChainExtent.width; // 帧缓冲区宽度
57    framebufferInfo.height = swapChainExtent.height; // 帧缓冲区高度
58    framebufferInfo.layers = 1; // 层数量
59
60    if (vkCreateFramebuffer(device, &framebufferInfo, nullptr, &swapChainFramebuffers[i]) != VK_SUCCESS) {
61        throw std::runtime_error("failed to create framebuffer!");
62    }
63}
64
65// Vulkan 编程。。。
66
67// 销毁帧缓冲区
68for (size_t i = 0; i < swapChainFramebuffers.size(); i++) {
69    vkDestroyFramebuffer(device, swapChainFramebuffers[i], nullptr);
70}
71
72// 销毁交换链图像视图
73for (size_t i = 0; i < swapChainImageViews.size(); i++) {
74    vkDestroyImageView(device, swapChainImageViews[i], nullptr);
75}
76
77// 销毁深度模板图像视图
78vkDestroyImageView(device, depthStencilImageView, nullptr);