Для определения фиксированных функций графического конвейера продолжим работу с кодом из прошлой статьи и изменим его следующим образом:
// Файл main.cpp
// g++ main.cpp -lvulkan -lglfw -o app && ./app
#define GLFW_INCLUDE_VULKAN
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <vector>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <set>
#include <cstdint> // для uint32_t
#include <limits> // для std::numeric_limits
#include <algorithm> // для std::clamp
#include <fstream> // для загрузки файлов шейдеров
const uint32_t WIDTH = 300;
const uint32_t HEIGHT = 250;
// структура для проверки возможностей поверхности
struct SwapChainSupportDetails {
VkSurfaceCapabilitiesKHR capabilities; // возможности поверхности
std::vector<VkSurfaceFormatKHR> formats; // доступные форматы
std::vector<VkPresentModeKHR> presentModes; // доступные режимы представления
std::vector<VkImageView> swapChainImageViews; // представления изображений
};
// структура для хранения индексов семейств очередей
struct QueueFamilyIndices {
uint32_t graphicsFamilyIndex;
uint32_t presentFamilyIndex;
VkBool32 graphicsSupport;
VkBool32 presentSupport;
bool isComplete() {
return graphicsSupport && presentSupport;
}
};
// функция загрузки файлов шейдеров
static std::vector<char> readFile(const std::string& filename) {
std::ifstream file(filename, std::ios::ate | std::ios::binary);
// открываем файл
if (!file.is_open()) {
throw std::runtime_error("Не удалось загрузить файл!");
}
size_t fileSize = (size_t) file.tellg(); // получаем размер
std::vector<char> buffer(fileSize); // определяем буфер для считывания
file.seekg(0); // перемещаемся в начало файла
file.read(buffer.data(), fileSize); // считываем файл в буфер
file.close(); // закрываем поток файла
return buffer;
}
class HelloApplication {
public:
void run() {
initWindow();
initVulkan();
mainLoop();
cleanup();
}
private:
GLFWwindow* window;
VkInstance instance;
VkSurfaceKHR surface; // поверхность рисования
VkPhysicalDevice physicalDevice = VK_NULL_HANDLE; // физическое устройство
VkDevice device; // логическре устройство
VkQueue graphicsQueue; // графическая очередь
VkQueue presentQueue; // очередь представления
VkSwapchainKHR swapChain; // цепочка буферов
VkFormat swapChainImageFormat; // формат изображений
VkExtent2D swapChainExtent; // размер изображений
std::vector<VkImage> swapChainImages; // полученные изображения
std::vector<VkImageView> swapChainImageViews; // представления изображений
VkRenderPass renderPass; // проход рендеринга
VkPipelineLayout pipelineLayout; // макет графического конвейера
// создаем окно
void initWindow() {
glfwInit();
glfwWindowHint(GLFW_CLIENT_API, GLFW_NO_API);
glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE, GLFW_FALSE);
window = glfwCreateWindow(WIDTH, HEIGHT, "METANIT.COM", nullptr, nullptr);
}
// инициализация всех аспектов Vulkan
void initVulkan() {
createInstance(); // создание VkInstance
createSurface(); // создание поверхности рисования
selectPhysicalDevice(); // выбор физического устройства
createLogicalDevice(); // создание логического устройства
createSwapChain(); // создание цепочки буферов
createImageViews(); // создание представлений изображений
createRenderPass(); // создаем проход рендеринга
createGraphicsPipeline(); // создаем графический конвейер
}
// функция графического конвейера
void createGraphicsPipeline() {
// загрузка файлов шейдеров
auto vertShaderCode = readFile("shaders/vert.spv");
auto fragShaderCode = readFile("shaders/frag.spv");
// преобразование кода шейдеров в модули шейдеров
VkShaderModule vertShaderModule = createShaderModule(vertShaderCode);
VkShaderModule fragShaderModule = createShaderModule(fragShaderCode);
// определение этапа для вершинного шейдера
VkPipelineShaderStageCreateInfo vertShaderStageInfo{};
vertShaderStageInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_SHADER_STAGE_CREATE_INFO;
vertShaderStageInfo.stage = VK_SHADER_STAGE_VERTEX_BIT; // этап вершинного шейдера
vertShaderStageInfo.module = vertShaderModule; // модуль шейдера
vertShaderStageInfo.pName = "main"; // точка входа в шейдер - функция main
// определение этапа для фрагментного шейдера
VkPipelineShaderStageCreateInfo fragShaderStageInfo{};
fragShaderStageInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_SHADER_STAGE_CREATE_INFO;
fragShaderStageInfo.stage = VK_SHADER_STAGE_FRAGMENT_BIT;
fragShaderStageInfo.module = fragShaderModule;
fragShaderStageInfo.pName = "main";
// определяем массив для дальнейшего использования
VkPipelineShaderStageCreateInfo shaderStages[] = {vertShaderStageInfo, fragShaderStageInfo};
// определяем данные для передачи в вершинный шейдер
VkPipelineVertexInputStateCreateInfo vertexInputInfo{};
vertexInputInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_VERTEX_INPUT_STATE_CREATE_INFO;
vertexInputInfo.vertexBindingDescriptionCount = 0; // количество привязок вершин
vertexInputInfo.vertexAttributeDescriptionCount = 0; // количество описаний вершин
// определяем параметры сборки входных данных
VkPipelineInputAssemblyStateCreateInfo inputAssembly{};
inputAssembly.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_INPUT_ASSEMBLY_STATE_CREATE_INFO;
inputAssembly.topology = VK_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLE_LIST; // топология - создаем список треугольников
inputAssembly.primitiveRestartEnable = VK_FALSE; // без перезапуска сборки примитивов
// параметры для создания области просмотра и ножниц
VkPipelineViewportStateCreateInfo viewportState{};
viewportState.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_VIEWPORT_STATE_CREATE_INFO;
viewportState.viewportCount = 1; // количество областей просмотра, используемых конвейером
viewportState.scissorCount = 1; // количество ножниц
// настраиваем растеризатор
VkPipelineRasterizationStateCreateInfo rasterizer{};
rasterizer.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_RASTERIZATION_STATE_CREATE_INFO;
rasterizer.depthClampEnable = VK_FALSE; // отрасываем фрагменты за пределами ближней и дальней плоскостей
rasterizer.rasterizerDiscardEnable = VK_FALSE; // не отбрасываем примитивы до этапа растеризации
rasterizer.polygonMode = VK_POLYGON_MODE_FILL; // заполняем область полигона фрагментами
rasterizer.lineWidth = 1.0f; // ширина линий
rasterizer.cullMode = VK_CULL_MODE_BACK_BIT; // отбрасываем треугольники, направление назад
rasterizer.frontFace = VK_FRONT_FACE_CLOCKWISE; // треугольник с отрицательной площадью считается обращенным вперед
rasterizer.depthBiasEnable = VK_FALSE; // не учитываем глубину фрагмента
// Настройкка мультисэмплинга
VkPipelineMultisampleStateCreateInfo multisampling{};
multisampling.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_MULTISAMPLE_STATE_CREATE_INFO;
multisampling.sampleShadingEnable = VK_FALSE; // без подключения Sample Shading
multisampling.rasterizationSamples = VK_SAMPLE_COUNT_1_BIT; // изображение с одним образцом на пиксель
// конфигурация для прикрепленного буфера кадров
VkPipelineColorBlendAttachmentState colorBlendAttachment{};
colorBlendAttachment.colorWriteMask = VK_COLOR_COMPONENT_R_BIT | VK_COLOR_COMPONENT_G_BIT | VK_COLOR_COMPONENT_B_BIT | VK_COLOR_COMPONENT_A_BIT;
colorBlendAttachment.blendEnable = VK_FALSE; // без смешивания цветов
// определяем глобальные настройки смешивания цветов
VkPipelineColorBlendStateCreateInfo colorBlending{};
colorBlending.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_COLOR_BLEND_STATE_CREATE_INFO;
colorBlending.logicOpEnable = VK_FALSE; // без побитового смешивания цветов
colorBlending.logicOp = VK_LOGIC_OP_COPY; // используем исходный цвет
colorBlending.attachmentCount = 1;
colorBlending.pAttachments = &colorBlendAttachment;
colorBlending.blendConstants[0] = 0.0f;
colorBlending.blendConstants[1] = 0.0f;
colorBlending.blendConstants[2] = 0.0f;
colorBlending.blendConstants[3] = 0.0f;
// Определяем динамические состояния для конвейера для области просмотра и ножниц
std::vector<VkDynamicState> dynamicStates = {
VK_DYNAMIC_STATE_VIEWPORT,
VK_DYNAMIC_STATE_SCISSOR
};
VkPipelineDynamicStateCreateInfo dynamicState{};
dynamicState.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_DYNAMIC_STATE_CREATE_INFO;
dynamicState.dynamicStateCount = static_cast<uint32_t>(dynamicStates.size());
dynamicState.pDynamicStates = dynamicStates.data();
// определяем конфигурацию макета конвейера
VkPipelineLayoutCreateInfo pipelineLayoutInfo{};
pipelineLayoutInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_LAYOUT_CREATE_INFO;
pipelineLayoutInfo.setLayoutCount = 0;
pipelineLayoutInfo.pushConstantRangeCount = 0;
// создаем макет конвейера
if (vkCreatePipelineLayout(device, &pipelineLayoutInfo, nullptr, &pipelineLayout) != VK_SUCCESS) {
throw std::runtime_error("Не удалось создать макет конвейера!");
}
// удаление модулей шейдеров
vkDestroyShaderModule(device, fragShaderModule, nullptr);
vkDestroyShaderModule(device, vertShaderModule, nullptr);
}
// создаем проход рендеринга
void createRenderPass() {
// определяем цветовое прикрепление
VkAttachmentDescription colorAttachment{};
colorAttachment.format = swapChainImageFormat; // формат изображений, полученный из цепочки буферов
colorAttachment.samples = VK_SAMPLE_COUNT_1_BIT; // 1 образец на изображение
colorAttachment.loadOp = VK_ATTACHMENT_LOAD_OP_CLEAR; // очистить буфер кадра до черного цвета перед рисованием нового кадра
colorAttachment.storeOp = VK_ATTACHMENT_STORE_OP_STORE; // отрисованное содержимое будет сохранено в памяти и может быть прочитано позже
colorAttachment.stencilLoadOp = VK_ATTACHMENT_LOAD_OP_DONT_CARE; // не имеет значения
colorAttachment.stencilStoreOp = VK_ATTACHMENT_STORE_OP_DONT_CARE; // не имеет значения
colorAttachment.initialLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_UNDEFINED; // не имеет значения
colorAttachment.finalLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_PRESENT_SRC_KHR; // для вывода изображений на экран
// определяем ссылку на цветовое прикрепление
VkAttachmentReference colorAttachmentRef{};
colorAttachmentRef.attachment = 0; // индекс прикрепления в массиве
colorAttachmentRef.layout = VK_IMAGE_LAYOUT_COLOR_ATTACHMENT_OPTIMAL;
// определяем подпроход рендеринга
VkSubpassDescription subpass{};
subpass.pipelineBindPoint = VK_PIPELINE_BIND_POINT_GRAPHICS; // тип конвейера - графический конвейер
subpass.colorAttachmentCount = 1; // количество цветовых прикреплений
subpass.pColorAttachments = &colorAttachmentRef; // выше созданная ссылка на цветовое прикрепление
// определяем параметры для создания прохода рендеринга
VkRenderPassCreateInfo renderPassInfo{};
renderPassInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_RENDER_PASS_CREATE_INFO;
renderPassInfo.attachmentCount = 1; // количество применяемых прикреплений
renderPassInfo.pAttachments = &colorAttachment; // применяемые прикрепления
renderPassInfo.subpassCount = 1; // количество подпроходов
renderPassInfo.pSubpasses = &subpass; // используемые подпроходы
// создаем проход рендеринга
if (vkCreateRenderPass(device, &renderPassInfo, nullptr, &renderPass) != VK_SUCCESS) {
throw std::runtime_error("Не удалось создать проход рендеринга!");
}
}
// создание модуля шейдера из байт-кода шейдера
VkShaderModule createShaderModule(const std::vector<char>& code) {
VkShaderModuleCreateInfo createInfo{};
createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_SHADER_MODULE_CREATE_INFO;
createInfo.codeSize = code.size(); // устанавливаем размер байт-кода
createInfo.pCode = reinterpret_cast<const uint32_t*>(code.data()); // приводим указатель к нужному типу
VkShaderModule shaderModule; // создаваемый модуль шейдера
if (vkCreateShaderModule(device, &createInfo, nullptr, &shaderModule) != VK_SUCCESS) {
throw std::runtime_error("Не удалось создать модуль шейдера!");
}
return shaderModule;
}
// создание представлений из изображений цепочки буферов
void createImageViews() {
swapChainImageViews.resize(swapChainImages.size()); // устанавливаем размер вектора
for (size_t i{}; i < swapChainImages.size(); i++) {
VkImageViewCreateInfo createInfo{};
createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_IMAGE_VIEW_CREATE_INFO;
createInfo.image = swapChainImages[i];
createInfo.viewType = VK_IMAGE_VIEW_TYPE_2D; // изображение рассматривается как 2D-текстура
createInfo.format = swapChainImageFormat; // формат изображений
// rgba-компоненты получают значения по умолчанию
createInfo.components.r = VK_COMPONENT_SWIZZLE_IDENTITY;
createInfo.components.g = VK_COMPONENT_SWIZZLE_IDENTITY;
createInfo.components.b = VK_COMPONENT_SWIZZLE_IDENTITY;
createInfo.components.a = VK_COMPONENT_SWIZZLE_IDENTITY;
createInfo.subresourceRange.aspectMask = VK_IMAGE_ASPECT_COLOR_BIT;
createInfo.subresourceRange.baseMipLevel = 0;
createInfo.subresourceRange.levelCount = 1;
createInfo.subresourceRange.baseArrayLayer = 0;
createInfo.subresourceRange.layerCount = 1;
// создаем представление изображения
if (vkCreateImageView(device, &createInfo, nullptr, &swapChainImageViews[i]) != VK_SUCCESS) {
throw std::runtime_error("Не удалось создать представление изображения!");
}
}
}
// установка формата изображений
VkSurfaceFormatKHR chooseSwapSurfaceFormat(const std::vector<VkSurfaceFormatKHR>& availableFormats) {
for (const auto& availableFormat : availableFormats) {
if (availableFormat.format == VK_FORMAT_B8G8R8A8_SRGB && availableFormat.colorSpace == VK_COLOR_SPACE_SRGB_NONLINEAR_KHR) {
return availableFormat;
}
}
return availableFormats[0];
}
// определение режима представления
VkPresentModeKHR chooseSwapPresentMode(const std::vector<VkPresentModeKHR>& availablePresentModes) {
for (const auto& availablePresentMode : availablePresentModes) {
if (availablePresentMode == VK_PRESENT_MODE_MAILBOX_KHR) {
return availablePresentMode;
}
}
return VK_PRESENT_MODE_FIFO_KHR;
}
// определение размеров для цепочки буферов
VkExtent2D chooseSwapExtent(const VkSurfaceCapabilitiesKHR& capabilities) {
// если текущая ширина не указана как максимальное значение для uint32_t
if (capabilities.currentExtent.width != std::numeric_limits<uint32_t>::max()) {
// то возвращаем текущие размеры
return capabilities.currentExtent;
} else {
int width, height;
glfwGetFramebufferSize(window, &width, &height);
VkExtent2D actualExtent = {
static_cast<uint32_t>(width),
static_cast<uint32_t>(height)
};
actualExtent.width = std::clamp(actualExtent.width, capabilities.minImageExtent.width, capabilities.maxImageExtent.width);
actualExtent.height = std::clamp(actualExtent.height, capabilities.minImageExtent.height, capabilities.maxImageExtent.height);
return actualExtent;
}
}
// создаение цепочки буферов
void createSwapChain() {
// получаем поддерживаемые устройством форматы, режимы представления и размеры
SwapChainSupportDetails swapChainSupport = querySwapChainSupport(physicalDevice);
// выбираем формат поверхности
VkSurfaceFormatKHR surfaceFormat = chooseSwapSurfaceFormat(swapChainSupport.formats);
// выбираем режим представления
VkPresentModeKHR presentMode = chooseSwapPresentMode(swapChainSupport.presentModes);
// устанавливаем размеры
VkExtent2D extent = chooseSwapExtent(swapChainSupport.capabilities);
// определяем минимальное количество изображения, которое требуется для работы
// и увеличиваем его на 1 для оптимизации работы драйвера
uint32_t imageCount = swapChainSupport.capabilities.minImageCount + 1;
// проверяем, что не превышаем максимальное количество изображений,
// делая это, где 0 — это особое значение, которое означает, что максимума нет
if (swapChainSupport.capabilities.maxImageCount > 0 && imageCount > swapChainSupport.capabilities.maxImageCount) {
imageCount = swapChainSupport.capabilities.maxImageCount;
}
// определяем конфигурацию для создания цепочки буферов
VkSwapchainCreateInfoKHR createInfo{};
createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_SWAPCHAIN_CREATE_INFO_KHR;
createInfo.surface = surface;
createInfo.minImageCount = imageCount; // минимальное количество изображений
createInfo.imageFormat = surfaceFormat.format; // формат изображений
createInfo.imageColorSpace = surfaceFormat.colorSpace; // цветовое пространство
createInfo.imageExtent = extent; // размеры изображений
createInfo.imageArrayLayers = 1; // поверхность с одним представлением
createInfo.imageUsage = VK_IMAGE_USAGE_COLOR_ATTACHMENT_BIT; // изображение используется в качестве цветового прикрепления
// Указываем, как обрабатывать изображения цепочки буферов, которые будут использоваться в нескольких семействах очередей.
QueueFamilyIndices indices = findQueueFamilies(physicalDevice);
uint32_t queueFamilyIndices[] = {indices.graphicsFamilyIndex, indices.presentFamilyIndex};
// если семейство графической очереди отличается от очереди представления
if (indices.graphicsFamilyIndex != indices.presentFamilyIndex) {
createInfo.imageSharingMode = VK_SHARING_MODE_CONCURRENT; // обе очереди совместно владеют изображением
createInfo.queueFamilyIndexCount = 2; // две очереди
createInfo.pQueueFamilyIndices = queueFamilyIndices; // массив индексов семейств очередей
} else {
createInfo.imageSharingMode = VK_SHARING_MODE_EXCLUSIVE; // изображением владеет одна очередь
createInfo.queueFamilyIndexCount = 0; // Необязательно
createInfo.pQueueFamilyIndices = nullptr; // Необязательно
}
// не применяем никаких преобразований
createInfo.preTransform = swapChainSupport.capabilities.currentTransform;
// игнорирум альфа-канал
createInfo.compositeAlpha = VK_COMPOSITE_ALPHA_OPAQUE_BIT_KHR;
createInfo.presentMode = presentMode; // режим представления
createInfo.clipped = VK_TRUE; // включаем обрезку скрытых пикселей
createInfo.oldSwapchain = VK_NULL_HANDLE; // нет старых цепочек буферов
// создаем цепочку буферов
if (vkCreateSwapchainKHR(device, &createInfo, nullptr, &swapChain) != VK_SUCCESS) {
throw std::runtime_error("Не удалось создать цепочку буферов!");
}
// сохраняем выбранные формат и размеры изображений
swapChainImageFormat = surfaceFormat.format;
swapChainExtent = extent;
// сначала получаем количество изображений
vkGetSwapchainImagesKHR(device, swapChain, &imageCount, nullptr);
// на основе полученного количества определяем вектор
swapChainImages.resize(imageCount);
// получаем в вектор изображения
vkGetSwapchainImagesKHR(device, swapChain, &imageCount, swapChainImages.data());
}
void mainLoop() {
while (!glfwWindowShouldClose(window)) {
glfwWaitEvents();
}
}
void cleanup() {
// удаляем макет графического конвейера
vkDestroyPipelineLayout(device, pipelineLayout, nullptr);
// удаляем проход рендеринга
vkDestroyRenderPass(device, renderPass, nullptr);
// удаляем все представления изображений
for (auto imageView : swapChainImageViews) {
vkDestroyImageView(device, imageView, nullptr);
}
// удаляем цепочку буферов
vkDestroySwapchainKHR(device, swapChain, nullptr);
// удаляем логическое устройство
vkDestroyDevice(device, nullptr);
// удаляем поверхность
vkDestroySurfaceKHR(instance, surface, nullptr);
// удаляем объект VkInstance
vkDestroyInstance(instance, nullptr);
glfwDestroyWindow(window);
glfwTerminate();
}
// создание VkInstance
void createInstance() {
VkInstanceCreateInfo createInfo{};
createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_INSTANCE_CREATE_INFO;
uint32_t glfwExtensionCount = 0;
const char** glfwExtensions;
// получаем расширения для GLFW
glfwExtensions = glfwGetRequiredInstanceExtensions(&glfwExtensionCount);
// устанавливаем расширения для VkInstance
createInfo.enabledExtensionCount = glfwExtensionCount;
createInfo.ppEnabledExtensionNames = glfwExtensions;
if (vkCreateInstance(&createInfo, nullptr, &instance) != VK_SUCCESS) {
throw std::runtime_error("Не удалось создать VkInstance!");
}
}
// создаем поверхность
void createSurface() {
if (glfwCreateWindowSurface(instance, window, nullptr, &surface) != VK_SUCCESS) {
throw std::runtime_error("Не удалось создать поверхность для рисования!");
}
}
// проверка поддержки цепочки буферов
SwapChainSupportDetails querySwapChainSupport(VkPhysicalDevice device) {
SwapChainSupportDetails details;
// проверяем поддерживаемые возможности
vkGetPhysicalDeviceSurfaceCapabilitiesKHR(device, surface, &details.capabilities);
uint32_t formatCount;
// сначала получаем количество поддерживаемых форматов
vkGetPhysicalDeviceSurfaceFormatsKHR(device, surface, &formatCount, nullptr);
if (formatCount != 0) {
details.formats.resize(formatCount); // расширяем вектор, чтобы вместить все данные
// получаем все поддерживаемые форматы
vkGetPhysicalDeviceSurfaceFormatsKHR(device, surface, &formatCount, details.formats.data());
}
uint32_t presentModeCount;
// получаем количество поддерживаемых режимов представления
vkGetPhysicalDeviceSurfacePresentModesKHR(device, surface, &presentModeCount, nullptr);
if (presentModeCount != 0) {
details.presentModes.resize(presentModeCount);
// получаем все поддерживаемые режимы представления
vkGetPhysicalDeviceSurfacePresentModesKHR(device, surface, &presentModeCount, details.presentModes.data());
}
return details;
}
// выбираем физическое устройство
void selectPhysicalDevice() {
uint32_t deviceCount = 0;
vkEnumeratePhysicalDevices(instance, &deviceCount, nullptr);
if (deviceCount == 0) {
throw std::runtime_error("Подходящее устройство GPU отсутствует!");
}
std::vector<VkPhysicalDevice> devices(deviceCount);
vkEnumeratePhysicalDevices(instance, &deviceCount, devices.data());
// выбираем первое подходящее устройство
for (const auto& device : devices) {
if (isDeviceSuitable(device)) {
physicalDevice = device;
break;
}
}
if (physicalDevice == VK_NULL_HANDLE) {
throw std::runtime_error("Подходящее устройство GPU отсутствует!");
}
}
// создание логического устройства
void createLogicalDevice() {
// получаем обе очереди
QueueFamilyIndices indices = findQueueFamilies(physicalDevice);
std::vector<VkDeviceQueueCreateInfo> queueCreateInfos;
// набор для индексов семейств очередей, если они совпадают, то остается только один индекс
std::set<uint32_t> uniqueQueueFamilies = {
indices.graphicsFamilyIndex,
indices.presentFamilyIndex
};
float queuePriority = 1.0f;
// проходим по всем индексам семейств очередей и создаем для каждого индекса структуру VkDeviceQueueCreateInfo
for (uint32_t queueFamily : uniqueQueueFamilies) {
VkDeviceQueueCreateInfo queueCreateInfo{};
queueCreateInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEVICE_QUEUE_CREATE_INFO;
queueCreateInfo.queueFamilyIndex = queueFamily;
queueCreateInfo.queueCount = 1;
queueCreateInfo.pQueuePriorities = &queuePriority;
queueCreateInfos.push_back(queueCreateInfo);
}
VkDeviceCreateInfo createInfo{};
createInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_DEVICE_CREATE_INFO;
// устанавливаем обе очереди для создания устройства
createInfo.queueCreateInfoCount = static_cast<uint32_t>(queueCreateInfos.size());
createInfo.pQueueCreateInfos = queueCreateInfos.data();
// подключаемые расширения
const std::vector<const char*> deviceExtensions = { VK_KHR_SWAPCHAIN_EXTENSION_NAME};
// подключаем расширения
// устанавливаем количество расширений
createInfo.enabledExtensionCount = static_cast<uint32_t>(deviceExtensions.size());
// устанавливаем сами расширения
createInfo.ppEnabledExtensionNames = deviceExtensions.data();
// устанавливаем поддерживаемые возможности
VkPhysicalDeviceFeatures deviceFeatures{};
createInfo.pEnabledFeatures = &deviceFeatures;
// создаем логическое устройство
if (vkCreateDevice(physicalDevice, &createInfo, nullptr, &device) != VK_SUCCESS) {
throw std::runtime_error("Не удалось создать логическое устройство!");
}
// создаем графическую очередь
vkGetDeviceQueue(device, indices.graphicsFamilyIndex, 0, &graphicsQueue);
// создаем очередь представления
vkGetDeviceQueue(device, indices.presentFamilyIndex, 0, &presentQueue);
}
// проверяем поддержку цепочки буферов
bool checkSwapchainExtensionSupport(VkPhysicalDevice device) {
uint32_t extensionCount;
// сначала получаем количество расширений
vkEnumerateDeviceExtensionProperties(device, nullptr, &extensionCount, nullptr);
// получаем все доступные расширения
std::vector<VkExtensionProperties> availableExtensions(extensionCount);
vkEnumerateDeviceExtensionProperties(device, nullptr, &extensionCount, availableExtensions.data());
std::string extensionName {VK_KHR_SWAPCHAIN_EXTENSION_NAME}; // строка, с которой сравниванием
for (const auto& extension : availableExtensions) {
// сравнение строк
if(extensionName == extension.extensionName) return true;
}
return false;
}
// проверка, является ли устройство подходящим
bool isDeviceSuitable(VkPhysicalDevice device) {
// получаем индексы графической очереди и очереди представления
QueueFamilyIndices indices = findQueueFamilies(device);
// если не поддерживаются графическая очередь и/или очередь представления
if(!indices.isComplete()) return false;
// если не поддерживаются расширения
if(!checkSwapchainExtensionSupport(device)) return false;
// получаем поддержку цепочки буферов
SwapChainSupportDetails swapChainSupport = querySwapChainSupport(device);
// считаем устройство подходящим, если поддерживается хотя бы один формат и хотя бы один режим представления
return !swapChainSupport.formats.empty() && !swapChainSupport.presentModes.empty();
}
// получаем индексы семейства очередей
QueueFamilyIndices findQueueFamilies(VkPhysicalDevice device) {
QueueFamilyIndices indices;
uint32_t queueFamilyCount = 0;
vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties(device, &queueFamilyCount, nullptr);
std::vector<VkQueueFamilyProperties> queueFamilies(queueFamilyCount);
vkGetPhysicalDeviceQueueFamilyProperties(device, &queueFamilyCount, queueFamilies.data());
int i = 0;
// проходим по всем очередям
for (const auto& queueFamily : queueFamilies) {
// получаем индекс семейства с графической очередью
if (queueFamily.queueFlags & VK_QUEUE_GRAPHICS_BIT) {
indices.graphicsFamilyIndex = i;
indices.graphicsSupport = true;
}
// смотрим, поддерживается ли очередь представления
vkGetPhysicalDeviceSurfaceSupportKHR(device, i, surface, &indices.presentSupport);
if (indices.presentSupport) indices.presentFamilyIndex = i;
if (indices.isComplete()) break; // если обе очереди установлены
i++;
}
return indices;
}
};
int main() {
HelloApplication app;
try {
app.run();
} catch (const std::exception& e) {
std::cerr << e.what() << std::endl;
return EXIT_FAILURE;
}
return EXIT_SUCCESS;
}
Прежде всего на уровне класса HelloApplication определена переменная pipelineLayout, которая представляет макет графического конвейера:
VkPipelineLayout pipelineLayout; // макет графического конвейера
Само создание графического конвейера определено в функции createGraphicsPipeline:
void createGraphicsPipeline() {
// загрузка файлов шейдеров
auto vertShaderCode = readFile("shaders/vert.spv");
auto fragShaderCode = readFile("shaders/frag.spv");
// преобразование кода шейдеров в модули шейдеров
VkShaderModule vertShaderModule = createShaderModule(vertShaderCode);
VkShaderModule fragShaderModule = createShaderModule(fragShaderCode);
// определение этапа для вершинного шейдера
VkPipelineShaderStageCreateInfo vertShaderStageInfo{};
vertShaderStageInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_SHADER_STAGE_CREATE_INFO;
vertShaderStageInfo.stage = VK_SHADER_STAGE_VERTEX_BIT; // этап вершинного шейдера
vertShaderStageInfo.module = vertShaderModule; // модуль шейдера
vertShaderStageInfo.pName = "main"; // точка входа в шейдер - функция main
// определение этапа для фрагментного шейдера
VkPipelineShaderStageCreateInfo fragShaderStageInfo{};
fragShaderStageInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_SHADER_STAGE_CREATE_INFO;
fragShaderStageInfo.stage = VK_SHADER_STAGE_FRAGMENT_BIT;
fragShaderStageInfo.module = fragShaderModule;
fragShaderStageInfo.pName = "main";
// определяем массив для дальнейшего использования
VkPipelineShaderStageCreateInfo shaderStages[] = {vertShaderStageInfo, fragShaderStageInfo};
// определяем данные для передачи в вершинный шейдер
VkPipelineVertexInputStateCreateInfo vertexInputInfo{};
vertexInputInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_VERTEX_INPUT_STATE_CREATE_INFO;
vertexInputInfo.vertexBindingDescriptionCount = 0; // количество привязок вершин
vertexInputInfo.vertexAttributeDescriptionCount = 0; // количество описаний вершин
// определяем параметры сборки входных данных
VkPipelineInputAssemblyStateCreateInfo inputAssembly{};
inputAssembly.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_INPUT_ASSEMBLY_STATE_CREATE_INFO;
inputAssembly.topology = VK_PRIMITIVE_TOPOLOGY_TRIANGLE_LIST; // топология - создаем список треугольников
inputAssembly.primitiveRestartEnable = VK_FALSE; // без перезапуска сборки примитивов
// параметры для создания области просмотра и ножниц
VkPipelineViewportStateCreateInfo viewportState{};
viewportState.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_VIEWPORT_STATE_CREATE_INFO;
viewportState.viewportCount = 1; // количество областей просмотра, используемых конвейером
viewportState.scissorCount = 1; // количество ножниц
// настраиваем растеризатор
VkPipelineRasterizationStateCreateInfo rasterizer{};
rasterizer.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_RASTERIZATION_STATE_CREATE_INFO;
rasterizer.depthClampEnable = VK_FALSE; // отрасываем фрагменты за пределами ближней и дальней плоскостей
rasterizer.rasterizerDiscardEnable = VK_FALSE; // не отбрасываем примитивы до этапа растеризации
rasterizer.polygonMode = VK_POLYGON_MODE_FILL; // заполняем область полигона фрагментами
rasterizer.lineWidth = 1.0f; // ширина линий
rasterizer.cullMode = VK_CULL_MODE_BACK_BIT; // отбрасываем треугольники, направление назад
rasterizer.frontFace = VK_FRONT_FACE_CLOCKWISE; // треугольник с отрицательной площадью считается обращенным вперед
rasterizer.depthBiasEnable = VK_FALSE; // не учитываем глубину фрагмента
// Настройкка мультисэмплинга
VkPipelineMultisampleStateCreateInfo multisampling{};
multisampling.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_MULTISAMPLE_STATE_CREATE_INFO;
multisampling.sampleShadingEnable = VK_FALSE; // без подключения Sample Shading
multisampling.rasterizationSamples = VK_SAMPLE_COUNT_1_BIT; // изображение с одним образцом на пиксель
// конфигурация для прикрепленного буфера кадров
VkPipelineColorBlendAttachmentState colorBlendAttachment{};
colorBlendAttachment.colorWriteMask = VK_COLOR_COMPONENT_R_BIT | VK_COLOR_COMPONENT_G_BIT | VK_COLOR_COMPONENT_B_BIT | VK_COLOR_COMPONENT_A_BIT;
colorBlendAttachment.blendEnable = VK_FALSE; // без смешивания цветов
// определяем глобальные настройки смешивания цветов
VkPipelineColorBlendStateCreateInfo colorBlending{};
colorBlending.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_COLOR_BLEND_STATE_CREATE_INFO;
colorBlending.logicOpEnable = VK_FALSE; // без побитового смешивания цветов
colorBlending.logicOp = VK_LOGIC_OP_COPY; // используем исходный цвет
colorBlending.attachmentCount = 1;
colorBlending.pAttachments = &colorBlendAttachment;
colorBlending.blendConstants[0] = 0.0f;
colorBlending.blendConstants[1] = 0.0f;
colorBlending.blendConstants[2] = 0.0f;
colorBlending.blendConstants[3] = 0.0f;
// Определяем динамические состояния для конвейера для области просмотра и ножниц
std::vector<VkDynamicState> dynamicStates = {
VK_DYNAMIC_STATE_VIEWPORT,
VK_DYNAMIC_STATE_SCISSOR
};
VkPipelineDynamicStateCreateInfo dynamicState{};
dynamicState.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_DYNAMIC_STATE_CREATE_INFO;
dynamicState.dynamicStateCount = static_cast<uint32_t>(dynamicStates.size());
dynamicState.pDynamicStates = dynamicStates.data();
// определяем конфигурацию макета конвейера
VkPipelineLayoutCreateInfo pipelineLayoutInfo{};
pipelineLayoutInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_PIPELINE_LAYOUT_CREATE_INFO;
pipelineLayoutInfo.setLayoutCount = 0;
pipelineLayoutInfo.pushConstantRangeCount = 0;
// создаем макет конвейера
if (vkCreatePipelineLayout(device, &pipelineLayoutInfo, nullptr, &pipelineLayout) != VK_SUCCESS) {
throw std::runtime_error("Не удалось создать макет конвейера!");
}
// удаление модулей шейдеров
vkDestroyShaderModule(device, fragShaderModule, nullptr);
vkDestroyShaderModule(device, vertShaderModule, nullptr);
}
В функции cleanup, которая очищает ресурсы, удаляем ранее созданный макет конвейера:
void cleanup() {
vkDestroyPipelineLayout(device, pipelineLayout, nullptr);
..........................................
