介绍

原文链接：https://kylemayes.github.io/vulkanalia/pipeline/introduction.html

Commit Hash: 7becee96b0029bf721f833039c00ea2a417714dd

本章代码：main.rs

在接下来的几章中，我们会搭建图形管线。它会被用来画我们的第一个三角形。图形管线是一系列将我们提交的顶点与网格纹理转换为渲染目标中的像素点的操作。下面是一个简化版的流程图：

输入装配器（input assembler）从指定缓冲中收集原始顶点数据，并且也可以使用顶点缓冲来重复使用某些元素，而不需要复制那些元素。

顶点着色器（vertex shader）对每个顶点执行，将变换应用于顶点，例如将其顶点位置从模型空间转换至屏幕空间，然后将每个顶点的数据传输至图形管线的下一阶段。

曲面细分着色器（tessellation shader）使你能够根据特定规则细分几何图形，以提升网格（mesh）的质量。这通常用于使砖墙和楼梯之类的表面从附近看上去更粗糙。

几何着色器（geometry shader）以图元（primitive，例如三角形、线、点）为单位处理几何图形。它可以剔除图元或输出更多图元。这与曲面细分着色器类似，但更灵活。然而如今的程序很少使用几何着色器，因为它在 Intel 集成显卡之外的大部分显卡上性能不佳。

光栅化（rasterization）阶段将图元离散化（discretize）为片元（fragment）。片元用来在帧缓冲上填充像素。任何在屏幕外的片元会被丢弃，顶点着色器输出的属性会在片元之间进行插值，如上图所示。在经过深度测试（depth test）后，位于其它图元后面的片元也会被舍弃。

片元着色器（fragment shader）对每一个违背丢弃的片元执行。它会判断哪些片元要写入哪一些帧缓冲，并计算它们的颜色与深度值。它可以使用顶点着色器返回的插值后的数据，例如纹理坐标以及顶点的法线等。

混色（color blending）阶段会把在帧缓冲中同一个像素位置的不同片元进行混合。片元可以简单地覆盖彼此，也可以叠加或根据透明度混合。

标为绿色的阶段被称为固定功能（fixed-function）阶段。这些阶段所执行的工作是预定义的，但你可以通过参数对处理过程进行一定程度的配置。

标为橙色的阶段是可编程的（programmable）。你可以将自己的代码上传至显卡，并使它执行想要的操作。例如，你可以使用片元着色器来实现纹理、光照，甚至是光追。这些程序会在显卡的多个核心中同时执行来并行处理多个对象，例如顶点与片元。

如果你用过更早的 API，例如 OpenGL 和 Direct3D，你可能会对 glBlendFunc 或 OMSetBlendState 之类用于修改管线设置的函数比较熟悉。而 Vulkan 的图形管线几乎是完全不可变的，所以如果你想对渲染器进行修改，绑定其它帧缓冲，或是修改混合函数，那你必须重新创建整个管线。这么做的劣势在于你需要创建多个管线来满足你渲染所需的所有不同状态的组合。但是因为你在管线上所做的所有操作都已经事先可知，驱动就可以更好地优化你的管线。

根据需求不同，一些可编程阶段是可选的。比如，如果你只是想画简单的几何图形，那么密铺和几何着色器阶段是可以被禁用的。如果你只关心深度值，那你可以禁用片元着色器阶段。这在阴影贴图的生成上很有用。

在下一章中，我们会先创建显示三角形所必须的两个可编程阶段：顶点着色器与片元着色器。混合模式、视口、光栅化之类的固定功能的配置会在下一章中介绍。最后我们配置 Vulkan 渲染管线的最后一部分 —— 指定输入与输出的帧缓冲。

我们先创建一个 create_pipeline 函数，并且在 App::create 中调用 create_swapchain_image_views 后立刻调用新创建的 create_pipeline 函数。我们会在之后几章中修改并实现这个函数。

impl App {
    unsafe fn create(window: &Window) -> Result<Self> {
        // ...
        create_swapchain_image_views(&device, &mut data)?;
        create_pipeline(&device, &mut data)?;
        // ...
    }
}

unsafe fn create_pipeline(device: &Device, data: &mut AppData) -> Result<()> {
    Ok(())
}

Vulkan 教程（Rust）

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