vulkan 实现的forward 和 deferred 下的 Multisampling

一 前言

1.锯齿

也叫 走样(Aliasing)，产生原因 ，我们屏幕的分辨率有限，在光栅插值时三角形的边会从像素里穿过，被穿过的像素，无论着色 还是不着色，都会产生锯齿。
图片来自 learnopengl

2. msaa的原理

原理比较简单，光栅化时在一个像素里生成更多的样本，计算覆盖率，片元着色器结束后 用覆盖率 乘以像素的颜色，使之显得平滑，不管生成多少样点，shading sample 还是一个样点 shading。

二 . forward msaa 的核心步骤

1. 设置 setupMultisampleTarget

创建 颜色 和 深度的 image buffer ,设置 下面结构体VkImageCreateInfo 的VkSampleCountFlagBits ，样本数量取决于具体的硬件，一般是4倍样本，VkSampleCountFlagBits = 4；

2. 设置 setupFrameBuffer

一个framebuffer 关联 4 个 附件的视图，两个是上面的Multisample的附件，两个是单样本的附件。

3. 设置渲染通道

关键是 subpass 的 这个
typedef struct VkSubpassDescription {
VkSubpassDescriptionFlags flags;
VkPipelineBindPoint pipelineBindPoint;
uint32_t inputAttachmentCount;
const VkAttachmentReference* pInputAttachments;
uint32_t colorAttachmentCount;
const VkAttachmentReference* pColorAttachments;
const VkAttachmentReference* pResolveAttachments;
const VkAttachmentReference* pDepthStencilAttachment;
uint32_t preserveAttachmentCount;
const uint32_t* pPreserveAttachments;
} VkSubpassDescription;

这个 结构 会在 片元着色器计算后，framebuffer 阶段 把 pColorAttachments 的附件 解析到 pResolveAttachments 这个附件上，把多样本的image 解析给交换链一个样本的image. 这是自动解析多样本。

三. deferred msaa 的核心步骤

在 deferred 时 光栅化时 只输出 outPosition outNormal outAlbedo ，并没有做shading，而是转移到 下一个 pass 处理 shading, 所以会有 msaa 和 deferred 冲突。
解决办法 就是 给 输出 outPosition outNormal outAlbedo depth的 image 都设置成 超样本，这个和 forward 时一样。
在fs 做 shading 我们采样在这些保存着多样本的 gbuffer ，手动解析多样本。
sampler2DMS 表示 这是一个多样本纹理 ，要用 texelFetch 去采样。

layout (binding = 1) uniform sampler2DMS samplerPosition;
layout (binding = 2) uniform sampler2DMS samplerNormal;
layout (binding = 3) uniform sampler2DMS samplerAlbedo;

vec4 resolve(sampler2DMS tex, ivec2 uv)
{
	vec4 result = vec4(0.0);	   
	for (int i = 0; i < NUM_SAMPLES; i++)
	{
	//  i 就是每个样本
		vec4 val = texelFetch(tex, uv, i); 
		result += val;
	}    
	// Average resolved samples
	return result / float(NUM_SAMPLES);
}

	// Calualte lighting for every MSAA sample
	for (int i = 0; i < NUM_SAMPLES; i++)
	{ 
		vec3 pos = texelFetch(samplerPosition, UV, i).rgb;
		vec3 normal = texelFetch(samplerNormal, UV, i).rgb;
		vec4 albedo = texelFetch(samplerAlbedo, UV, i);
		fragColor += calculateLighting(pos, normal, albedo);
	}
	fragColor = (alb.rgb * ambient) + fragColor / float(NUM_SAMPLES)；