Vulkan中renderpass、subpass、dependency的见解

在Vulkan中，渲染通道 Render Pass 是一个描述渲染过程中使用的附件的对象，可以包含多个 subpass 和附件依赖关系

假设我们需要创建一个render pass，它包含2个附件、1个子通道、2个子通道依赖

步骤如下：

1、创建附件（颜色附件和深度/模板缓冲附件）

• 当你创建附件时，它的描述符中并没有指定该附件是颜色附件还是深度附件，仅仅是描述了这块内存的像素格式等信息
• 对于附件描述符内的 initialLayout 、finalLayout 指定的是该附件在Renderpass之前和之后的布局，这个布局会在渲染过程中发生改变，不过最终布局还是会变成 finalLayout 指定的那样

void setupRenderPass()
{
	// 两个附件的描述符
	std::array<VkAttachmentDescription, 2> attachments = {};

	attachments[0].format = VK_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM;                
	attachments[0].samples = VK_SAMPLE_COUNT_1_BIT;                  // 不使用多重采样
	attachments[0].loadOp = VK_ATTACHMENT_LOAD_OP_CLEAR;             // 在渲染通道开始时清除此附件
	attachments[0].storeOp = VK_ATTACHMENT_STORE_OP_STORE;           // 在渲染通道结束后保留其内容（以供显示）
	attachments[0].stencilLoadOp = VK_ATTACHMENT_LOAD_OP_DONT_CARE;  // 不使用模板，所以不需要加载
	attachments[0].stencilStoreOp = VK_ATTACHMENT_STORE_OP_DONT_CARE;// 同上
	attachments[0].initialLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_UNDEFINED;         // 渲染通道开始时的布局。初始布局并不重要，所以我们使用未定义的布局
	attachments[0].finalLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_PRESENT_SRC_KHR;     // 渲染通道结束时转换到的布局，由于我们想将颜色缓冲区呈现到交换链，因此我们转换为PRESENT_KHR布局

	attachments[1].format = VK_FORMAT_D32_SFLOAT_S8_UINT;                                           
	attachments[1].samples = VK_SAMPLE_COUNT_1_BIT;
	attachments[1].loadOp = VK_ATTACHMENT_LOAD_OP_CLEAR;                           // 在第一个子通道开始时清除深度
	attachments[1].storeOp = VK_ATTACHMENT_STORE_OP_DONT_CARE;                     // 渲染通道结束后我们不需要深度（DONT_CARE可以提高性能）
	attachments[1].stencilLoadOp = VK_ATTACHMENT_LOAD_OP_DONT_CARE;                // 没使用模板
	attachments[1].stencilStoreOp = VK_ATTACHMENT_STORE_OP_DONT_CARE;              
	attachments[1].initialLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_UNDEFINED;                      // 理由同上
	attachments[1].finalLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT_OPTIMAL; // 转换为深度/模板附件的布局

2、创建subpass中需要用到的附件的引用

• 附件引用是用来指定在子通道中使用附件的方式的。通过附件引用，我们可以指定每个子通道将使用哪个附件、以及该附件在subpass中的初始布局
• 为什么有附件引用这一层，而不直接使用附件呢？
  如果直接使用附件，我们就无法控制每个子通道中使用附件的方式和初始布局方式，例如每个子通道使用的布局不同，或者某个子通道中不需要使用某个附件。而通过附件引用，我们可以灵活地控制每个子通道中附件的使用方式，从而提高渲染效率和质量
• 如果有多个子通道，就需要创建对应数量的附件引用。在子通道描述符中，可以指定使用哪些附件引用，以及它们在当前子通道中的使用方式
• VK_IMAGE_LAYOUT_COLOR_ATTACHMENT_OPTIMAL 是一个指定图像布局的枚举值，表示图像在当前子通道中被用作颜色附件时的最优布局。这个布局是对颜色附件进行优化的，以便最大化图形渲染的性能。这个布局在颜色附件被用作输入附件时是不合适的，因为它会使输入附件的读取性能变慢。后面的深度附件引用也同理

	// Setup attachment references
	VkAttachmentReference colorReference = {};
	colorReference.attachment = 0;                                    
	colorReference.layout = VK_IMAGE_LAYOUT_COLOR_ATTACHMENT_OPTIMAL; 

	VkAttachmentReference depthReference = {};
	depthReference.attachment = 1;                                            
	depthReference.layout = VK_IMAGE_LAYOUT_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT_OPTIMAL; 

3、创建子通道

子通道的处理过程中，附件引用的布局在创建引用的时候就指定过了

	VkSubpassDescription subpassDescription = {};
	subpassDescription.pipelineBindPoint = VK_PIPELINE_BIND_POINT_GRAPHICS;
	subpassDescription.colorAttachmentCount = 1;                            
	subpassDescription.pColorAttachments = &colorReference;      // 颜色附件引用
	subpassDescription.pDepthStencilAttachment = &depthReference;// 深度附件引用

4、创建子通道依赖

• 只有一个子通道，但需要两个子通道依赖，原因是需要对两种附件进行不同的状态变换
• VK_SUBPASS_EXTERNAL 是一个特殊的常数，它代表所有在实际渲染通道之外执行的命令
• 每个子通道对应的附件布局会根据需要进行隐式布局转换，通过子通道依赖进行定义，比如将颜色附件布局从 COLOR_ATTACHMENT_OPTIMAL 转换为 TRANSFER_SRC_OPTIMAL 以进行图像数据拷贝

	// Setup subpass dependencies
	std::array<VkSubpassDependency, 2> dependencies;
	
	dependencies[0].srcSubpass = VK_SUBPASS_EXTERNAL;
	dependencies[0].dstSubpass = 0;
	dependencies[0].srcStageMask = VK_PIPELINE_STAGE_EARLY_FRAGMENT_TESTS_BIT | VK_PIPELINE_STAGE_LATE_FRAGMENT_TESTS_BIT;
	dependencies[0].dstStageMask = VK_PIPELINE_STAGE_EARLY_FRAGMENT_TESTS_BIT | VK_PIPELINE_STAGE_LATE_FRAGMENT_TESTS_BIT;
	dependencies[0].srcAccessMask = VK_ACCESS_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT_WRITE_BIT;
	dependencies[0].dstAccessMask = VK_ACCESS_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT_WRITE_BIT | VK_ACCESS_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT_READ_BIT;
	dependencies[0].dependencyFlags = 0;

	dependencies[1].srcSubpass = VK_SUBPASS_EXTERNAL;
	dependencies[1].dstSubpass = 0;
	dependencies[1].srcStageMask = VK_PIPELINE_STAGE_COLOR_ATTACHMENT_OUTPUT_BIT;
	dependencies[1].dstStageMask = VK_PIPELINE_STAGE_COLOR_ATTACHMENT_OUTPUT_BIT;
	dependencies[1].srcAccessMask = 0;
	dependencies[1].dstAccessMask = VK_ACCESS_COLOR_ATTACHMENT_WRITE_BIT | VK_ACCESS_COLOR_ATTACHMENT_READ_BIT;
	dependencies[1].dependencyFlags = 0;

5 、创建Render pass

	// Create the actual renderpass
	VkRenderPassCreateInfo renderPassInfo = {};
	renderPassInfo.sType = VK_STRUCTURE_TYPE_RENDER_PASS_CREATE_INFO;
	renderPassInfo.attachmentCount = static_cast<uint32_t>(attachments.size());  // renderpass附件数
	renderPassInfo.pAttachments = attachments.data();                            
	renderPassInfo.subpassCount = 1;                                             // subpass个数
	renderPassInfo.pSubpasses = &subpassDescription;                             
	renderPassInfo.dependencyCount = static_cast<uint32_t>(dependencies.size()); // subpass dependencies个数
	renderPassInfo.pDependencies = dependencies.data();                          

	VK_CHECK_RESULT(vkCreateRenderPass(device, &renderPassInfo, nullptr, &renderPass));
}