VulkanTutorial（1·简述，vs环境搭建）

介绍：

与OpenGL，WebGL和Direct3D等API（(Application Programming Interface, 应用程序编程接口)）相比，valkan更偏向于底层，有更多的GPU控制接口，因此它有更好的性能和更小的驱动开销（通常用于游戏领域），但同样学习会更为困难(Vulkan类似于Direct3D或Metal）

valkan是Khronos Group行业协会（Intel、Nvidia等共同创立的）制定和维护的，一个图形API的规范(Specification)和标准（注：可以理解为规定独立声明，没有定义），和OpenGL和一样都是跨平台的

和opengl一样valkanSDK软件开发工具包同样不是由Khronos实现(Implement)的（虽然Khronos也提供了Vulkan的SDK……），通常由显卡的生产商实现

简介：

VulkanAPI->驱动程序软件（接收API调用传递过来的指令和数据，并进行转换）->硬件

对于openglAPI驱动程序会跟踪大量对象的状态，自动管理内存和同步，以及在程序运行时检查错误，

与opengl不同，VulkanAPI为了保持良好的CPU性能，将状态跟踪、同步和内存管理交给了应用程序开发人员，同时将正确性检查交给各个层进行代理，而要想使用这些层必须手动启用。这些层在正常情况下不会在应用程序里执行。

Vulkan绘制三角形流程简述

步骤1：实例和物理设备选择

APP程序通过VkInstance实例使用Vulkan API
选择其中一个或多个VkPhysicalDevices物理设备（硬件），通过查询选择一个适合我们的设备

步骤2：逻辑设备和队列族

创建VkDevice设备，描述VkPhysicalDeviceFeaturesVkPhysicalDeviceFeatures物理设备特性 VkPhysicalDeviceFeatures
创建一个QueueFamily队列家族，每个队列家族支持一个特定操作集合，
QueueFamily负责分配VkQueue
Command会提交到VkQueue中

步骤3：窗口表面和交换链

窗口创建：可以使用原生平台的窗口API或像GLFW或SDL这样的库来完成，此教程使用的是GLFW库
还需要两个组件来渲染到实际窗口：VkSurfaceKHR，VkSwapchainKHR（KHR后缀：表示它们属于Vulkan扩展）
窗口表面(VkSurfaceKHR)跨平台抽象，它是由（原生窗口系统句柄）作为参数实例化得到
Vulkan API 本身完全与平台无关，因此需要WSI(Window System Interface，窗口系统接口)：用于与原生的窗口管理器进行交互，不过GLFW已经帮我们处理了，所以不用我们关心
交换链(VkSwapChainKHR)渲染目标集合：保证我们正在渲染的图像和当前屏幕图像是两个不同的图像，这可以确保显示出来的图像是complete完整的
每帧：从交换链请求要渲染的图像->绘制显示->图像返回交换链
渲染目标数量（渲染的图像）和图像显示到屏幕的时机依赖于显示模式，常用的显示模式有双缓冲(vsync，垂直同步)（前台，后台缓冲区）和三重缓冲

步骤4：图像视图和帧缓冲

在 ->绘制显示-> 这一步骤，并不能直接绘制，需要将图像先包装进：
VkImageView图像视图（可以引用图像的特定部分）
VkFramebuffer帧缓冲（可以引用图像视图作为颜色，深度和模板目标）,将特定图像绑定到这些插槽
交换链中可能有多个不同的图像，我们可以预先为它们每一个都创建好图像视图和帧缓冲，然后在绘制时选择对应的那个。

步骤5：render pass渲染通道

渲染通道描述了渲染操作使用的图像类型，图像的使用方式，图像的内容如何处理

步骤6：图形管线

通过VkPipeline对象建立,描述了显卡的可配置状态，比如视口大小和深度缓冲操作，以及使用VkShaderModule着色器模块（图形管线的可编程部分）
之前的图形OpenglAPI的一个最大不同是几乎所有图形管线的配置都需要提前完成，
如果我们想要使用另外一个着色器或者顶点布局，就需要重新创建整个图形管线，
显然效率很低，这迫使我们提前创建出所有我们需要的图形管线，在需要时直接使用已经创建好的图形管线。
图形管线只有很少一部分配置可以动态修改，比如视口大小和清除颜色
vulkan这样限制的原因，就像预编译相比于即时编译，驱动程序可以有更大的优化空间（性能提升）

步骤7：指令池和指令缓冲

Vulkan的许多操作需要提交到VkQueue队列才能执行,但在提交到队列前，还需要提交到队列池的VkCommandPool分配VkCommandBuffer对象上
比如绘制三角形，就要在VkCommandBuffer添加开始渲染，绑定图形管线，绘制三角形，结束渲染的命令
我们可以提前为每个图像建立VkCommandBuffer指令缓冲，然后在绘制时，直接选择对应的指令缓冲使用

步骤8：主循环

使用vkAcquireNextImageKHR函数从交换链获取一张图像。
使用vkQueueSubmit函数提交图像对应的指令缓冲
使用vkQueuePresentKHR函数将图像返回给交换链，显示图像到屏幕
提交给队列的操作会被异步执行，需要采取同步措施比如信号量来确保操作按正确的顺序执行
上述3个函数,读取，绘制，返回，都要在前面执行完成后执行，否则可能会出现读写冲突

VulkanAPI简述

vulkan.h：包含所有 Vulkan 函数、枚举和结构体

函数具有小写前缀，枚举和结构等类型具有vk前缀

API 大量使用使用 structs

几乎所有函数都返回 VkResult

创建或销毁对象将具有 VkAllocationCallbacks 参数，该参数允许您对驱动程序内存使用自定义分配器

Vulkan因为偏底层，因此将包括非常有限的错误检查和调试功能，驱动程序经常会崩溃，而不是返回错误代码

Vulkan 允许您通过称为validation layers的功能启用广泛的检查

验证层可以插入的代码段在 API 和图形驱动程序之间执行操作

Valkan和OpenGL

在低分辨率下，GPU的压力较小，此时 CPU 的调度和管理对整体性能的影响相对较大，Vulkan 能够减少 CPU 的负载，更好地发挥出硬件的潜力

在高分辨率，对 GPU 的性能要求更高，Valkan可以将渲染任务更有效地分配到 GPU 的多个核心和计算单元上，充分发挥 GPU 的并行处理能力，从而提高渲染的效率和速度。

Valkan是Opengl的取代品，但并不是opengl会被替代

OpenGL渲染介绍

主机端资源加载（图片解码、字体解析、3D模型解析，这一过程跟GPU没有太大关系）
设备端数据交互与管线准备：将必要的数据（Texture纹理上传，Shader的编译与Program的链接，VBO顶点数据的数据上传）传到GPU可以读到内存中去作为context上下文，以及准备GPU的指令
每帧循环的渲染：DrawCall（真正执行绘制任务的图形API，如glDrawArrays, glDrawElements），这个过程是GPU驱动产生GPU硬件所能识别的任务，并发送到内核，等待调度执行。

opengl是一个状态机：

因此数据交互时，不能放到另一个独立线程中完成

由于绘制时要改变上下文，OpenGL不支持多线程线程并行绘制

每帧循环的渲染，在驱动层重新建一个Command Buffer

Valkan渲染介绍：

找到设备VkDevice——创建上下文VkCommand buffer（负责Record记录，多线程）——创建命令队列VkQueue（负责Submit提交，异步执行）——准备任务——发送执行（GPU）
Command buffer： VkViewport视口，VkDescriptorSet描述（VkImage纹理和常量）、VkPipeline管线（着色器模块和状态Option（depth， blend，cull face 等））和VkBuffer缓冲（vectex顶点,index索引，uniform全局）
每次调 vkCmd 就往command pool命令池， command buffer 命令队列塞内容进去，命令push_back完成之后就可以提交给queue执行了
QueueFamily队列家族，Family里会有若干queue，常见的 Family 为三种：Graphic图形，Compute计算（几乎什么都可以做）和 Transfer内存传输

valkan的性能提升的原因（多线程高度并行化）：

Vulkan则没有数据交互独立线程的问题

Vulkan可以并行创建Command Buffer

在应用层建好 Command Buffer，每帧绘制时添加sub上去

Vulkan更容易封装，各子模块之间互不影响，