有没有办法在不使用暂存缓冲区的情况下更新纹理？

Question

我正在使用 https://vulkan-tutorial.com/ 深度缓冲代码作为基础。进行了一些更改以每帧更新命令缓冲区。

我正在使用一种粗略的方式来检查 fps。不确定它到底有多准确，但我正在使用这个检查来检查 fps。

            static auto startTime = std::chrono::high_resolution_clock::now();

            auto currentTime = std::chrono::high_resolution_clock::now();
            float time = std::chrono::duration<float, std::chrono::seconds::period>(currentTime - startTime).count();

            if (time < 1)
            {
                counter++;
            }
            else
            {
                int a = 34; //breakpoint put here to check the counter fps.
            }

每帧没有纹理的任何方式（命令缓冲区仍在每帧更新。）fps约为3500 fps。如果我尝试每帧更新纹理，fps 会下降到 350ish fps。

这只是带有空白纹理的测试代码，但这是我第一次使用上传纹理并更新它的过程。

void createTextureImage()
{
    int Width = 1024;
    int Height = 1024;

    VkDeviceSize imageSize = Width * Height * sizeof(Pixel);
    PixelImage.resize(Width * Height, Pixel(0xFF, 0x00, 0x00));

    VkBuffer stagingBuffer;
    VkDeviceMemory stagingBufferMemory;
    createBuffer(imageSize, VK_BUFFER_USAGE_TRANSFER_SRC_BIT, VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT | VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_COHERENT_BIT, stagingBuffer, stagingBufferMemory);

    void* data;
    vkMapMemory(device, stagingBufferMemory, 0, imageSize, 0, &data);
    memcpy(data, PixelImage.data(), static_cast<size_t>(imageSize));
    vkUnmapMemory(device, stagingBufferMemory);

    createImage(Width, Height, VK_FORMAT_R8G8B8A8_SRGB, VK_IMAGE_TILING_OPTIMAL, VK_IMAGE_USAGE_TRANSFER_DST_BIT | VK_IMAGE_USAGE_SAMPLED_BIT, VK_MEMORY_PROPERTY_DEVICE_LOCAL_BIT, textureImage, textureImageMemory);

    transitionImageLayout(textureImage, VK_FORMAT_R8G8B8A8_SRGB, VK_IMAGE_LAYOUT_UNDEFINED, VK_IMAGE_LAYOUT_TRANSFER_DST_OPTIMAL);
    copyBufferToImage(stagingBuffer, textureImage, static_cast<uint32_t>(Width), static_cast<uint32_t>(Height));
    transitionImageLayout(textureImage, VK_FORMAT_R8G8B8A8_SRGB, VK_IMAGE_LAYOUT_TRANSFER_DST_OPTIMAL, VK_IMAGE_LAYOUT_SHADER_READ_ONLY_OPTIMAL);

    vkDestroyBuffer(device, stagingBuffer, nullptr);
    vkFreeMemory(device, stagingBufferMemory, nullptr);
}

void UpdateTexture()
{
    VkDeviceSize imageSize = 1024 * 1024 * sizeof(Pixel);
    memset(&PixelImage[0], 0xFF, imageSize);

    VkBuffer stagingBuffer;
    VkDeviceMemory stagingBufferMemory;
    createBuffer(imageSize, VK_BUFFER_USAGE_TRANSFER_SRC_BIT, VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_VISIBLE_BIT | VK_MEMORY_PROPERTY_HOST_COHERENT_BIT, stagingBuffer, stagingBufferMemory);

    void* data;
    vkMapMemory(device, stagingBufferMemory, 0, imageSize, 0, &data);
    memcpy(data, PixelImage.data(), static_cast<size_t>(imageSize));
    vkUnmapMemory(device, stagingBufferMemory);

    transitionImageLayout(textureImage, VK_FORMAT_R8G8B8A8_SRGB, VK_IMAGE_LAYOUT_UNDEFINED, VK_IMAGE_LAYOUT_TRANSFER_DST_OPTIMAL);
    copyBufferToImage(stagingBuffer, textureImage, static_cast<uint32_t>(1024), static_cast<uint32_t>(1024));
    transitionImageLayout(textureImage, VK_FORMAT_R8G8B8A8_SRGB, VK_IMAGE_LAYOUT_TRANSFER_DST_OPTIMAL, VK_IMAGE_LAYOUT_SHADER_READ_ONLY_OPTIMAL);

    vkDestroyBuffer(device, stagingBuffer, nullptr);
    vkFreeMemory(device, stagingBufferMemory, nullptr);

    vkDestroyImageView(device, textureImageView, nullptr);
    CreateImageView();
}

我一直在玩弄它，似乎所有写入缓冲区并多次转换布局确实会减慢速度。

对于更多的上下文，这是更新纹理过程的其余部分。

        UpdateTexture();
    for (size_t i = 0; i < vulkanFrame.size(); i++)
    {
        VkDescriptorBufferInfo bufferInfo = {};
        bufferInfo.buffer = uniformBuffers[i];
        bufferInfo.offset = 0;
        bufferInfo.range = sizeof(UniformBufferObject);

        VkDescriptorImageInfo imageInfo = {};
        imageInfo.imageLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_SHADER_READ_ONLY_OPTIMAL;
        imageInfo.imageView = textureImageView;
        imageInfo.sampler = textureSampler;

        std::array<VkWriteDescriptorSet, 2> descriptorWrites = {};

        descriptorWrites[0].sType = VK_STRUCTURE_TYPE_WRITE_DESCRIPTOR_SET;
        descriptorWrites[0].dstSet = descriptorSets[i];
        descriptorWrites[0].dstBinding = 0;
        descriptorWrites[0].dstArrayElement = 0;
        descriptorWrites[0].descriptorType = VK_DESCRIPTOR_TYPE_UNIFORM_BUFFER;
        descriptorWrites[0].descriptorCount = 1;
        descriptorWrites[0].pBufferInfo = &bufferInfo;

        descriptorWrites[1].sType = VK_STRUCTURE_TYPE_WRITE_DESCRIPTOR_SET;
        descriptorWrites[1].dstSet = descriptorSets[i];
        descriptorWrites[1].dstBinding = 1;
        descriptorWrites[1].dstArrayElement = 0;
        descriptorWrites[1].descriptorType = VK_DESCRIPTOR_TYPE_COMBINED_IMAGE_SAMPLER;
        descriptorWrites[1].descriptorCount = 1;
        descriptorWrites[1].pImageInfo = &imageInfo;

        vkUpdateDescriptorSets(device, static_cast<uint32_t>(descriptorWrites.size()), descriptorWrites.data(), 0, nullptr);
    }

对于 2d 游戏的空白更新屏幕，还有什么好的基础 fps。我也在使用 vulkan 进行 3d，但我也想用它来做复古的 2d。

Answer 1

您每帧都从 CPU 向 GPU 发送 4MB 数据。在 350 fps 下，数据传输速度约为 1.4GB/秒。考虑到所有因素，这相当不错。

暂存缓冲区并不是真正的问题。一旦您决定将数据从 CPU 发送到 GPU，那么您就丧失了一些性能。

如果您真的坚持避免暂存，您可以检查您的实现是否允许着色器从线性纹理中采样。在这种情况下，您可以将数据直接写入纹理的内存中。但是，您需要对纹理进行双重缓冲，这样您就不会写入 GPU 当前正在使用的纹理。但无论如何，即使有 staging，您也需要这样做。

你可以做的更有效的事情是停止做无意义的事情。你需要停下来：

1. 在每次上传时为暂存缓冲区分配和释放空间。在应用程序开始时创建足够的暂存内存和缓冲区空间并保留它。
2. 取消映射内存；除非您要删除所述内存，否则在 Vulkan 中几乎没有任何意义。这又不是你应该做的事情。
3. 在您完成构建时提交传输操作。我没有看到您的 CB/队列工作，所以我想 transitionImageLayout 和 copyBufferToImage 不仅在构建 CB 信息，而且还在提交它。这会影响性能（尤其是如果transitionImageLayout 也提交工作）。您希望每帧提交尽可能少，理想情况下，您实际使用的每个队列只有一个。

所有这些都会损害代码的 CPU 性能。它们不会改变 GPU 传输的实际时间，但会使导致传输的代码运行得更慢。