Vulkan系列教程—VMA教程—资源重叠（Aliasing/OverLap）

Posted 2023-02-26 赵新政

文章目录

• 前言
• • Resource aliasing (overlap)资源别名（重叠）
• 总结

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前言

本文为Vulkan® Memory Allocator系列系列教程，定时更新，请大家关注。如果需要深入学习Vulkan的同学，可以点击课程链接，学习链接

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Resource aliasing (overlap)资源别名（重叠）

新式图形API（比如Vulkan与Direct3D 12），由于允许人工的设计内存使用方式，都会允许多个Image或者Buffer甚至二者的混合，映射到同一个内存VkDeviceMemory上面。这对于节省显存有极大的好处，但是需要慎重使用。

比如，如果你能够提前知道你整个渲染帧各个内存的使用排序，其中一些textures或者buffers只在RenderPass的某个时间段（range）内被使用，并且你知道这些时间段并不会互相重叠，那么这些textures或者Images就可以被绑定到同一块VkDeviceMemory上面，即便是他们可能拥有完全不同的属性（width，height或者format）。

这种设计在VMA当中也可以使用，但是你必须手动创建你的VkImage以及VkBuffer。然后你需要找到他们的参数最大值，从而进行分配内存，然后进行绑定操作，参数计算如下：

• allocation size = max(size of each image)
• allocation alignment = max(alignment of each image)
• allocation memoryTypeBits = bitwise AND(memoryTypeBits of each image)

下面的案例，展现了两个不同的Image，但是绑定在了同一块内存空间的，并且起始位置都相同（即offset相同），当然，按照其中最大的来设计内存大小：

// A 512x512 texture to be sampled.
VkImageCreateInfo img1CreateInfo =  VK_STRUCTURE_TYPE_IMAGE_CREATE_INFO ;
img1CreateInfo.imageType = VK_IMAGE_TYPE_2D;
img1CreateInfo.extent.width = 512;
img1CreateInfo.extent.height = 512;
img1CreateInfo.extent.depth = 1;
img1CreateInfo.mipLevels = 10;
img1CreateInfo.arrayLayers = 1;
img1CreateInfo.format = VK_FORMAT_R8G8B8A8_SRGB;
img1CreateInfo.tiling = VK_IMAGE_TILING_OPTIMAL;
img1CreateInfo.initialLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_UNDEFINED;
img1CreateInfo.usage = VK_IMAGE_USAGE_TRANSFER_DST_BIT | VK_IMAGE_USAGE_SAMPLED_BIT;
img1CreateInfo.samples = VK_SAMPLE_COUNT_1_BIT;
 
// A full screen texture to be used as color attachment.
VkImageCreateInfo img2CreateInfo =  VK_STRUCTURE_TYPE_IMAGE_CREATE_INFO ;
img2CreateInfo.imageType = VK_IMAGE_TYPE_2D;
img2CreateInfo.extent.width = 1920;
img2CreateInfo.extent.height = 1080;
img2CreateInfo.extent.depth = 1;
img2CreateInfo.mipLevels = 1;
img2CreateInfo.arrayLayers = 1;
img2CreateInfo.format = VK_FORMAT_R8G8B8A8_UNORM;
img2CreateInfo.tiling = VK_IMAGE_TILING_OPTIMAL;
img2CreateInfo.initialLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_UNDEFINED;
img2CreateInfo.usage = VK_IMAGE_USAGE_SAMPLED_BIT | VK_IMAGE_USAGE_COLOR_ATTACHMENT_BIT;
img2CreateInfo.samples = VK_SAMPLE_COUNT_1_BIT;
 
VkImage img1;
res = vkCreateImage(device, &img1CreateInfo, nullptr, &img1);
VkImage img2;
res = vkCreateImage(device, &img2CreateInfo, nullptr, &img2);
 
VkMemoryRequirements img1MemReq;
vkGetImageMemoryRequirements(device, img1, &img1MemReq);
VkMemoryRequirements img2MemReq;
vkGetImageMemoryRequirements(device, img2, &img2MemReq);
 
VkMemoryRequirements finalMemReq = ;
finalMemReq.size = std::max(img1MemReq.size, img2MemReq.size);
finalMemReq.alignment = std::max(img1MemReq.alignment, img2MemReq.alignment);
finalMemReq.memoryTypeBits = img1MemReq.memoryTypeBits & img2MemReq.memoryTypeBits;
// Validate if(finalMemReq.memoryTypeBits != 0)
 
VmaAllocationCreateInfo allocCreateInfo = ;
allocCreateInfo.usage = VMA_MEMORY_USAGE_GPU_ONLY;
 
VmaAllocation alloc;
res = vmaAllocateMemory(allocator, &finalMemReq, &allocCreateInfo, &alloc, nullptr);
 
res = vmaBindImageMemory(allocator, alloc, img1);
res = vmaBindImageMemory(allocator, alloc, img2);
 
// You can use img1, img2 here, but not at the same time!
 
vmaFreeMemory(allocator, alloc);
vkDestroyImage(allocator, img2, nullptr);
vkDestroyImage(allocator, img1, nullptr);

请记住，资源重叠在使用的时候，必须妥善安排同步关系（proper synchronization）。你可以使用MemoryBarrier来防止img1与img2之间的同时使用可能性。

在使用某个资源之前，你也得把他当成uninitialized——即有垃圾数据。比如，你使用完毕img1然后就要用img2了，那么你就得为img2加一个内存屏障（ImageMemoryBarrier），并且这个屏障的oldLayout = VK_IMAGE_LAYOUT_UNDEFINED。

其他考虑：

• Vulkan也允许一致解释不同重叠资源之间的内容（我也没太懂），可以看Vulkan Specification的11.8“Memory Aliasing”。
• 你可以创造更加复杂的内存重叠应用情况，比如在一块大的Allocation（内存块）上面，不同的资源的Offset不同。比如，你可以想象一个超大的TextureBuffer，在不同的RenderPass之间使用，很多小的Buffer都会绑定在上面。如果想这么使用的话，可以用vmaBindBufferMemory2() / vmaBindImageMemory2()这两个接口进行绑定。
• 在为一堆想重叠绑定的资源创建内存之前，你需要检查下每个资源所需要的内存类型是否互相重叠匹配。比如，一些GPU资源类型可能只能用于COLOR_ATTACHMENT的Usage，那么VkBuffer就没办法在上面重叠使用了。所以你需要做好内存类型的检查哦。

总结

以上就是今天的内容，大家对于vulkan的学习，也可以参考我出品的vulkan系列教程，下面给大家贴出链接。

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网易课堂：《Vulkan原理与实战—铸造渲染核武器—基石篇》