图像视图与采样器
本节我们将创建两个图形管线对图像进行采样所需的资源。 第一个是图像视图(ImageView)，我们在交换链的章节已经见过了。 第二个是采样器(Sampler)，它决定了着色器如何读取图像中的纹素。
纹理图像视图
1. 创建纹理图像视图
我们在帧缓冲与交换链那几章创建过图像视图，现在要为纹理图像创建对应的视图。
首先在纹理图像m_textureImage下面添加新的成员变量，然后添加函数用于创建：
vk::raii::Image m_textureImage{ nullptr };
vk::raii::ImageView m_textureImageView{ nullptr };
...
void initVulkan() {
...
createTextureImage();
createTextureImageView();
createVertexBuffer();
...
}
...
void createTextureImageView() {
}
创建的代码可以参考 createImageViews， 我们只需要修改format和image字段：
vk::ImageViewCreateInfo viewInfo;
viewInfo.image = m_textureImage;
viewInfo.viewType = vk::ImageViewType::e2D;
viewInfo.format = vk::Format::eR8G8B8A8Srgb;
viewInfo.subresourceRange.aspectMask = vk::ImageAspectFlagBits::eColor;
viewInfo.subresourceRange.baseMipLevel = 0;
viewInfo.subresourceRange.levelCount = 1;
viewInfo.subresourceRange.baseArrayLayer = 0;
viewInfo.subresourceRange.layerCount = 1;
m_textureImageView = m_device.createImageView(viewInfo);
2. 优化代码结构
我们重复写了很多逻辑，现在可以把他们抽象成当个函数 createImageView ：
vk::raii::ImageView createImageView(vk::Image image, vk::Format format) {
vk::ImageViewCreateInfo viewInfo;
viewInfo.image = image;
viewInfo.viewType = vk::ImageViewType::e2D;
viewInfo.format = format;
viewInfo.subresourceRange.aspectMask = vk::ImageAspectFlagBits::eColor;
viewInfo.subresourceRange.baseMipLevel = 0;
viewInfo.subresourceRange.levelCount = 1;
viewInfo.subresourceRange.baseArrayLayer = 0;
viewInfo.subresourceRange.layerCount = 1;
return m_device.createImageView(viewInfo);
}
现在 createTextureImageView 可以改成这样：
void createTextureImageView() {
m_textureImageView = createImageView(m_textureImage, vk::Format::eR8G8B8A8Srgb);
}
而 createImageViews 可以改成这样：
void createImageViews() {
m_swapChainImageViews.reserve( m_swapChainImages.size() );
for (size_t i = 0; i < m_swapChainImages.size(); ++i) {
m_swapChainImageViews.emplace_back( createImageView(m_swapChainImages[i], m_swapChainImageFormat) );
}
}
采样器
1. 采样器介绍
虽然着色器可以之间从图像中读取纹素，但这对于纹理读取并不常见。 纹理通常通过采样器读取，它可以对纹素实现一些过滤和变换操作然后得到最终色彩。
过滤器可以处理类似超采样的问题，考虑把纹理图像映射到一个像素更多的几何体，如果采样时直接选取最近的纹素，就会出现显著的马赛克效应，像下方的第一幅图片一样：
如果你通过周围的四个纹素进行线性插值，就可以得到右边更平滑的图片。
当然，有部分应用更希望得到左边的艺术效果（比如 Minecraft），但大多数图像应用都希望得到右侧更平衡的效果。 本教程的过滤器将使用线性差值，但会提及如何只选用最近纹素保留原图效果（向Minecraft一样）。
欠采样是相反的问题，将纹理图像映射到一个像素更少的几何体。当以锐角采样高频图案（如棋盘纹理）时，这将导致伪影
如左图所示，远程纹理变得混乱。解决此问题的方法是 各项异性过滤 ，它也可以有采样器设置。
超采样与欠采样，mipmap与各项异性过滤，都在闫令琪老师的 GAMES101 课程中有过介绍。
除了过滤，采样器还可以指定 寻址模式(AddressMode) 处理一些变换，比如索引超出图像范围时显示什么内容：
2. 创建采样器
现在创建新函数 createTextureSampler 用于创建采样器，放在纹理图像创建函数的下方：
void initVulkan() {
...
createTextureImage();
createTextureImageView();
createTextureSampler();
...
}
...
void createTextureSampler() {
}
然后添加 CreateInfo 结构体，指定我们需要的过滤器和变化类型：
vk::SamplerCreateInfo samplerInfo;
samplerInfo.magFilter = vk::Filter::eLinear;
samplerInfo.minFilter = vk::Filter::eLinear;
magFilter 和 minFilter 指定了如何插值放大或缩小的像素，放大对应过采样，缩小对应欠采样。
我们指定eLinear表示线性差值，你可以使用eNearest像Minecraft一样保留最近的单点色彩。
可以使用 addressMode 字段按轴指定寻址模式。
samplerInfo.addressModeU = vk::SamplerAddressMode::eRepeat;
samplerInfo.addressModeV = vk::SamplerAddressMode::eRepeat;
samplerInfo.addressModeW = vk::SamplerAddressMode::eRepeat;
注意，轴称为 U、V 和 W 而不是 X、Y 和 Z，这是纹理空间坐标的约定。 下面给出此字段的可用值， 其中大多数在上面的图像中有演示：
| vk::SamplerAddressMode | 效果 |
|---|---|
eRepeat |
当超出图像尺寸时重复纹理 |
eMirroredRepeat |
重复，但超出尺寸时反转坐标得到镜像图像 |
eClampToEdge |
超出时获取图像的最近边缘的颜色 |
eMirrorClampToEdge |
类似边缘裁剪，但是使用的是对称边缘的颜色 |
eClampToBorder |
超出时返回固定色彩 |
现在不需要关心使用哪种寻址模式，因为本教程不会超出图像范围，这些模式的效果都一样。
不过需要说明的是，eRepeat可能是最常用的模式，因为他在绘制地面/墙体等纹理时很好用。
下面设置是否启用各项异性过滤(anisotropy filter)。 除非你对性能要求极高而图像效果要求较低，否则没理由不启用它。
samplerInfo.anisotropyEnable = true;
samplerInfo.maxAnisotropy = ???;
maxAnisotropy字段限制了各向异性过滤通过沿视角方向额外采样数量，较小的值可以带来较好的性能。
现在我们检索物理设备属性，从而为它设置合适的值：
auto properties = m_physicalDevice.getProperties();
如果你仔细看过 vk::PhysicalDeviceProperties 的文档，你会知道它有个 limits 成员，内部有个 maxSamplerAnisotropy 成员限制了各项异性过滤的最大值，我们可以直接用它:
samplerInfo.maxAnisotropy = properties.limits.maxSamplerAnisotropy;
使用 borderColor 指定 clamp to border 寻址模式时超出范围返回的色彩。
虽然我们没用此模式，依然需要填写，且可选内容是有限的：
samplerInfo.borderColor = vk::BorderColor::eIntOpaqueBlack;
然后使用 unnormalizedCoordinates 指定坐标系的类型。
true:[0, texWidth)和[0, texHeight)范围内的坐标false: 同一使用[0,1)的归一化坐标。
实际应用程序几乎总是使用归一化坐标，这样就可以使用具有完全相同坐标的不同分辨率的纹理。
samplerInfo.unnormalizedCoordinates = false;
还可以指定比较函数，启用后纹素将先与一个值进行比较，并且该比较的结果用于过滤操作。 这主要用于阴影贴图上的 百分比接近过滤。 我们将在以后的章节中讨论这一点，现在先禁用它：
samplerInfo.compareEnable = false;
samplerInfo.compareOp = vk::CompareOp::eAlways;
最后设置 mipmapping，这在GAMES101中有过介绍，我们将在后面的章节讨论它。
现在可以添加新的成员变量m_textureSampler并创建它了：
vk::raii::ImageView m_textureImageView{ nullptr };
vk::raii::Sampler m_textureSampler{ nullptr };
...
m_textureSampler = m_device.createSampler(samplerInfo);
注意，采样器的创建并没有用到vk::Image，它是一个独立的对象，提供了从纹理中提取颜色的接口。
它可以应用于你想要的任何图像，无论是1D、2D还是3D。
这与需要旧API不同，他们将纹理图像和过滤组合在了一起。
3. 各向异性过滤设备特性
如果你现在运行你的程序，你将看到这样的验证层消息
这是因为各向异性过滤实际上是一个可选的设备特性。 我们需要更新 createLogicalDevice 函数来启用它
vk::PhysicalDeviceFeatures deviceFeatures;
deviceFeatures.samplerAnisotropy = true;
即使现代显卡不太可能不支持它，我们也应该更新 isDeviceSuitable 以检查它是否可用
bool isDeviceSuitable(const vk::raii::PhysicalDevice& physicalDevice) {
...
auto supportedFeatures = physicalDevice.getFeatures();
return indices.isComplete() && extensionsSupported && swapChainAdequate && supportedFeatures.samplerAnisotropy;
}
当然除了强制启用，你也可以通过布尔值简单的禁用它：
samplerInfo.anisotropyEnable = false;
samplerInfo.maxAnisotropy = 1.0f;
现在运行程序，效果依然不变，但应该没有错误发生。
在下一章中，我们将向着色器公开图像和采样器对象，以将纹理绘制到正方形上