文件列表見：Rust 移動端跨平臺複雜圖形渲染專案開發系列總結（目錄）

gfx-hal介面以1:1模仿Vulkan，下面改用Vulkan介面作說明。由於Vulkan介面粒度過細，比OpenGL / ES難學數倍。根據個人經驗，對於移動端圖形開發者，照著OpenGL ES的介面講解Vulkan可降低學習難度。從逐幀渲染部分開始學習，跳過這些資料結構的初始化過程，可以更明顯地感受到Vulkan的核心流程。

OpenGL / ES 逐幀渲染流程示例

// 準備渲染目標環境
glBindFramebuffer();
glFramebufferTexture2D(); glCheckFramebufferStatus(); // 假如渲染到紋理
 

glViewport(x, y, width, height);
// 準備渲染目標環境
glUseProgram(x);
glBindBuffer(i)
loop i in 0..VertexVarCount {
    glEnableVertexAttribArray(i);
    glVertexAttribPointer(i, ...); 
}
loop i in 0..UniformVarCount {
    switch UniformType {
        case NoTexture: glUniformX(i, data); break;
        case Texture: {
            glActiveTexture(j);
            glBindTexture(type, texture_name);
            glUniform1i(location, j);
            break
 
;
        }
        default:ERROR();
    }
}
// 配置其他Fragment操作，比如glBlend, glStencil
glDrawArrays/Elements/ArraysInstanced...
// 到此完成Draw Call，視情況呼叫EGL函式交換前後幀緩衝區，非GL函式，
// 渲染到紋理則無此操作。
// 為了不干擾後續繪製，恢復剛才設定的Fragment操作為預設值。
eglSwapbuffers()/[EAGLContext presentRenderbuffer]; 
複製程式碼

可見，OpenGL / ES的介面遮蔽了絕大部分細節，整體程式碼量顯得很少，但初學時也不好理解

gfx-hal逐幀渲染到檢視的呼叫流程介紹

gfx-hal(Vulkan)逐幀渲染到檢視的核心呼叫流程如下所示：

EventSource ->[CommandPool -> ComanndBuffer
                -> Submit -> Submission
                -> QueueGroup -> CommandQueue]
-> GraphicsHardware
複製程式碼

說明：

• EventSource：表示訊號源，比如相機回撥一幀影象、螢幕的vsync訊號、使用者輸入等。
• CommandQueue：用於執行不同型別任務的佇列，比如渲染任務、計算任務。
• QueueGroup：CommandQueue集合
• GraphicsHardware：圖形硬體

具體流程程式碼：

• 重置Fence，給後面提交Submission到佇列使用。

  device.reset_fence(&frame_fence);
  複製程式碼

• 重置CommandPool

  command_pool.reset();
  複製程式碼

• 從SwapChain獲取Image索引

  let frame = swap_chain.acquire_image(!0, FrameSync::Semaphore(&mut frame_semaphore));
  複製程式碼

• 通過CommandPool建立、配置CommandBuffer，命令錄製結束後得到有效的Submit物件

  let mut cmd_buffer = command_pool.acquire_command_buffer(false);
  // 一系列類似OpenGL / ES的Fragment操作、繫結資料到Program的配置
  // 兩個值得注意的Pipeline操作
  cmd_buffer.bind_graphics_pipeline(&pipeline);
  cmd_buffer.bind_graphics_descriptor_sets(&pipeline_layout, 0, Some(&desc_set), &[]);
  // 聯合RenderPass的操作
  let mut encoder = cmd_buffer.begin_render_pass_inline(&render_pass,...);
  let submit = cmd_buffer.finish()
  複製程式碼

• 通過Submit建立Submission

  let submission = Submission::new()
      .wait_on(&[(&frame_semaphore, PipelineStage::BOTTOM_OF_PIPE)])
      .submit(Some(submit));
  複製程式碼

• 提交Submission到佇列

  queue.submit(submission, Some(&mut frame_fence));
  複製程式碼

• 等待CPU編碼完成

  device.wait_for_fence(&frame_fence, !0);
  複製程式碼

• 交換前後幀緩衝區

  swap_chain.present(&mut queue_group.queues[0], frame, &[])
  複製程式碼

  配置CommandBuffer的進一步介紹

OpenGL / ES 2/3.x沒CommandPool與CommandBuffer資料結構，除了最新的OpenGL小版本才加入了SPIR-V和Command，但OpenGL ES還沒更新。Metal的CommandBuffer介面定義不同於Vulkan。Metal建立MTLCommandBuffer，由Buffer與RenderPassDescriptor一起創建出 Enconder，然後打包本次渲染相關的資源，最後提交Buffer到佇列讓GPU執行。Vulkan基本把Metal的Encoder操作放到CommandBuffer，只留了很薄的Encoder操作。

總體流程：

• 由Command Pool分配可用Command Buffer
• 配置viewport等資訊
• 設定輸出目標
• 設定繪製方式，draw/draw_indexed/draw_indirect等等
• 結束配置

程式碼示例如下：

let submit = {
    // 從緩衝區中取出一個實際為RawCommandBuffer的例項，加上執行緒安全物件，組裝成CommandBuffer例項，這是執行緒安全的
    let mut cmd_buffer = command_pool.acquire_command_buffer(false);

    cmd_buffer.set_viewports(0, &[viewport.clone()]);
    cmd_buffer.set_scissors(0, &[viewport.rect]);
    cmd_buffer.bind_graphics_pipeline(&pipeline.as_ref().unwrap());
    cmd_buffer.bind_vertex_buffers(0, pso::VertexBufferSet(vec![(&vertex_buffer, 0)]));
    cmd_buffer.bind_graphics_descriptor_sets(&pipeline_layout, 0, Some(&desc_set)); //TODO

    {
        let mut encoder = cmd_buffer.begin_render_pass_inline(
            &render_pass,
            &framebuffers[frame.id()],
            viewport.rect,
            &[command::ClearValue::Color(command::ClearColor::Float([0.8, 0.8, 0.8, 1.0]))],
        );
        encoder.draw(0..6, 0..1);
    }

    cmd_buffer.finish()
};
複製程式碼

前面程式碼顯示了CommandBuffer兩個很關鍵的操作：bind_graphics_pipeline(GraphicsPipeline)和bind_graphics_descriptor_sets(PipelineLayout, DescriptorSet)。GraphicsPipeline相當於OpenGL / ES的Program，PipelineLayout和DescriptorSet描述了Shader的Uniform變數如何讀取Buffer的資料。