在 Vulkan 中实现“实例渲染”的正确方法是什么？

Question

我目前正在尝试有效地渲染多个立方体，所以我想知道如何在 Vulkan 中使用这种“实例渲染”。

我目前只知道渲染大量（相同）对象的两种方法：

1) 多个描述符集；

2) 具有动态统一/动态偏移的单个描述符集；

在第一种情况下，浪费了大量内存，因为每个立方体只需要一个不同的模型矩阵，但每个立方体仍然使用整个 DescriptorSet：另外，因为我每帧注册一个新的命令缓冲区，所以每个立方体花费我 2' Cmd' 调用：

vkCmdBindDescriptorSets(commandBuffer, VK_PIPELINE_BIND_POINT_GRAPHICS, pipelineLayout, 0, 1, descriptorSet, 0, nullptr);
vkCmdDraw(commandBuffer, numberOfVertices, 1, 0, 0);

但是，对于很多多维数据集，这会导致 CPU 负载不小，并浪费内存。

在第二种情况下，我只需要一个 DescriptorSet，将模型矩阵注册为 Dynamic Uniform 并用所有模型矩阵填充它；但是，我仍然需要（只需稍作修改）对每个多维数据集进行相同的 2 个“Cmd”调用：

vkCmdBindDescriptorSets(commandBuffer, VK_PIPELINE_BIND_POINT_GRAPHICS, pipelineLayout, 0, 1, descriptorSet, 1, index);
vkCmdDraw(commandBuffer, numberOfVertices, 1, 0, 0);

和以前一样，对于很多多维数据集，尽管使用独特的 DescriptorSet 可以节省大量内存，但 CPU 负载仍然困扰着我。

所以我听说了这个“实例渲染”，它应该以某种方式告诉我们用一个命令来绘制所有立方体，为其提供模型矩阵的集合（可能仍然是一个缓冲区）。

如何做到这一点，防止我的程序使用单个调用在单个命令缓冲区中注册数千个“Cmd”？谢谢。

Answer 1

您将顶点属性之一设置为具有VkVertexInputBindingDescription::inputRate == VK_VERTEX_INPUT_RATE_INSTANCE。然后，将偏移和旋转所需的数据放入属性中。

另一种选择是使用顶点着色器内置变量，该变量指示正在处理哪个实例。您可以使用它来索引 SSBO 或 UBO 以获取所需的数据。

Answer 2

在你的代码中：

vkCmdDrawIndexed(command_buffer, indices_size, instance_count, 0, 0, instance_first_index);

• instance_count：要绘制的实例数
• instance_first_index：第一个实例将具有此 id

在你的顶点着色器中，你可以使用变量gl_InstanceIndex ，它包含以instance_first_index开头的实例 id

[1] https://www.khronos.org/registry/vulkan/specs/1.2-extensions/man/html/vkCmdDrawIndexed.html