在运行时添加新 3D 对象的最佳方式
The best way to add a new 3D object at runtime
到目前为止，我一直在启动期间创建 3D 对象。但现在我需要动态添加它们。还有什么可以更简单的，我想...
现在的主要问题是如何以最快的方式上传新对象的数据，并找出数据何时上传。
这是我的设置：
- 我正在使用 vulkan memory allocator library，所以我没有内存管理负担。
- 我打算为每个对象使用单独的
VkBuffer - 这样我就不需要管理偏移量、对齐方式，而且 add/remove 对象会更容易。
这是我的 thoughts/questions:
- 如何上传数据？我希望缓冲区仅对 gpu 可见，这意味着我需要一个暂存缓冲区。
- 如果我使用暂存缓冲区，我需要知道数据何时可以在 gpu 上使用。我不想冲洗管道并等待。我看到的唯一方法是为每个对象使用栅栏，并且仅在该栅栏准备就绪时调用
draw 命令。
- 如果我使用暂存缓冲区并想在短帧期间上传多个对象，我需要以某种方式确保该暂存缓冲区的部分不会被不同的对象覆盖。为此，我需要保持它的大，处理偏移量的对齐。但是有多大？
我很确定我过于复杂了。我相信应该有一个更简单的模式。你会怎么做？
I believe there should be a much simpler pattern.
这是 Vulkan；这是一个明确的低级 API。 “简单”不是它的目标。
总的来说，您的 Vulkan 代码需要编写以适应硬件的功能。这是获得性能的最佳方式。
需要做出的第一个决定是您是否需要分期。仅当您的设备的 DEVICE_LOCAL 内存不可映射时才需要暂存（用于缓冲区副本）。是的，有（集成的）GPU 可以映射 DEVICE_LOCAL 内存。如果是这样，那么你可以直接写到你需要数据去的地方。
如果需要暂存，则需要确定硬件是否支持独立的仅传输队列。如果是这样，那么您可能会通过使用它获得性能优势。并非所有硬件都支持仅传输队列，因此您的应用程序需要进行调整。此外，仅传输队列可能对发生在这些队列上的内存传输的粒度有限制，因此您需要检查您的流媒体策略是否符合该特定硬件的限制。
此外，如果没有合适的传输队列，您可以使用第二个计算或图形队列来创建传输队列的效果...如果硬件支持多个排队。能够在不同的队列上提交传输命令和渲染命令是一件好事，假设您正在利用线程（即：将批处理提交到不同线程上的不同队列）。
如果您能够使用单独的队列进行传输（无论是真正的传输队列还是单独的 compute/graphics 队列），那么您就可以使用信号量了。传输数据的批处理必须在完成时发出信号量；这是 vkQueueSubmit 调用中的批处理的一部分。主队列上为某些进程使用传输数据的批处理需要在该信号量上 wait。所以两个线程都需要使用相同的 VkSemaphore 对象。信号量上的等待应该有一个全局内存屏障，以使内存可见。
棘手的部分是这样的：您不能 提交等待信号量的批处理，直到发出信号已提交的批处理的提交调用。您不必等到完成，但必须等到传输队列上的 vkQueueSubmit 调用返回。所以你需要一种在不同线程之间传输信号量的方法，或者你可以在同一个线程上发出两个提交命令。
如果您不使用第二个队列，那么事情会稍微简单一些。
您仍然希望在不同的线程上构建传输命令缓冲区本身（以利用线程 CB 构建）。但是现在需要将该 CB 传达给负责提交渲染内容的线程。并且这个通信通道需要知道这个 CB 包含传输命令，一些渲染 CB 进程应该等待。
最简单和最灵活的方法是构建传输 CB，以便最后一个命令是 vkCmdSetEvent 命令（第一个命令是 vkCmdResetEvent 以将其从之前的命令重置使用框架）。然后提交线程只需要创建一个小的 CB，它只包含一个 vkCmdWaitEvents 命令，等待将要设置的传输事件。该命令应发出一个完整的内存屏障，并且该 CB 应在传输 CB 和任何从传输数据读取的渲染 CB 之间执行。
它的灵活性在于过程的结构。它的结构类似于多队列版本的工作方式。在这两种情况下，一个单独的线程需要与渲染提交线程进行通信（在一种情况下，一个信号量；在另一种情况下，一个 CB 和一个事件）。并且渲染提交线程需要做一些事情来等待那个“东西”，但不会中断构建渲染命令本身的过程（在一种情况下，您只需更改批处理以等待信号量；在另一种情况下，您插入等待事件的 CB）。
如果你想更聪明地了解执行依赖关系，你甚至可以让传输操作转发有关哪些管道阶段需要等待操作的信息。但这主要是一种优化。
事情是这样的：所有的暂存案例都不是性能友好的。它们是有问题的，因为在传输操作正在进行时您不能做任何事情。情况就是这样，因为......你正试图从你正在写入的同一帧中的内存中读取。那是不好。
您应该努力延迟渲染任何加载未完成的对象。或者换句话说，您想在需要新对象之前加载数据，而不是在您需要它们的同一帧上。这就是流式传输系统所做的：它们先发制人地加载即将需要但不是现在需要的数据。
But how big?
只有您和您的用例可以回答这个问题。如果您以固定大小的块进行流式传输（您应该尽可能这样做），那么这很容易：您的暂存缓冲区的大小应该是一个或两个流式块。如果您的渲染系统更灵活，对更高级别的代码施加的限制更少，那么您的暂存缓冲区和流式传输系统需要更灵活。对此没有正确答案；这完全取决于它的使用方式。
欢迎使用显式、低级 APIs。
到目前为止，我一直在启动期间创建 3D 对象。但现在我需要动态添加它们。还有什么可以更简单的，我想...
现在的主要问题是如何以最快的方式上传新对象的数据，并找出数据何时上传。
这是我的设置：
- 我正在使用 vulkan memory allocator library，所以我没有内存管理负担。
- 我打算为每个对象使用单独的
VkBuffer- 这样我就不需要管理偏移量、对齐方式，而且 add/remove 对象会更容易。
这是我的 thoughts/questions:
- 如何上传数据？我希望缓冲区仅对 gpu 可见，这意味着我需要一个暂存缓冲区。
- 如果我使用暂存缓冲区，我需要知道数据何时可以在 gpu 上使用。我不想冲洗管道并等待。我看到的唯一方法是为每个对象使用栅栏，并且仅在该栅栏准备就绪时调用
draw命令。 - 如果我使用暂存缓冲区并想在短帧期间上传多个对象，我需要以某种方式确保该暂存缓冲区的部分不会被不同的对象覆盖。为此，我需要保持它的大，处理偏移量的对齐。但是有多大？
我很确定我过于复杂了。我相信应该有一个更简单的模式。你会怎么做？
I believe there should be a much simpler pattern.
这是 Vulkan；这是一个明确的低级 API。 “简单”不是它的目标。
总的来说，您的 Vulkan 代码需要编写以适应硬件的功能。这是获得性能的最佳方式。
需要做出的第一个决定是您是否需要分期。仅当您的设备的 DEVICE_LOCAL 内存不可映射时才需要暂存（用于缓冲区副本）。是的，有（集成的）GPU 可以映射 DEVICE_LOCAL 内存。如果是这样，那么你可以直接写到你需要数据去的地方。
如果需要暂存，则需要确定硬件是否支持独立的仅传输队列。如果是这样，那么您可能会通过使用它获得性能优势。并非所有硬件都支持仅传输队列，因此您的应用程序需要进行调整。此外，仅传输队列可能对发生在这些队列上的内存传输的粒度有限制，因此您需要检查您的流媒体策略是否符合该特定硬件的限制。
此外，如果没有合适的传输队列，您可以使用第二个计算或图形队列来创建传输队列的效果...如果硬件支持多个排队。能够在不同的队列上提交传输命令和渲染命令是一件好事，假设您正在利用线程（即：将批处理提交到不同线程上的不同队列）。
如果您能够使用单独的队列进行传输（无论是真正的传输队列还是单独的 compute/graphics 队列），那么您就可以使用信号量了。传输数据的批处理必须在完成时发出信号量；这是 vkQueueSubmit 调用中的批处理的一部分。主队列上为某些进程使用传输数据的批处理需要在该信号量上 wait。所以两个线程都需要使用相同的 VkSemaphore 对象。信号量上的等待应该有一个全局内存屏障，以使内存可见。
棘手的部分是这样的：您不能 提交等待信号量的批处理，直到发出信号已提交的批处理的提交调用。您不必等到完成，但必须等到传输队列上的 vkQueueSubmit 调用返回。所以你需要一种在不同线程之间传输信号量的方法，或者你可以在同一个线程上发出两个提交命令。
如果您不使用第二个队列，那么事情会稍微简单一些。
您仍然希望在不同的线程上构建传输命令缓冲区本身（以利用线程 CB 构建）。但是现在需要将该 CB 传达给负责提交渲染内容的线程。并且这个通信通道需要知道这个 CB 包含传输命令，一些渲染 CB 进程应该等待。
最简单和最灵活的方法是构建传输 CB，以便最后一个命令是 vkCmdSetEvent 命令（第一个命令是 vkCmdResetEvent 以将其从之前的命令重置使用框架）。然后提交线程只需要创建一个小的 CB，它只包含一个 vkCmdWaitEvents 命令，等待将要设置的传输事件。该命令应发出一个完整的内存屏障，并且该 CB 应在传输 CB 和任何从传输数据读取的渲染 CB 之间执行。
它的灵活性在于过程的结构。它的结构类似于多队列版本的工作方式。在这两种情况下，一个单独的线程需要与渲染提交线程进行通信（在一种情况下，一个信号量；在另一种情况下，一个 CB 和一个事件）。并且渲染提交线程需要做一些事情来等待那个“东西”，但不会中断构建渲染命令本身的过程（在一种情况下，您只需更改批处理以等待信号量；在另一种情况下，您插入等待事件的 CB）。
如果你想更聪明地了解执行依赖关系，你甚至可以让传输操作转发有关哪些管道阶段需要等待操作的信息。但这主要是一种优化。
事情是这样的：所有的暂存案例都不是性能友好的。它们是有问题的，因为在传输操作正在进行时您不能做任何事情。情况就是这样，因为......你正试图从你正在写入的同一帧中的内存中读取。那是不好。
您应该努力延迟渲染任何加载未完成的对象。或者换句话说，您想在需要新对象之前加载数据，而不是在您需要它们的同一帧上。这就是流式传输系统所做的：它们先发制人地加载即将需要但不是现在需要的数据。
But how big?
只有您和您的用例可以回答这个问题。如果您以固定大小的块进行流式传输（您应该尽可能这样做），那么这很容易：您的暂存缓冲区的大小应该是一个或两个流式块。如果您的渲染系统更灵活，对更高级别的代码施加的限制更少，那么您的暂存缓冲区和流式传输系统需要更灵活。对此没有正确答案；这完全取决于它的使用方式。
欢迎使用显式、低级 APIs。