一、3D几何体与深度问题

1. Z坐标引入
   将2D几何体扩展为3D时，需在Vertex结构体中添加glm::vec3 pos表示三维位置，并更新顶点输入描述符格式为VK_FORMAT_R32G32B32_SFLOAT。顶点着色器需接收3D坐标并通过模型-视图-投影矩阵转换为裁剪坐标。

2. 深度冲突问题
   当多个3D几何体未按深度排序时，后绘制的片段会覆盖先绘制的片段（如两个正方形因索引顺序导致显示错乱）。解决方案包括：

   • 按从后到前顺序排序绘制调用（适用于透明对象）
   • 使用深度测试和深度缓冲（更常用的方案）

二、深度缓冲实现

1. 深度图像与视图创建

   • 深度附件基于图像，需手动创建图像、分配内存和视图。
   • 支持格式：
     • VK_FORMAT_D32_SFLOAT（32位浮点深度）
     • VK_FORMAT_D32_SFLOAT_S8_UINT（32位浮点深度+8位模板分量）
     • VK_FORMAT_D24_UNORM_S8_UINT（24位深度+8位模板分量）
       (模板分量用于 模板测试：与深度测试结合使用的附加测试。)
   • 通过findSupportedFormat函数查询设备支持的深度格式，优先选择包含深度模板附件功能的格式。

   VkFormat findSupportedFormat(const std::vector<VkFormat>& candidates, VkImageTiling tiling, VkFormatFeatureFlags features) {for (VkFormat format : candidates) {VkFormatProperties props;vkGetPhysicalDeviceFormatProperties(physicalDevice, format, &props);if (tiling == VK_IMAGE_TILING_LINEAR && (props.linearTilingFeatures & features) == features) {return format;} else if (tiling == VK_IMAGE_TILING_OPTIMAL && (props.optimalTilingFeatures & features) == features) {return format;}}throw std::runtime_error("没找到支持的格式!");}
   

2. 图像布局转换

   • 深度图像需从VK_IMAGE_LAYOUT_UNDEFINED转换为VK_IMAGE_LAYOUT_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT_OPTIMAL。
   • 转换时需处理模板分量（若存在），并设置正确的访问掩码和管线阶段。

三、渲染通道与帧缓冲区配置

1. 渲染通道修改

   • 添加深度附件描述：设置loadOp为VK_ATTACHMENT_LOAD_OP_CLEAR，finalLayout为深度附件最优布局。
   • 子通道引用深度附件，通过pDepthStencilAttachment字段绑定。
   • 子通道依赖关系需包含深度测试相关的管线阶段（如VK_PIPELINE_STAGE_EARLY_FRAGMENT_TESTS_BIT）。

2. 帧缓冲区更新

   • 每个帧缓冲区需包含颜色附件和深度附件视图，确保深度图像与交换链图像分辨率一致。

四、深度测试状态配置

1. 深度模板状态结构体

   • depthTestEnable：启用深度测试，比较新片段与深度缓冲的深度值。
   • depthWriteEnable：允许通过测试的片段更新深度缓冲。
   • depthCompareOp：设置比较操作（如VK_COMPARE_OP_LESS，表示深度值更小的片段更近）。

2. 清除值设置

   • 深度缓冲初始清除值设为1.0（代表最远深度），通过VkClearValue数组同时指定颜色和深度清除值。

五、窗口大小调整处理

1. 资源重建逻辑
   • 在recreateSwapChain函数中，窗口大小变化时重新创建深度资源（图像、视图、帧缓冲区）。
   • 清理旧资源时需释放深度图像内存和视图。

六、关键代码要点

• GLM投影矩阵配置：使用GLM_FORCE_DEPTH_ZERO_TO_ONE宏确保生成Vulkan兼容的0.0-1.0深度范围。
• 模板分量处理：若格式包含模板分量（如D24_UNORM_S8_UINT），布局转换和渲染通道需同时处理深度和模板方面。
• 管线阶段依赖：深度测试发生在VK_PIPELINE_STAGE_EARLY_FRAGMENT_TESTS_BIT，深度写入在VK_PIPELINE_STAGE_LATE_FRAGMENT_TESTS_BIT。

通过上述步骤，可在Vulkan中实现正确的深度缓冲机制，解决3D几何体的渲染顺序问题，确保场景深度关系准确。

七、主要代码更新

• VkContext 新增成员

struct VkContext {...VkImage depthImage;VkDeviceMemory depthImageMemory;VkImageView depthImageView;
}

• 新增深度资源创建函数

void createDepthResources(VkContext* vkcontext) {VkFormat depthFormat = findDepthFormat(vkcontext->physicalDevice);createImage(vkcontext->physicalDevice,vkcontext->device,vkcontext->swapChainExtent.width,vkcontext->swapChainExtent.height,depthFormat,VK_IMAGE_TILING_OPTIMAL,VK_IMAGE_USAGE_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT_BIT,VK_MEMORY_PROPERTY_DEVICE_LOCAL_BIT,vkcontext->depthImage,vkcontext->depthImageMemory);vkcontext->depthImageView =createImageView(vkcontext->depthImage, depthFormat, VK_IMAGE_ASPECT_DEPTH_BIT, vkcontext->device);}

在 vkInit 函数中调用

// 创建命令池
{...
}// 创建深度资源
createDepthResources(vkcontext);// 创建帧缓冲
...

在重建交换链函数中调用

 void recreateSwapChain(VkContext* vkcontext) {int width = 0, height = 0;glfwGetFramebufferSize(vkcontext->window, &width, &height);while (width == 0 || height == 0) {glfwGetFramebufferSize(vkcontext->window, &width, &height);glfwWaitEvents();}vkDeviceWaitIdle(vkcontext->device);cleanupSwapChain(vkcontext);createSwapChain(vkcontext);createImageViews(vkcontext);createDepthResources(vkcontext); // 创建深度资源createFramebuffers(vkcontext);}

重新构建项目运行效果：

当前代码分支：10_depth_buffer