SoftGLRender

Softglrender

Tiny C ++ Software -Renderer/Rasterizer, die die Hauptschritte der GPU -Rendering -Pipeline implementiert, einschließlich Punkt-, Linien- und Polygon -Rasterisierung, Texturzuordnung, Tiefentests, Farbmischung usw. und emuliert die Scheitelpunkt -Shader und Fragment -Shader mit C ++, 3D -Models (Gltf) werden von Assimp und mit GLM als Mathe -Bibliothek geladen. Das Projekt fügt außerdem die Implementierung von OpenGL und Vulkan Renderers hinzu. Sie können während der Ausführung in Echtzeit zwischen ihnen (Software/OpenGL/Vulkan) wechseln.

Der Zweck dieses Projekts ist es, Entwicklern einen Ausgangspunkt zu bieten, der sich über moderne Grafikprogramme kennenlernen möchte.

Beispiele

Merkmale

Software -Renderer

Pipeline

• Scheitelschattierung
• Ansicht frustum culling (Linie & Dreieck)
• Perspektive korrekte Interpolation
• Hinter-Front-Gesichts-Keulen
• Punkt/Linie/Dreieck -Raster
• Fragmentschattierung
• Shader Derivat dFdx dFdy
• Tiefentest & Alpha -Mischung
• Früher Z -Test & umgekehrt Z
• MSAA 4x

Texturzuordnung

• Erzeugung und Probenahme MIPMAPS
• Beispielparameter: Lod , Bias , Offset
• Alle Arten von Texturfilter- und Verpackungsmodus
• Bildspeicherfliesen und Rucken
  • Linear: Pixelwerte werden für Linie gespeichert, die üblicherweise als Bild RGBA -Puffer verwendet werden
  • Tiled: Blockbasisspeicher in den Blockpixeln werden als Linear gespeichert
  • Morton: Blockbasisspeicher in den Blockpixeln werden als Morton -Muster gespeichert (ähnlich wie im Zickzack)

Optimierung

• Multi-Threading: Rasterisierung basiert auf der Unterstützung von Multi-Threading-Unterstützung
• SIMD: Barycentric Coordinate -Berechnung, Shaders unterschiedliche Interpolation usw.

Zuschauer

• Konfigurationsfeld basierend auf imgui
• Orbit Camera Controller
• Blinn-Phong-Schattierung
• PBR & IBL Shading
• Skybox Cubemap & Equirectangular
• Schattenzuordnung
• FXAA-Anti-Aliasing
• Renderdoc In-Application-Frame-Erfassung

Renderer -Abstraktion

Alle Renderer (Software/OpenGL/Vulkan) werden basierend auf dieser abstrakten Renderer -Klasse implementiert:

 class Renderer {
 public:
  // framebuffer
  std::shared_ptr<FrameBuffer> createFrameBuffer ( bool offscreen);

  // texture
  std::shared_ptr<Texture> createTexture ( const TextureDesc &desc);

  // vertex
  std::shared_ptr<VertexArrayObject> createVertexArrayObject ( const VertexArray &vertexArray);

  // shader program
  std::shared_ptr<ShaderProgram> createShaderProgram ();

  // pipeline states
  std::shared_ptr<PipelineStates> createPipelineStates ( const RenderStates &renderStates);

  // uniform
  std::shared_ptr<UniformBlock> createUniformBlock ( const std::string &name, int size);
  std::shared_ptr<UniformSampler> createUniformSampler ( const std::string &name, const TextureDesc &desc);

  // pipeline
  void beginRenderPass (std::shared_ptr<FrameBuffer> &frameBuffer, const ClearStates &states);
  void setViewPort ( int x, int y, int width, int height);
  void setVertexArrayObject (std::shared_ptr<VertexArrayObject> &vao);
  void setShaderProgram (std::shared_ptr<ShaderProgram> &program);
  void setShaderResources (std::shared_ptr<ShaderResources> &uniforms);
  void setPipelineStates (std::shared_ptr<PipelineStates> &states);
  void draw ();
  void endRenderPass ();
};

Erste Schritte

Voraussetzungen

Um das Projekt zu erstellen, müssen Sie zunächst die folgenden Tools installieren:

• CMake 3.10 oder höher
• Compiler -Umgebung mit C ++ 11 Unterstützung

Wenn Sie den Vulkan -Renderer ausführen möchten, müssen Sie die Vulkan -Bibliothek wie folgt installieren:

1. Laden Sie den Vulkan SDK von der offiziellen Website herunter: https://vulkan.lunarg.com/sdk/home
2. Installieren Sie das SDK in Ihrem System. Der Installationsprozess kann je nach Ihrem Betriebssystem variieren.
3. Legen Sie die Umgebungsvariable vulkan_sdk/vk_icd_filenames/vk_layer_path auf den Pfad ein, in dem Sie das SDK installiert haben.

Den Code erhalten

Um den Code für diese Bibliothek zu erhalten, können Sie das GitHub -Repository mit dem folgenden Befehl klonen:

git clone https://github.com/keith2018/SoftGLRender.git

Alternativ können Sie den Quellcode als ZIP -Datei aus dem GitHub -Repository herunterladen.

Aufbau des Projekts

Um das Projekt zu erstellen, navigieren Sie zum Stammverzeichnis des Repositorys und führen Sie die folgenden Befehle aus:

mkdir build
cmake -B ./build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
cmake --build ./build --config Release

Dadurch wird die ausführbare Datei generiert und Vermögenswerte in das bin kopiert, die Sie durch Ausführen des folgenden Befehls ausführen können:

 cd bin/Release
./SoftGLRender

Verzeichnisstruktur

• assets : GLTF -Modelle und Skybox -Texturen, assets.json ist der Index aller Modell- und Skybox -Materialien
• src : Hauptquellcode -Verzeichnis
  • Base : Grundlegende Versorgungsklassen wie Datei, Hash, Timer usw.
  • Render : Renderer -Abstraktion, Scheitelpunkt, Textur, Uniform, FrameBuffer usw. enthalten.
    • Software : Software -Renderer -Implementierung
    • OpenGL : OpenGL Renderer -Implementierung
    • Vulkan : Umsetzung von Vulkan Rendererer
  • Viewer : GLTF -Laden (basierend auf Annehme), Kamera & Controller, Konfigurationsfeld und Render -Pass -Management
    • Shader/GLSL : GLSL Shader Code für OpenGL & Vulkan Rendererer
    • Shader/Software : C ++ Simulation von Scheitelpunkt -Shadern und Fragment -Shadern
• third_party : externe Bibliotheken und Vermögenswerte

Bibliotheken von Drittanbietern

• assimp https://github.com/assimp/assimp
• glfw https://github.com/glfw/glfw
• glm https://github.com/g-truc/glm
• glslang https://github.com/khronosgroup/glslang
• imgui https://github.com/ocornut/imgui
• json11 https://github.com/dropbox/json11
• stb_image https://github.com/nothings/stb
• vma https://github.com/gpuopen-librariesandsdks/vulkanmemoryallocator

Beitragen

Wenn Sie zum Projekt beitragen möchten, können Sie gerne Pull -Anfragen mit Fehlerbehebungen, neuen Funktionen oder anderen Verbesserungen einreichen. Bitte stellen Sie sicher, dass Ihr Code gut dokumentiert ist und sich an den Codierungsstandards des Projekts hält.

Lizenz

Dieser Code ist unter der MIT -Lizenz lizenziert (siehe Lizenz).