SoftGLRender

Softglrender

Tiny C ++ Software Renderer/Rasterizer que implementa los pasos principales de la tubería de representación de GPU, incluidos el rasterización de puntos, línea y polígono, mapeo de texturas, pruebas de profundidad, combinación de colores, etc., y emula sombreadores de vértices y sombreadores de fragmentos utilizando modelos C ++, 3D (GLTF) están cargados por Assimp y utilizando GLM como biblioteca matemática. El proyecto también agrega la implementación de renderistas de OpenGL y Vulkan, puede cambiar entre ellos (Software/OpenGL/Vulkan) en tiempo real mientras se ejecuta.

El propósito de este proyecto es proporcionar un punto de partida para los desarrolladores que desean aprender sobre la programación de gráficos modernos.

Ejemplos

Características

Renderizador de software

Tubería

• Sombreado de vértices
• Ver Frustum Culling (línea y triángulo)
• Perspectiva interpolación correcta
• Culling de cara trasera
• Rasterización de punto/línea/triángulo
• Sombreado de fragmento
• Derivado de sombreador dFdx dFdy
• Prueba de profundidad y mezcla alfa
• Prueba de Z temprana e invertida Z
• MSAA 4X

Mapeo de textura

• Generación y muestreo MIPMAPS
• Parámetros de muestra: Lod , Bias , Offset
• Todo tipo de modo de filtrado y envoltura de textura
• Tilingos de almacenamiento de imágenes y vertiginosos
  • Linear: los valores de píxeles se almacenan por línea, comúnmente utilizados como búfer RGBA de imagen
  • Azuleos: el almacenamiento de la base del bloque, dentro del bloque, los píxeles se almacenan como Linear
  • Morton: almacenamiento de base de bloque, dentro del bloque píxeles se almacenan como patrón Morton (similar al zigzag)

Mejoramiento

• Multi-subprocesos: la rasterización se basa en bloque con soporte de múltiples subprocesos
• SIMD: Cálculo de coordenadas barioncentric, variable interpolación de sombreador, etc.

Espectador

• Panel de configuración basado en imgui
• Controlador de cámara de órbita
• Sombreado blinn-fong
• Sombreado PBR e IBL
• Skybox Cubemap y equirectangular
• Mapeo de sombras
• FXAA anti-aliasing
• RenderDoc en la captura del marco de aplicación

Abstracción del renderizador

Todos los renderistas (Software/OpenGL/Vulkan) se implementan en función de esta clase de renderizador abstracto:

 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 ();
};

Empezando

Requisitos previos

Para construir el proyecto, primero debe instalar las siguientes herramientas:

• Cmake 3.10 o superior
• Entorno de compilador con soporte C ++ 11

Si desea ejecutar el renderizador de Vulkan, debe instalar la biblioteca Vulkan de la siguiente manera:

1. Descargue el SDK Vulkan del sitio web oficial: https://vulkan.lunarg.com/sdk/home
2. Instale el SDK en su sistema. El proceso de instalación puede variar según su sistema operativo.
3. Establezca la variable de entorno vulkan_sdk/vk_icd_filenames/vk_layer_path en la ruta donde instaló el SDK.

Obtener el código

Para obtener el código para esta biblioteca, puede clonar el repositorio de GitHub usando el siguiente comando:

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

Alternativamente, puede descargar el código fuente como un archivo zip desde el repositorio de GitHub.

Construyendo el proyecto

Para construir el proyecto, navegue al directorio raíz del repositorio y ejecute los siguientes comandos:

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

Esto generará el archivo ejecutable y la copia de los activos en bin de directorio, que puede ejecutar ejecutando el siguiente comando:

 cd bin/Release
./SoftGLRender

Estructura de directorio

• assets : los modelos GLTF y las texturas de Skybox, assets.json es el índice de todos los materiales de modelos y skybox
• src : directorio de código fuente principal
  • Base : clases básicas de utilidad como archivo, hash, temporizador, etc.
  • Render : Abstracción del renderizador, incluya Vértice, Textura, Uniforme, FrameBuffer, etc.
    • Software : implementación del renderizador de software
    • OpenGL : Implementación de renderizador de OpenGL
    • Vulkan : Implementación del renderizador de Vulkan
  • Viewer : carga GLTF (basada en Assimp), cámara y controlador, panel de configuración y administración de pases de renderizado
    • Shader/GLSL : Código de sombreador GLSL, para OpenGL y Vulkan Renderer
    • Shader/Software : simulación C ++ de sombreadores de vértices y sombreadores de fragmentos
• third_party : bibliotecas y activos externas

Bibliotecas de terceros

• assimp https://github.com/assimp/assimp
• glfw https://github.com/glfw/glfw
• glm https://github.com/gtruc/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

Que contribuye

Si desea contribuir al proyecto, puede enviar solicitudes de extracción con correcciones de errores, nuevas funciones u otras mejoras. Asegúrese de que su código esté bien documentado y se adhiera a los estándares de codificación del proyecto.

Licencia

Este código tiene licencia bajo la licencia MIT (ver licencia).