SoftGLRender

Softglrender

Renderer/rasterizer perangkat lunak C ++ kecil yang mengimplementasikan langkah -langkah utama dari pipa rendering GPU, termasuk rasterisasi titik, garis dan poligon, pemetaan tekstur, pengujian kedalaman, pencampuran warna, dll., Dan meniru vertex shader dan shader fragmen menggunakan C ++, model 3D (GLTF) dimuat oleh Assimp, dan menggunakan GLM. Proyek ini juga menambahkan implementasi OpenGL dan Vulkan Renderers, Anda dapat beralih di antara mereka (Software/OpenGL/Vulkan) secara real time saat berjalan.

Tujuan dari proyek ini adalah untuk memberikan titik awal bagi pengembang yang ingin belajar tentang pemrograman grafis modern.

Contoh

Fitur

Renderer Perangkat Lunak

Pipa

• Naungan vertex
• Lihat Frustum Culling (Line & Triangle)
• Perspektif interpolasi yang benar
• Wajah di belakang memusnahkan
• Rasterisasi titik/garis/segitiga
• Naungan fragmen
• Turunan shader dFdx dFdy
• Uji kedalaman & pencampuran alpha
• Tes Z Awal & Reversed Z
• MSAA 4X

Pemetaan Tekstur

• Generasi dan pengambilan sampel mipmaps
• Parameter Sampel: Lod , Bias , Offset
• Semua jenis mode pemfilteran tekstur & pembungkus
• Ubin penyimpanan gambar dan keren
  • Linear: Nilai piksel disimpan baris demi baris, biasanya digunakan sebagai buffer RGBA gambar
  • Ubin: Penyimpanan Basis Bola, di dalam piksel blok disimpan sebagai Linear
  • Morton: Penyimpanan Basis Blok, di dalam blok piksel disimpan sebagai pola Morton (mirip dengan zigzag)

Optimasi

• Multi-Threading: Rasterisasi berbasis blok dengan dukungan multi-threading
• SIMD: Perhitungan Koordinat BaryCentrik, interpolasi Shader yang bervariasi, dll.

Penonton

• Panel Konfigurasi Berdasarkan imgui
• Orbit Camera Controller
• Blinn-phong shading
• PBR & Ibl Shading
• Skybox Cubemap & Equirectangular
• Pemetaan Bayangan
• FXAA Anti-Aliasing
• RenderDoc In-Application Frame Capture

Abstraksi Renderer

Semua renderers (Software/OpenGL/Vulkan) diimplementasikan berdasarkan kelas renderer abstrak ini:

 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 ();
};

Memulai

Prasyarat

Untuk membangun proyek, Anda harus terlebih dahulu menginstal alat berikut:

• Cmake 3.10 atau lebih tinggi
• Lingkungan kompiler dengan dukungan C ++ 11

Jika Anda ingin menjalankan vulkan renderer, Anda perlu menginstal Perpustakaan Vulkan sebagai berikut:

1. Unduh Vulkan SDK dari situs web resmi: https://vulkan.lunarg.com/sdk/home
2. Instal SDK di sistem Anda. Proses instalasi dapat bervariasi tergantung pada sistem operasi Anda.
3. Atur variabel lingkungan vulkan_sdk/vk_icd_filenames/vk_layer_path ke jalur tempat Anda menginstal SDK.

Mendapatkan kodenya

Untuk mendapatkan kode untuk perpustakaan ini, Anda dapat mengkloning repositori GitHub menggunakan perintah berikut:

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

Atau, Anda dapat mengunduh kode sumber sebagai file zip dari repositori GitHub.

Membangun proyek

Untuk membangun proyek, arahkan ke direktori root dari repositori dan jalankan perintah berikut:

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

Ini akan menghasilkan file yang dapat dieksekusi dan menyalin aset ke Directory bin , yang dapat Anda jalankan dengan mengeksekusi perintah berikut:

 cd bin/Release
./SoftGLRender

Struktur Direktori

• assets : Model GLTF dan Tekstur Skybox, assets.json adalah indeks dari semua bahan model & skybox
• src : Direktori Kode Sumber Utama
  • Base : Kelas utilitas dasar seperti file, hash, timer, dll.
  • Render : Abstraksi Renderer, termasuk simpul, tekstur, seragam, framebuffer, dll.
    • Software : Implementasi Renderer Perangkat Lunak
    • OpenGL : Implementasi Renderer OpenGL
    • Vulkan : Implementasi Renderer Vulkan
  • Viewer : Pemuatan GLTF (Berdasarkan AssImp), Kamera & Pengontrol, Panel Konfigurasi, dan Manajemen Pass Render
    • Shader/GLSL : Kode Shader GLSL, untuk Renderer OpenGL & Vulkan
    • Shader/Software : C ++ Simulasi shader vertex dan shader fragmen
• third_party : Perpustakaan dan Aset Eksternal

Perpustakaan Pihak Ketiga

• 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-libraryandsdks/vulkanmemoryallocator

Berkontribusi

Jika Anda ingin berkontribusi pada proyek, Anda dipersilakan untuk mengirimkan permintaan tarik dengan perbaikan bug, fitur baru, atau perbaikan lainnya. Harap pastikan bahwa kode Anda didokumentasikan dengan baik dan mematuhi standar pengkodean proyek.

Lisensi

Kode ini dilisensikan di bawah lisensi MIT (lihat lisensi).