SoftGLRender

Softglrender

O minúsculo renderizador/rasterizador de software C ++ que implementa as principais etapas do pipeline de renderização da GPU, incluindo rasterização de pontos, linhas e polígonos, mapeamento de textura, teste de profundidade, mistura de cores, etc. e emula os shaders de vértices e os shaders de GlM e os modelos de CS+Math) (GLTF). O projeto também adiciona implementação de renderizadores OpenGL e Vulkan, você pode alternar entre eles (Software/OpenGL/Vulkan) em tempo real durante a execução.

O objetivo deste projeto é fornecer um ponto de partida para os desenvolvedores que desejam aprender sobre a programação gráfica moderna.

Exemplos

Características

Renderizador de software

Oleoduto

• Sombreamento de vértice
• Ver Frustum Culling (Linha e Triângulo)
• Perspectiva Interpolação correta
• Abate de rosto de frente para trás
• Rasterização de ponto/linha/triângulo
• Sombreamento do fragmento
• Derivado shader dFdx dFdy
• Teste de profundidade e mistura alfa
• Teste z precoce e reverso z
• MSAA 4X

Mapeamento de textura

• Geração e amostragem MIPMAPS
• Parâmetros de amostra: Lod , Bias , Offset
• Todos os tipos de filtragem de textura e modo de embalagem
• Ladrilhos de armazenamento de imagem e swizzling
  • Linear: os valores de pixels são armazenados linha por linha, comumente usados ​​como buffer de imagem RGBA
  • Ladrilhos: Block Base Storage, dentro dos pixels de bloco são armazenados como Linear
  • Morton: Block Base Storage, dentro dos pixels de bloco são armazenados como padrão de morton (semelhante ao zigue -zague)

Otimização

• Multi-threading: Rasterização é baseada em blocos com suporte multi-threading
• SIMD: cálculo de coordenadas barycentric, interpolação variável do shader, etc.

Espectador

• Painel de configuração baseado em imgui
• Controlador de câmera de órbita
• Blinn-Phong Shading
• PBR e sombreamento IBL
• Skybox Cubemap & Equirectangular
• Mapeamento de sombras
• FXAA Anti-Aliasing
• Captura de quadro de aplicação renderdoc

Abstração do renderizador

Todos os renderizadores (Software/OpenGL/Vulkan) são implementados com base nesta classe de renderizador abstrato:

 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 ();
};

Começando

Pré -requisitos

Para construir o projeto, você deve primeiro instalar as seguintes ferramentas:

• Cmake 3.10 ou superior
• Ambiente do compilador com suporte C ++ 11

Se você deseja executar o renderizador Vulkan, precisa instalar a Biblioteca Vulkan da seguinte maneira:

1. Faça o download do SDK Vulkan no site oficial: https://vulkan.lunarg.com/sdk/home
2. Instale o SDK no seu sistema. O processo de instalação pode variar dependendo do seu sistema operacional.
3. Defina a variável de ambiente vulkan_sdk/vk_icd_filenames/vk_layer_path no caminho em que você instalou o SDK.

Obtendo o código

Para obter o código para esta biblioteca, você pode clonar o repositório do GitHub usando o seguinte comando:

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

Como alternativa, você pode baixar o código -fonte como um arquivo zip do repositório do GitHub.

Construindo o projeto

Para construir o projeto, navegue até o diretório raiz do repositório e execute os seguintes comandos:

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

Isso gerará o arquivo executável e copiará ativos para a bin do diretório, que você pode executar executando o seguinte comando:

 cd bin/Release
./SoftGLRender

Estrutura de diretório

• assets : Modelos GLTF e texturas de Skybox, assets.json é o índice de todos os materiais modelo e Skybox
• src : diretório de código -fonte principal
  • Base : classes básicas de utilitário como arquivo, hash, timer, etc.
  • Render : abstração do renderizador, incluir vértice, textura, uniforme, buffer de estrutura, etc.
    • Software : implementação do renderizador de software
    • OpenGL : implementação do renderizador OpenGL
    • Vulkan : implementação do renderizador Vulkan
  • Viewer : Carregamento GLTF (baseado em Assim), Câmera e Controlador, Painel de Config e Gerenciamento de Passos Renderizados
    • Shader/GLSL : Código de shader GLSL, para renderizador OpenGL e Vulkan
    • Shader/Software : Simulação C ++ de Shaders de Vértice e Shaders de Fragmento
• third_party : bibliotecas e ativos externos

Bibliotecas de terceiros

• 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-librarias esdks/vulkanmemoryAllocator

Contribuindo

Se você deseja contribuir para o projeto, poderá enviar solicitações de puxar com correções de bugs, novos recursos ou outras melhorias. Verifique se o seu código está bem documentado e adere aos padrões de codificação do projeto.

Licença

Este código está licenciado sob a licença do MIT (consulte a licença).