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File metadata and controls

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架构介绍

Sparks Renderer 包含以下几个主要模块：

  • renderer：渲染器核心模块，包含渲染器的管线创建、渲染过程等。
    • scene：场景模块，由 Renderer 创建，包含场景内容的定义。
  • asset manager：资源管理模块，包含资源的加载、管理、释放等。
  • app：应用模块，包含应用的初始化、主循环、用户界面等。

Renderer (渲染器核心)

渲染器核心模块代码位于 code/sparks/renderer 目录下

Renderer 类包含了所有渲染管线的创建、渲染过程的实现等，其中着色器部分包含了渲染算法的主要实现，为整个渲染器的重中之重。

Shaders (着色器)

着色器代码位于 code/sparks/renderer/shaders 目录下，包含以下几个主要着色器：

  • raytracing.rgen：光线追踪着色器主文件，包含了光线追踪着色器的入口。
  • raytracing.rchit：光线追踪着色器的击中着色器，当硬件光追 TraceRay 函数调用击中物体时，会调用此着色器返回击中物体的信息，一般不需要修改。
  • raytracing.rmiss：光线追踪着色器的未击中着色器，当硬件光追 TraceRay 函数没有击中物体时，会调用此着色器返回未击中情况下的信息，一般不需要修改。
  • entity_pass.frag/vert & envmap_pass.frag/vert： 用于预览场景的着色器。不影响渲染结果，不需要修改。
  • *.glsl：其他辅助着色器文件，包含了一些辅助函数、结构体定义等。通过 #include 引入到其他着色器中。

整个硬件光追的管线大致执行流程如下：

  1. 光线生成着色器 (raytracing.rgen) 首先根据屏幕像素位置生成初始光线。
  2. 通过 TraceRay 函数追踪光线，调用击中着色器 (raytracing.rchit) 或未击中着色器 (raytracing.rmiss) 返回击中或未击中的信息。
  3. 在光线生成着色器中根据击中或未击中的信息计算最终像素颜色。（在一些常见的装追管线中，这一步也可能在击中着色器中完成，但为了保证核心算法的完整性，我们将这一步放在光线生成着色器中完成）

建议：从 raytracing.rgen 着手，逐步阅读其他着色器文件，了解整个硬件光追的执行流程。

重要提醒：在本项目的构建中，着色器文件会在编译阶段被嵌入生成的二进制文件，目前 CMake 的配置文件存在问题导致所有的被引用着色器文件 *.glsl 的修改不会触发重新编译，需要手动修改一下你希望更新的主要着色器文件，然后重新编译才能让 *.glsl 中的修改生效，如插入或删除一个没有用的空格或回车。

Asset Manager (资源管理)

资源管理模块代码位于 code/sparks/asset_manager 目录下，包含了资源的加载、管理、释放等。

同时，CPU 端的资源类位于 code/sparks/assets 目录下，包含了一些基础的加载硬盘资源的内容。在导入资源时，需要先加载资源到 CPU 端，然后再将资源上传到 GPU 端。

Mesh 类

Mesh 类是 CPU 端的三角网格资源类，包含了网格的顶点、索引等信息。

  • LoadObjFile 函数：从硬盘加载一个 obj 文件。
  • StoreObjFile 函数：将一个 Mesh 以 obj 格式存储到硬盘。

Texture 类

Texture 类是 CPU 端的纹理资源类，包含了纹理的像素数据、尺寸等信息。

  • LoadFromFile 函数：从硬盘加载一个纹理文件。
  • StoreToFile 函数：将一个 Texture 以 png 格式存储到硬盘。

LoadMesh 函数

这是一个 AssetManager 类的成员函数，用于将一个 Mesh 从 CPU 端上传到 GPU 端。返回一个 Mesh ID，用于在场景中引用这个 Mesh。

LoadTexture

这是一个 AssetManager 类的成员函数，用于将一个 Texture 从 CPU 端上传到 GPU 端。返回一个 Texture ID，用于在场景中引用这个 Texture。

Scene (场景)

场景文件位于 code/sparks/scene 目录下，包含了场景内容的定义。

两个创建样例场景的函数位于 code/sparks/app/built_in_scenes.h 文件中。可以用于参考如何创建一个场景。

场景内容包括：

  • Entity：实体，用于定义一个场景中可被渲染的物体。
  • Envmap：环境贴图，用于环境光照。
  • Camera：相机，用于定义渲染的视角。

主要涉及的函数有：

  • CreateEntity 函数：创建一个 Entity。
  • SetEntityMesh 函数：设置 Entity 的 Mesh。通过 Mesh ID 引用 AssetManager 中的 Mesh。
  • SetEntityMaterial 函数：设置 Entity 的 Material。
  • SetEntityTransform 函数：设置 Entity 的 Transform。
  • SetEntityAlbedoTexture 函数：设置 Entity 的 Albedo 纹理。（用于决定物体基础颜色）
  • SetEntityAlbedoDetailTexture 函数：设置 Entity 的 Albedo 细节纹理。（用于决定物体基础颜色的细节）
  • SetEntityDetailScaleOffset 函数：设置 Entity 的细节纹理的缩放和偏移。
  • SetEnvmapSettings 函数：设置环境贴图。
  • SetUpdateCallback 函数：设置场景更新回调函数。用于定义场景中物体的运动。

所有 Set 类函数都拥有对应的 Get 函数，用于获取对应已设置的信息。