feat: IBL 预积分 GPU compute 化 + 环境资产入 Assets 层（动态切换）

CPU 逐像素卷积（venice 4k 阻塞 7.36s）→ 4 个 compute shader 一次性
提交：equirect→cube / irradiance / prefilter×5mip / BRDF LUT。
Cubemap 瘦身为纯资源持有类，生成职责移交 IblGenerator；
环境经 AssetManager 缓存（EnvRef），Renderer::SetEnvironment
动态换绑（RenderPass::OnEnvironmentChanged 广播）。
调试视图 +4：EnvCube / Irradiance / Prefilter / BRDF LUT。

性能前后对比（RTX 5060 Laptop，venice_dawn_1_4k.hdr）：
- 改造前 CPU：7.36 s（主线程阻塞）
- 改造后 GPU：HDR decode 127-134ms + 资源 22-35ms + compute 17-19ms
  ≈ 165-190ms（约 40×）；Neutral 兜底 ~6ms
- 运行中动态切换环境同量级（ms 级 GPU，decode 占大头）

冒烟：两构建目录 0 警告；运行期 0 validation（含两次环境切换 +
调试视图 9-12 轮播自动化验证）。

shaders/ibl_brdf_lut.comp

@@ -0,0 +1,54 @@
+#version 450
+
+// IBL ④：BRDF 积分 LUT（2D，纯数学，与环境内容无关）。
+// (NdotV, roughness) → (F 缩放 A, F 偏置 B)：specular = prefiltered·(F·A + B)。
+// 与环境切换无关，但随生成链一起跑（GPU 亚毫秒级），省去跨环境缓存。
+
+#include "ibl_common.glsl"
+
+layout(local_size_x = 8, local_size_y = 8) in;
+
+layout(set = 0, binding = 0, rg16f) uniform restrict writeonly image2D outLut;
+
+const uint SAMPLES = 128;
+
+void main()
+{
+    ivec2 gid = ivec2(gl_GlobalInvocationID);
+    if (gid.x >= imageSize(outLut).x || gid.y >= imageSize(outLut).y) return;
+
+    vec2 uv = (vec2(gid) + 0.5) / vec2(imageSize(outLut));
+    float nDotV = uv.x;
+    float roughness = uv.y;
+
+    // V 在以 N 为 +Z 的切线空间里（积分只依赖这两角度）
+    vec3 V = vec3(sqrt(1.0 - nDotV * nDotV), 0.0, nDotV);
+    vec3 Nz = vec3(0.0, 0.0, 1.0);
+
+    float a = 0.0, b = 0.0;
+    float k = roughness * roughness * 0.5;   // IBL 版 Smith k
+
+    for (uint i = 0u; i < SAMPLES; ++i) {
+        vec3 H = iblImportanceSampleGGX(iblHammersley(i, SAMPLES), Nz, roughness);
+        vec3 L = normalize(2.0 * dot(V, H) * H - V);
+
+        float lDotN = L.z;
+        float nDotL = max(lDotN, 0.0);
+        float nDotH = max(H.z, 0.0);
+        float vDotH = max(dot(V, H), 0.0);
+        if (nDotL <= 0.0) continue;
+
+        float g = (nDotV / (nDotV * (1.0 - k) + k)) *
+                  (nDotL / (nDotL * (1.0 - k) + k));
+        // 高 roughness 时部分样本 H.z 恰为 0（g 也为 0），0/0 = NaN
+        // 会累进 LUT——分母钳 epsilon（与 CPU 版一致）
+        float gVis = g * vDotH / max(nDotH * nDotV, 1e-6);
+        float fc = 1.0 - vDotH;
+        float f = fc * fc * fc * fc * fc;   // (1-vDotH)⁵
+
+        a += (1.0 - f) * gVis;
+        b += f * gVis;
+    }
+
+    imageStore(outLut, gid, vec4(a / float(SAMPLES), b / float(SAMPLES), 0.0, 1.0));
+}

shaders/ibl_common.glsl

@@ -0,0 +1,60 @@
+// ibl_common：IBL compute 预积分共享数学（与原 CPU 实现逐式对齐）。
+//
+// 被 4 个 .comp 包含（glslc 相对 include）。改造自 Cubemap.cpp 的
+// CPU 积分路径——公式一致保证视觉无回归，可直接对比验证。
+
+#ifndef IBL_COMMON_GLSL
+#define IBL_COMMON_GLSL
+
+const float IBL_PI = 3.14159265358979;
+
+// ---- GL/Vulkan cube 面方向表（与 GL spec 立方体选择表互逆）----
+// (u,v)∈[0,1]（u 向右 v 向下）→ s,t∈[-1,1] → 单位方向
+vec3 iblFaceDir(uint face, float u, float v)
+{
+    float s = u * 2.0 - 1.0;
+    float t = v * 2.0 - 1.0;
+    vec3 dir;
+    if (face == 0u)      dir = vec3( 1.0, -t, -s);   // +X（面片顶行 = +Y）
+    else if (face == 1u) dir = vec3(-1.0, -t,  s);   // -X
+    else if (face == 2u) dir = vec3( s, 1.0,  t);    // +Y
+    else if (face == 3u) dir = vec3( s,-1.0, -t);    // -Y
+    else if (face == 4u) dir = vec3( s, -t, 1.0);    // +Z
+    else                 dir = vec3(-s, -t,-1.0);    // -Z
+    return normalize(dir);   // equirect 查表要求单位方向
+}
+
+// 单位方向 → 等距柱状 uv。行 0 = 天顶（+Y）：v = acos(y)/π，
+// 与 stbi 行序一致；u 经度环绕交给采样器 S = eRepeat 处理接缝
+vec2 iblDirToEquirectUv(vec3 dir)
+{
+    float u = atan(dir.z, dir.x) / (2.0 * IBL_PI) + 0.5;
+    float v = acos(clamp(dir.y, -1.0, 1.0)) / IBL_PI;
+    return vec2(u, v);
+}
+
+// van der Corput 基底反转。硬件位反转指令替代 CPU 手写交换链；
+// 整数值转浮点（不是位型重解读），序列与 CPU 版一致
+vec2 iblHammersley(uint i, uint n)
+{
+    return vec2(float(i) / float(n),
+                float(bitfieldReverse(i)) * 2.3283064365386963e-10);
+}
+
+// GGX NDF 按概率密度取半程向量 H（切线空间 → 世界）
+vec3 iblImportanceSampleGGX(vec2 xi, vec3 N, float roughness)
+{
+    float a = roughness * roughness;
+    float phi = 2.0 * IBL_PI * xi.x;
+    float cosTheta = sqrt((1.0 - xi.y) / (1.0 + (a * a - 1.0) * xi.y));
+    float sinTheta = sqrt(1.0 - cosTheta * cosTheta);
+
+    vec3 H = vec3(sinTheta * cos(phi), sinTheta * sin(phi), cosTheta);
+
+    vec3 up = abs(N.z) > 0.999 ? vec3(1.0, 0.0, 0.0) : vec3(0.0, 1.0, 0.0);
+    vec3 T = normalize(cross(up, N));
+    vec3 B = cross(N, T);
+    return normalize(T * H.x + B * H.y + N * H.z);
+}
+
+#endif // IBL_COMMON_GLSL

shaders/ibl_equirect_to_cube.comp

@@ -0,0 +1,27 @@
+#version 450
+
+// IBL ①：等距柱状 HDR → 环境 cube（6 面重采样）。
+// 替代原 CPU 逐像素 SampleEquirect 双线性查表——GPU 上直接用硬件
+// 线性过滤采样（经度接缝由 S=eRepeat 处理），观感与 CPU 版一致。
+// 输出为 image2DArray（layer = face），图像本体带 CUBE_COMPATIBLE，
+// 采样端另建 eCube view。
+
+#include "ibl_common.glsl"
+
+layout(local_size_x = 8, local_size_y = 8) in;
+
+layout(set = 0, binding = 0) uniform sampler2D equirect;
+layout(set = 0, binding = 1, rgba16f) uniform restrict writeonly image2DArray outCube;
+
+void main()
+{
+    ivec3 gid = ivec3(gl_GlobalInvocationID);
+    ivec2 size = imageSize(outCube).xy;
+    if (gid.x >= size.x || gid.y >= size.y) return;
+
+    vec2 uv = (vec2(gid.xy) + 0.5) / vec2(size);
+    vec3 dir = iblFaceDir(uint(gid.z), uv.x, uv.y);
+    vec3 rgb = texture(equirect, iblDirToEquirectUv(dir)).rgb;
+
+    imageStore(outCube, gid, vec4(rgb, 1.0));
+}

shaders/ibl_irradiance.comp

@@ -0,0 +1,48 @@
+#version 450
+
+// IBL ②：环境 cube → 漫反射辐照度 cube（半球 Lambert 卷积）。
+// E = ∫ L·cosθ·sinθ dθ dφ，切线基 up×N 构造。64×32 = 2048 采样/像素
+// （与 CPU 版同级精度），32² 低频输出上 GPU 耗时可忽略。
+
+#include "ibl_common.glsl"
+
+layout(local_size_x = 8, local_size_y = 8) in;
+
+layout(set = 0, binding = 0) uniform samplerCube env;
+layout(set = 0, binding = 1, rgba16f) uniform restrict writeonly image2DArray outCube;
+
+const int PHI_STEPS = 64;
+const int THETA_STEPS = 32;
+
+void main()
+{
+    ivec3 gid = ivec3(gl_GlobalInvocationID);
+    ivec2 size = imageSize(outCube).xy;
+    if (gid.x >= size.x || gid.y >= size.y) return;
+
+    vec2 uv = (vec2(gid.xy) + 0.5) / vec2(size);
+    vec3 N = iblFaceDir(uint(gid.z), uv.x, uv.y);
+
+    vec3 up = abs(N.y) > 0.999 ? vec3(0.0, 0.0, 1.0) : vec3(0.0, 1.0, 0.0);
+    vec3 T = normalize(cross(up, N));
+    vec3 B = cross(N, T);
+
+    float dPhi = 2.0 * IBL_PI / float(PHI_STEPS);
+    float dTheta = 0.5 * IBL_PI / float(THETA_STEPS);
+
+    vec3 irradiance = vec3(0.0);
+    for (int p = 0; p < PHI_STEPS; ++p) {
+        float phi = (float(p) + 0.5) * dPhi;
+        for (int t = 0; t < THETA_STEPS; ++t) {
+            float theta = (float(t) + 0.5) * dTheta;
+            float sinT = sin(theta);
+            float cosT = cos(theta);
+            vec3 sampleDir = T * (sinT * cos(phi)) +
+                             B * (sinT * sin(phi)) +
+                             N * cosT;
+            irradiance += texture(env, sampleDir).rgb * (cosT * sinT);
+        }
+    }
+
+    imageStore(outCube, gid, vec4(irradiance * (dPhi * dTheta), 1.0));
+}

shaders/ibl_prefilter.comp

@@ -0,0 +1,44 @@
+#version 450
+
+// IBL ③：环境 cube → pre-filtered cube（GGX 重要性采样，split-sum 镜面端）。
+// R(N) ≈ Σ L·NdotL / Σ NdotL。每 mip 一次 dispatch（storage view 必须
+// 单 mip），roughness 经 push constant 传入；256 采样统一（高 roughness
+// 分布更宽，取 CPU 版采样数上限保证收敛）。
+
+#include "ibl_common.glsl"
+
+layout(local_size_x = 8, local_size_y = 8) in;
+
+layout(set = 0, binding = 0) uniform samplerCube env;
+layout(set = 0, binding = 1, rgba16f) uniform restrict writeonly image2DArray outCube;
+
+layout(push_constant) uniform Push {
+    float roughness;
+} pc;
+
+const uint SAMPLES = 256;
+
+void main()
+{
+    ivec3 gid = ivec3(gl_GlobalInvocationID);
+    ivec2 size = imageSize(outCube).xy;
+    if (gid.x >= size.x || gid.y >= size.y) return;
+
+    vec2 uv = (vec2(gid.xy) + 0.5) / vec2(size);
+    vec3 N = iblFaceDir(uint(gid.z), uv.x, uv.y);
+    vec3 V = N;   // split-sum 约定：V 沿 N
+
+    vec3 acc = vec3(0.0);
+    float weight = 0.0;
+    for (uint i = 0u; i < SAMPLES; ++i) {
+        vec3 H = iblImportanceSampleGGX(iblHammersley(i, SAMPLES), N, pc.roughness);
+        vec3 L = normalize(2.0 * dot(V, H) * H - V);
+        float nDotL = max(dot(N, L), 0.0);
+        if (nDotL > 0.0) {
+            acc += texture(env, L).rgb * nDotL;
+            weight += nDotL;
+        }
+    }
+
+    imageStore(outCube, gid, vec4(weight > 0.0 ? acc / weight : vec3(0.0), 1.0));
+}

shaders/tonemap.frag

@@ -20,6 +20,11 @@ layout(set = 0, binding = 4) uniform sampler2D velocityImage;
 layout(set = 0, binding = 5) uniform sampler2D shadowMap0Image;  // D32 深度（r 分量）
 layout(set = 0, binding = 6) uniform sampler2D shadowMap1Image;
 layout(set = 0, binding = 7) uniform sampler2D shadowMap2Image;
+// 环境调试视图源（随环境切换重绑，静态绑定超集）
+layout(set = 0, binding = 8) uniform samplerCube envCubeImage;
+layout(set = 0, binding = 9) uniform samplerCube irradianceImage;
+layout(set = 0, binding = 10) uniform samplerCube prefilterImage;
+layout(set = 0, binding = 11) uniform sampler2D brdfLutImage;
 
 // 与 Passes::DebugView 枚举同步（FullscreenGpu.h）
 const int VIEW_FINAL        = 0;
@@ -31,6 +36,10 @@ const int VIEW_VELOCITY     = 5;
 const int VIEW_SHADOW0      = 6;
 const int VIEW_SHADOW1      = 7;
 const int VIEW_SHADOW2      = 8;
+const int VIEW_ENV_CUBE     = 9;
+const int VIEW_IRRADIANCE   = 10;
+const int VIEW_PREFILTER    = 11;
+const int VIEW_BRDF_LUT     = 12;
 
 // 全屏 pass 通用 push（16B，程序级统一声明，VUID-08878）
 layout(push_constant) uniform PushConstants {
@@ -56,6 +65,19 @@ vec3 depthView(sampler2D depthImage) {
     return vec3(pow(1.0 - d, 2.2));
 }
 
+// 全屏 uv → 球面方向（cube 调试视图的经纬展开：横向经度、纵向极角）
+vec3 latLongDir(vec2 uv) {
+    float phi = (uv.x * 2.0 - 1.0) * 3.14159265358979;     // -π..π 经度
+    float theta = (1.0 - uv.y) * 3.14159265358979;         // 0..π 极角（顶=天顶）
+    return vec3(sin(theta) * cos(phi), cos(theta), sin(theta) * sin(phi));
+}
+
+// cube 视图统一走 tonemap（HDR 域，观感与场景一致）；
+// prefilter 纵向映射 mip 链（上锐下糙，直观验证 roughness 分级）
+vec3 cubeView(samplerCube cube, float lod) {
+    return tonemap(textureLod(cube, latLongDir(fragUV), lod).rgb);
+}
+
 void main() {
     int view = int(pc.debugView + 0.5);
 
@@ -81,6 +103,15 @@ void main() {
         case VIEW_SHADOW0:   outColor = vec4(depthView(shadowMap0Image), 1.0); return;
         case VIEW_SHADOW1:   outColor = vec4(depthView(shadowMap1Image), 1.0); return;
         case VIEW_SHADOW2:   outColor = vec4(depthView(shadowMap2Image), 1.0); return;
+        case VIEW_ENV_CUBE:    outColor = vec4(cubeView(envCubeImage, 0.0), 1.0); return;
+        case VIEW_IRRADIANCE:  outColor = vec4(cubeView(irradianceImage, 0.0), 1.0); return;
+        case VIEW_PREFILTER:   outColor = vec4(cubeView(prefilterImage, fragUV.y * 4.0), 1.0); return;
+        case VIEW_BRDF_LUT: {
+            // LUT 是 (F 缩放, F 偏置) 双通道，R/G 直读可视化
+            vec2 ab = texture(brdfLutImage, fragUV).rg;
+            outColor = vec4(ab, 0.0, 1.0);
+            return;
+        }
         }
     }