atdunbg
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- HitProxy 拾取：RG 管线渲染实体 id → host readback，点击帧 PickEntity 精确命中；拾取按视觉几何（Model 联合包围球射线求交）， 与 Collider 解耦（UE/Unity 编辑器语义），命中打印实体名+碰撞体参数 - 选中描边（UE 语义）：SelectionMask pass（R8Unorm 完整投影轮廓， 无深度测试透墙可见）→ Outline pass（边缘检测 + alpha 叠加， 必须注册在 Tonemap 后）；edgeCut 贴视口边缘；widthPx=6 可调 - shader object 实证修复：VUID-08879 同程序 set layouts 超集一致、 VUID-10065 push block 4×float 平铺、新 pass 析构销毁 VkShaderEXT - RG：SideEffect() 保活"产出无 RG 内消费者"的 pass 链 - Editor：层次面板点击选中、Inspector 姿态编辑、Stats 面板拾取信息 - 相机 Update 改 const（姿态写入 Transform 引用，Camera 本身无状态变更）
267 lines
13 KiB
C++
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// Created by atdunbg on 2026/9/20.
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// Renderer：渲染门面 + 渲染侧组合根。
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// 分工（对照 UE/Unity 的渲染架构）：
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// Renderer —— 装配模块、声明 RG 资源、注册 pass 对象、
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// 每帧编排（翻译场景 → 写 buffer → 驱动 RG → 提交呈现）。
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// 不理解场景细节，不含 pass 实现。
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// SceneRenderer —— 场景 → FrameSceneData 的翻译层（相机/灯光/剔除，
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// 对应 UE FSceneRenderer / Unity CullingResults）。
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// Passes::* —— 各 pass 的声明与录制（对应 Unity ScriptableRenderPass）。
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// 新增效果 = 新增 pass 类 + BuildGraph 注册一行。
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// 对外只暴露两个入口：Render(Scene&, Assets&) 和给 App 层调参的访问器。
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#ifndef HELLOVULKAN_RENDERER_H
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#define HELLOVULKAN_RENDERER_H
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#pragma once
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#include <Engine/Core/Types.h>
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#include <Engine/Core/FrameContext.h>
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#include <Engine/Renderer/SceneTypes.h>
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#include <Engine/RenderGraph/RenderGraph.h>
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#include <vulkan/vulkan.hpp>
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#include <array>
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#include <optional>
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#include <vector>
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namespace Engine {
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class Window;
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class Device;
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class MemoryAllocator;
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class DescriptorManager;
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class ShaderManager;
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class Swapchain;
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class SyncManager;
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class CommandManager;
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class UniformBuffer;
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class SceneRenderer;
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class VulkanAssetUploader;
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class Cubemap;
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class IblGenerator;
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class ImGuiLayer;
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class TracyGpuProfiler;
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struct PhysicsDebugFrame; // PhysicsDebugTypes.h（物理调试图元契约）
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namespace ECS { class Scene; }
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namespace Assets { class AssetManager; class IAssetUploader; }
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namespace Passes {
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class RenderPass; class SceneGpu; class FullscreenGpu;
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class PostProcessParams; class PhysicsDebugPass; class HitProxyPass;
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}
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class Renderer {
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public:
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explicit Renderer(Window& window);
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~Renderer();
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Renderer(const Renderer&) = delete;
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Renderer& operator=(const Renderer&) = delete;
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void Render(ECS::Scene& scene, Assets::AssetManager& assets, f32 dt);
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// ---- 组合根（Application）装配其他模块时需要的访问器 ----
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Device& GetDevice() const { return *m_Device; }
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MemoryAllocator& GetAllocator() const { return *m_Allocator; }
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DescriptorManager& GetDescriptorManager() const { return *m_DescriptorManager; }
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vk::DescriptorSetLayout GetTextureSetLayout() const; // 实现在 cpp（SceneGpu 成员）
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vk::Format GetSwapchainFormat() const;
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u32 GetSwapchainImageCount() const;
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// 资产上传服务（渲染层对资产层提供的 IAssetUploader 实现）
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Assets::IAssetUploader& GetAssetUploader() const;
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// 可选叠加层（ImGui）：不设置则 RG 里的 ImGui pass 为空转。
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// 生命周期：层必须先于 Renderer 析构（Application 成员序保证）。
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void SetImGuiLayer(ImGuiLayer* layer)
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{
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m_ImGuiLayer = layer;
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if (layer) RefreshSceneTextures(); // 后端就绪：注册场景纹理
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}
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// 物理调试数据源（PhysicsWorld 每帧收集的图元缓冲；不拥有）。
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// Application 装配时注入；nullptr = 无物理调试
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void SetPhysicsDebugSource(const PhysicsDebugFrame* src)
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{
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m_PhysicsDebug = src;
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}
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// ---- 场景显示纹理（tonemap 输出，ImGui::Image 可采样显示）----
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// 按 m_CurrentFrame 取当帧槽位的描述符（UI 构建段与紧随的
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// Render 同槽位）。无 ImGui 层时返回 nullptr
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void* GetSceneTexture() const;
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// 渲染分辨率（PresentTarget 尺寸，等比适配用）
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vk::Extent2D GetRenderExtent() const { return m_Extent; }
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// ---- 后处理参数（ImGui 可调，转发到 pass 共享的 PostProcessParams）----
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f32 GetExposure() const;
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void SetExposure(f32 e);
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bool GetUseACES() const;
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void SetUseACES(bool b);
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f32 GetBloomThreshold() const;
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void SetBloomThreshold(f32 v);
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f32 GetBloomStrength() const;
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void SetBloomStrength(f32 v);
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// ---- 特性开关 / 调试视图（转发到 SceneRenderer，每帧落
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// FrameSceneData 契约，pass 只读；ImGui 直接对接）----
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bool GetShadowsEnabled() const;
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void SetShadowsEnabled(bool b);
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bool GetTAAEnabled() const;
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void SetTAAEnabled(bool b);
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bool GetBloomEnabled() const;
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void SetBloomEnabled(bool b);
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bool GetLodEnabled() const;
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void SetLodEnabled(bool b); // 关 = 全部强制 LOD0
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int GetDebugView() const;
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void SetDebugView(int v); // Passes::DebugView 枚举值
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// 调试视图名表（下标 = DebugView 枚举值，ImGui combo 直接枚举）
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const std::vector<const char*>& GetDebugViewNames() const;
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// ---- 动态环境切换（资产归 Assets 层，Renderer 只消费）----
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// env 传 AssetManager::GetEnvironment(ref) 的指针；nullptr 回中性兜底。
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// 内部 waitIdle 后统一换绑（引用环境描述符的 pass 全部同步）；
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// compute 预积分已把生成成本压到毫秒级，waitIdle 尾巴 ≈ 单帧
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void SetEnvironment(const Cubemap* env);
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// pass 级 GPU 耗时（最近完成帧，毫秒；与 GetPassGpuMs 下标对应）
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const std::vector<std::string>& GetPassNames() const { return m_PassNames; }
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const std::vector<f32>& GetPassGpuMs() const { return m_PassGpuMs; }
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// 双视图剔除后的实例数（遥测）
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u32 GetMainInstanceCount() const;
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u32 GetShadowInstanceCount() const;
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bool GetInstancesTruncated() const; // 实例预算溢出（遥测红字）
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f32 GetCollectMs() const; // CPU 收集+剔除段耗时
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// ---- 显示模式（Editor 视口 ↔ 全屏直出；帧首同步生效）----
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int GetDisplayMode() const { return m_DesiredDisplayMode; }
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void SetDisplayMode(int mode); // cpp 内定义（SceneRenderer 前置声明）
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// 当帧场景数据（只读直通）。CPU 消费如视口拾取：反投影矩阵必须
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// 与渲染同一台相机同一投影（含 [0,1] 深度语义），禁止自行重算
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const FrameSceneData& GetFrameSceneData() const; // cpp 内定义
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// Editor 视口的期望渲染尺寸（像素；UI 面板每帧上报，帧首统一生效）
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void SetViewportSize(u32 w, u32 h)
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{
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m_DesiredViewport = vk::Extent2D{w, h};
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}
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// ---- Editor 视口拾取（UE 式 GPU HitProxy：id pass + 点击 readback）----
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// UI 段点击时调用：下一帧 HitProxy 渲染 + 请求像素拷贝（Vulkan
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// NDC，y 向下，与渲染同构）
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void RequestPick(const glm::vec2& ndc);
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// UI 段轮询：拷贝结果就绪则取走（一次性；nullopt = 暂无结果）。
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// 返回 kPickMiss = 未命中（天空/空隙），有效值 = 实体位模式。
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// 内部 waitIdle 保证提交完成（点击低频，单帧 hitch 不可感知）
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std::optional<u32> TakePickResult();
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// ---- Editor 选中描边（UE 编辑器选中轮廓）----
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// UI 段选中变化时调用（bits = 实体位模式，0 = 清选中）；
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// 下一帧 SelectionMask 只画该实体，Outline 在其轮廓叠加描边色
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void SetSelectedEntity(u32 entityBits);
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// 垂直同步开关（present mode 切换会重建 swapchain），
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// 只应在帧 UI 构建段调用（Render 之前）
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void SetVSync(bool vsync) { m_DesiredVSync = vsync; } // 帧首同步生效
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// 帧首同步：窗口 resize / 视口尺寸 / 显示模式 / vsync 意图统一在
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// UI 构建之前落定（waitIdle → 重编译 → 重绑描述符）。必须先于
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// UI 构建段调用：本帧 draw data 引用的描述符与物理资源由此保证
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// 全程新鲜（resize 中途换描述符会绑出已销毁句柄）
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void BeginFrameSync();
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private:
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void BuildGraph(); // 声明 RG 资源 + 注册 pass 对象
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void HandleResize(bool recreateSwapchain);
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void ReadGpuTimes(u32 frameSlot);
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void RefreshSceneTextures(); // 物理 view → ImGui 描述符（重建后刷新）
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// 期望渲染分辨率：Editor 视口 = 面板尺寸（未上报时回退 swapchain）；
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// Direct = swapchain 尺寸
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vk::Extent2D DesiredRenderExtent() const;
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Window& m_Window;
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// ---- 底层模块（析构序：后声明者先析构；引用他人者先析构）----
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Scope<Device> m_Device;
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Scope<MemoryAllocator> m_Allocator;
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Scope<DescriptorManager> m_DescriptorManager;
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Scope<ShaderManager> m_ShaderManager;
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Scope<UniformBuffer> m_UniformBuffer; // per-slot UBO ring
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Scope<UniformBuffer> m_ObjectBuffer; // GPUDriven 实例矩阵 ring（SSBO）
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Scope<UniformBuffer> m_PrevObjectBuffer; // 上一帧实例矩阵 ring（TAA velocity）
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Scope<UniformBuffer> m_SkinOffsetBuffer; // 实例→palette 基址 ring（SSBO，与实例序平行）
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Scope<UniformBuffer> m_SkinPaletteBuffer; // 骨骼蒙皮矩阵 palette ring（SSBO，帧首 bump）
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Scope<UniformBuffer> m_EntityIdBuffer; // 实例→实体位模式 ring（SSBO，HitProxy 拾取）
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Scope<Passes::SceneGpu> m_SceneGpu; // 场景类 pass 共享装配
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Scope<Passes::FullscreenGpu> m_FullscreenGpu; // 全屏 pass 共享装配
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// 物理调试图元 ring VB（eVertexBuffer；per-slot fence 语义复用
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// UniformBuffer——PhysicsDebugPass::PrepareFrame 上传，pass 内绑定）
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Scope<UniformBuffer> m_PhysicsLineVB;
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Scope<UniformBuffer> m_PhysicsTriVB;
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// 环境预积分生成端（compute 链），先于 m_Environment/m_Passes 构造
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Scope<IblGenerator> m_Ibl;
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// 中性兜底环境（IBL 四件套）：Application 未加载/加载失败时保底；
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// 声明在 m_Passes 之前 → 析构晚于 pass（引用安全）
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Scope<Cubemap> m_Environment;
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Scope<Swapchain> m_Swapchain;
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Scope<SyncManager> m_SyncManager;
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Scope<CommandManager> m_CommandManager;
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Scope<SceneRenderer> m_SceneRenderer; // 场景翻译层（先于 pass 构造）
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Scope<RG::RenderGraph> m_RenderGraph;
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Scope<VulkanAssetUploader> m_AssetUploader;
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// pass 对象（注册序；执行序由 RG 拓扑排序决定）
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std::vector<Scope<Passes::RenderPass>> m_Passes;
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// ---- RenderGraph 资源句柄 ----
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RG::TextureHandle m_Backbuffer{};
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RG::TextureHandle m_PresentTarget{}; // tonemap 输出（offscreen，ImGui 采样）
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RG::TextureHandle m_Depth{};
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std::array<RG::TextureHandle, kMaxCascades> m_ShadowMaps{}; // CSM 级联
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RG::TextureHandle m_HDRColor{}; // Forward 输出（线性 HDR），TAA 归一
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RG::TextureHandle m_Velocity{}; // Forward 输出（clip 空间运动向量）
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RG::TextureHandle m_HitProxyId{}; // 拾取 id 目标（R32Uint，片元写实体位模式）
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RG::TextureHandle m_SelectionMask{}; // 选中描边 mask（R8Unorm，选中像素=1）
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RG::TextureHandle m_TAAColor{}; // TAA 累积输出（自引用历史），后处理源
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RG::TextureHandle m_BloomA{}; // 半分辨率：提取 + 垂直模糊结果
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RG::TextureHandle m_BloomB{}; // 半分辨率：水平模糊中间结果
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RG::TextureHandle m_TemporalDiff{}; // 半分辨率：帧历史差异（调试）
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// pass 共享的可调参数（Renderer 持有，App 层访问器转发）
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Scope<Passes::PostProcessParams> m_PostParams;
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// 可选叠加层（不拥有；Application 持有）
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ImGuiLayer* m_ImGuiLayer = nullptr;
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// 物理调试（非拥有指针：pass 在 m_Passes 内，数据源由 Application 注入）
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Passes::PhysicsDebugPass* m_PhysicsDebugPass = nullptr;
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const PhysicsDebugFrame* m_PhysicsDebug = nullptr;
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// HitProxy 拾取（非拥有指针：pass 在 m_Passes 内）
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Passes::HitProxyPass* m_HitProxyPass = nullptr;
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// GPU timestamp（pass 级耗时，ImGui 可读）
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vk::QueryPool m_QueryPool;
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u32 m_QueriesPerFrame = 0; // 每帧槽位的查询数 = pass 数 × 2
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f32 m_TimestampPeriod = 1.0f; // ns/tick（设备属性缓存）
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std::vector<std::string> m_PassNames; // 执行序 pass 名
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std::vector<f32> m_PassGpuMs; // 最近一帧各 pass 耗时
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bool m_TimesPrimed[2] = {false, false}; // 每槽位首帧跳过读取
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// Tracy GPU 时间线（pass zone；TRACY_ENABLE 关闭时空实现）
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Scope<TracyGpuProfiler> m_TracyProfiler;
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vk::Extent2D m_Extent{};
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u32 m_CurrentFrame = 0;
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// ---- 帧首同步的意图缓冲（UI 段写入，下一帧帧首落定）----
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int m_DesiredDisplayMode = kDisplayDirect; // 默认直接渲染, 视口渲染需要手动指定一下
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vk::Extent2D m_DesiredViewport{}; // Editor 视口渲染分辨率（面板上报）
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bool m_DesiredVSync = true;
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};
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} // namespace Engine
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#endif //HELLOVULKAN_RENDERER_H
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