188 lines
8.4 KiB
C++
188 lines
8.4 KiB
C++
//
|
||
// Created by atdunbg on 2026/9/20.
|
||
//
|
||
// Renderer：渲染门面 + 渲染侧组合根。
|
||
//
|
||
// 分工（对照 UE/Unity 的渲染架构）：
|
||
// Renderer —— 装配模块、声明 RG 资源、注册 pass 对象、
|
||
// 每帧编排（翻译场景 → 写 buffer → 驱动 RG → 提交呈现）。
|
||
// 不理解场景细节，不含 pass 实现。
|
||
// SceneRenderer —— 场景 → FrameSceneData 的翻译层（相机/灯光/剔除，
|
||
// 对应 UE FSceneRenderer / Unity CullingResults）。
|
||
// Passes::* —— 各 pass 的声明与录制（对应 Unity ScriptableRenderPass）。
|
||
// 新增效果 = 新增 pass 类 + BuildGraph 注册一行。
|
||
//
|
||
// 对外只暴露两个入口：Render(Scene&, Assets&) 和给 App 层调参的访问器。
|
||
//
|
||
|
||
#ifndef HELLOVULKAN_RENDERER_H
|
||
#define HELLOVULKAN_RENDERER_H
|
||
|
||
#pragma once
|
||
|
||
#include <Engine/Core/Types.h>
|
||
#include <Engine/Core/FrameContext.h>
|
||
#include <Engine/Renderer/SceneTypes.h>
|
||
#include <Engine/RenderGraph/RenderGraph.h>
|
||
#include <vulkan/vulkan.hpp>
|
||
#include <array>
|
||
#include <vector>
|
||
|
||
namespace Engine {
|
||
|
||
class Window;
|
||
class Device;
|
||
class MemoryAllocator;
|
||
class DescriptorManager;
|
||
class ShaderManager;
|
||
class Swapchain;
|
||
class SyncManager;
|
||
class CommandManager;
|
||
class UniformBuffer;
|
||
class SceneRenderer;
|
||
class VulkanAssetUploader;
|
||
class Cubemap;
|
||
class IblGenerator;
|
||
class ImGuiLayer;
|
||
class TracyGpuProfiler;
|
||
|
||
namespace ECS { class Scene; }
|
||
namespace Assets { class AssetManager; class IAssetUploader; }
|
||
namespace Passes { class RenderPass; class SceneGpu; class FullscreenGpu; class PostProcessParams; }
|
||
|
||
class Renderer {
|
||
public:
|
||
explicit Renderer(Window& window);
|
||
~Renderer();
|
||
|
||
Renderer(const Renderer&) = delete;
|
||
Renderer& operator=(const Renderer&) = delete;
|
||
|
||
void Render(ECS::Scene& scene, Assets::AssetManager& assets);
|
||
|
||
// ---- 组合根（Application）装配其他模块时需要的访问器 ----
|
||
Device& GetDevice() const { return *m_Device; }
|
||
MemoryAllocator& GetAllocator() const { return *m_Allocator; }
|
||
DescriptorManager& GetDescriptorManager() const { return *m_DescriptorManager; }
|
||
vk::DescriptorSetLayout GetTextureSetLayout() const; // 实现在 cpp（SceneGpu 成员）
|
||
vk::Format GetSwapchainFormat() const;
|
||
u32 GetSwapchainImageCount() const;
|
||
// 资产上传服务（渲染层对资产层提供的 IAssetUploader 实现）
|
||
Assets::IAssetUploader& GetAssetUploader() const;
|
||
|
||
// 可选叠加层（ImGui）：不设置则 RG 里的 ImGui pass 为空转。
|
||
// 生命周期：层必须先于 Renderer 析构（Application 成员序保证）。
|
||
void SetImGuiLayer(ImGuiLayer* layer) { m_ImGuiLayer = layer; }
|
||
|
||
// ---- 后处理参数（ImGui 可调，转发到 pass 共享的 PostProcessParams）----
|
||
f32 GetExposure() const;
|
||
void SetExposure(f32 e);
|
||
bool GetUseACES() const;
|
||
void SetUseACES(bool b);
|
||
f32 GetBloomThreshold() const;
|
||
void SetBloomThreshold(f32 v);
|
||
f32 GetBloomStrength() const;
|
||
void SetBloomStrength(f32 v);
|
||
|
||
// ---- 特性开关 / 调试视图（转发到 SceneRenderer，每帧落
|
||
// FrameSceneData 契约，pass 只读；ImGui 直接对接）----
|
||
bool GetShadowsEnabled() const;
|
||
void SetShadowsEnabled(bool b);
|
||
bool GetTAAEnabled() const;
|
||
void SetTAAEnabled(bool b);
|
||
bool GetBloomEnabled() const;
|
||
void SetBloomEnabled(bool b);
|
||
bool GetLodEnabled() const;
|
||
void SetLodEnabled(bool b); // 关 = 全部强制 LOD0
|
||
int GetDebugView() const;
|
||
void SetDebugView(int v); // Passes::DebugView 枚举值
|
||
// 调试视图名表（下标 = DebugView 枚举值，ImGui combo 直接枚举）
|
||
const std::vector<const char*>& GetDebugViewNames() const;
|
||
|
||
// ---- 动态环境切换（资产归 Assets 层，Renderer 只消费）----
|
||
// env 传 AssetManager::GetEnvironment(ref) 的指针；nullptr 回中性兜底。
|
||
// 内部 waitIdle 后统一换绑（引用环境描述符的 pass 全部同步）；
|
||
// compute 预积分已把生成成本压到毫秒级，waitIdle 尾巴 ≈ 单帧
|
||
void SetEnvironment(const Cubemap* env);
|
||
|
||
// pass 级 GPU 耗时（最近完成帧，毫秒；与 GetPassGpuMs 下标对应）
|
||
const std::vector<std::string>& GetPassNames() const { return m_PassNames; }
|
||
const std::vector<f32>& GetPassGpuMs() const { return m_PassGpuMs; }
|
||
|
||
// 双视图剔除后的实例数（遥测）
|
||
u32 GetMainInstanceCount() const;
|
||
u32 GetShadowInstanceCount() const;
|
||
bool GetInstancesTruncated() const; // 实例预算溢出（遥测红字）
|
||
f32 GetCollectMs() const; // CPU 收集+剔除段耗时
|
||
|
||
// 垂直同步开关（present mode 切换会重建 swapchain），
|
||
// 只应在帧 UI 构建段调用（Render 之前）
|
||
void SetVSync(bool vsync);
|
||
private:
|
||
void BuildGraph(); // 声明 RG 资源 + 注册 pass 对象
|
||
void HandleResize();
|
||
void ReadGpuTimes(u32 frameSlot);
|
||
|
||
Window& m_Window;
|
||
|
||
// ---- 底层模块（析构序：后声明者先析构；引用他人者先析构）----
|
||
Scope<Device> m_Device;
|
||
Scope<MemoryAllocator> m_Allocator;
|
||
Scope<DescriptorManager> m_DescriptorManager;
|
||
Scope<ShaderManager> m_ShaderManager;
|
||
Scope<UniformBuffer> m_UniformBuffer; // per-slot UBO ring
|
||
Scope<UniformBuffer> m_ObjectBuffer; // GPUDriven 实例矩阵 ring（SSBO）
|
||
Scope<UniformBuffer> m_PrevObjectBuffer; // 上一帧实例矩阵 ring（TAA velocity）
|
||
Scope<Passes::SceneGpu> m_SceneGpu; // 场景类 pass 共享装配
|
||
Scope<Passes::FullscreenGpu> m_FullscreenGpu; // 全屏 pass 共享装配
|
||
// 环境预积分生成端（compute 链），先于 m_Environment/m_Passes 构造
|
||
Scope<IblGenerator> m_Ibl;
|
||
// 中性兜底环境（IBL 四件套）：Application 未加载/加载失败时保底；
|
||
// 声明在 m_Passes 之前 → 析构晚于 pass（引用安全）
|
||
Scope<Cubemap> m_Environment;
|
||
Scope<Swapchain> m_Swapchain;
|
||
Scope<SyncManager> m_SyncManager;
|
||
Scope<CommandManager> m_CommandManager;
|
||
Scope<SceneRenderer> m_SceneRenderer; // 场景翻译层（先于 pass 构造）
|
||
Scope<RG::RenderGraph> m_RenderGraph;
|
||
Scope<VulkanAssetUploader> m_AssetUploader;
|
||
|
||
// pass 对象（注册序；执行序由 RG 拓扑排序决定）
|
||
std::vector<Scope<Passes::RenderPass>> m_Passes;
|
||
|
||
// ---- RenderGraph 资源句柄 ----
|
||
RG::TextureHandle m_Backbuffer{};
|
||
RG::TextureHandle m_Depth{};
|
||
std::array<RG::TextureHandle, kMaxCascades> m_ShadowMaps{}; // CSM 级联
|
||
RG::TextureHandle m_HDRColor{}; // Forward 输出（线性 HDR），TAA 归一
|
||
RG::TextureHandle m_Velocity{}; // Forward 输出（clip 空间运动向量）
|
||
RG::TextureHandle m_TAAColor{}; // TAA 累积输出（自引用历史），后处理源
|
||
RG::TextureHandle m_BloomA{}; // 半分辨率：提取 + 垂直模糊结果
|
||
RG::TextureHandle m_BloomB{}; // 半分辨率：水平模糊中间结果
|
||
RG::TextureHandle m_TemporalDiff{}; // 半分辨率：帧历史差异（调试）
|
||
|
||
// pass 共享的可调参数（Renderer 持有，App 层访问器转发）
|
||
Scope<Passes::PostProcessParams> m_PostParams;
|
||
|
||
// 可选叠加层（不拥有；Application 持有）
|
||
ImGuiLayer* m_ImGuiLayer = nullptr;
|
||
|
||
// GPU timestamp（pass 级耗时，ImGui 可读）
|
||
vk::QueryPool m_QueryPool;
|
||
u32 m_QueriesPerFrame = 0; // 每帧槽位的查询数 = pass 数 × 2
|
||
f32 m_TimestampPeriod = 1.0f; // ns/tick（设备属性缓存）
|
||
std::vector<std::string> m_PassNames; // 执行序 pass 名
|
||
std::vector<f32> m_PassGpuMs; // 最近一帧各 pass 耗时
|
||
bool m_TimesPrimed[2] = {false, false}; // 每槽位首帧跳过读取
|
||
|
||
// Tracy GPU 时间线（pass zone；TRACY_ENABLE 关闭时空实现）
|
||
Scope<TracyGpuProfiler> m_TracyProfiler;
|
||
|
||
vk::Extent2D m_Extent{};
|
||
u32 m_CurrentFrame = 0;
|
||
};
|
||
|
||
} // namespace Engine
|
||
|
||
#endif //HELLOVULKAN_RENDERER_H
|