atdunbg
cc837bc605
- .animctrl state machine asset (params/transitions/blend trees, 1D+2D directional blending) with Unity Animator-style editor panel: state list, transitions, params, directional pad preview driving live CrossFade on the selected entity - Split animation evaluation out of SceneRenderer into AnimationSystem/AnimationEvaluator; skin palettes with rest-pose fallback and blend-weight epsilon filtering - MaterialAsset (.material) with reload-safe preview tile pool (DropMaterial clears dirty refs before instance destruction) - EditorGizmoPass skeleton wires + viewport joint overlay; camera projection rework (baked Vulkan Y-flip, ortho support) - Editor/game build split via HELLOVULKAN_EDITOR option
298 lines
15 KiB
C++
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C++
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// Created by atdunbg on 2026/9/21.
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#ifndef HELLOVULKAN_MODEL_H
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#define HELLOVULKAN_MODEL_H
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#pragma once
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#include <Engine/Core/Types.h>
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#include <Engine/Renderer/Material.h>
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#include <Engine/Renderer/Mesh.h>
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#include <glm/gtc/quaternion.hpp>
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#include <vulkan/vulkan.hpp>
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#include <assimp/matrix4x4.h> // 默认参数需完整类型（烘焙节点变换用）
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#include <algorithm>
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#include <array>
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#include <filesystem>
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#include <string>
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#include <unordered_map>
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#include <vector>
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struct aiNode;
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struct aiMesh;
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struct aiScene;
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namespace Engine
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{
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class Device;
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class MemoryAllocator;
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class DescriptorManager;
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class Texture;
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class Material;
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// ---- CPU 解析产物（异步加载的跨线程交棒数据）----
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// 纯数据：几何 + 材质槽位引用（路径 + 因子），无任何 GPU 资源。
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// worker 线程产出（ParseFromDisk），主线程消费（FromParsed）。
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struct ParsedMesh {
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std::vector<Vertex> vertices;
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// LOD 链（[0] = 原始索引，越往后越简）：解析期 meshopt_simplify
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// 生成（worker 线程），消费端共享顶点只换索引
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std::vector<std::vector<u32>> lods;
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std::array<std::string, Material::kSlotCount> texPaths;
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MaterialParams params;
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bool transparent = false; // glTF alphaMode=BLEND（透明绘制队列）
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bool skinned = false; // 有骨骼（渲染走 palette 蒙皮）
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std::string name; // UI 名字：材质名（AI_MATKEY_NAME）优先，
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// 回退 aiMesh mName（可空 → UI 回退 Slot N）
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// 蒙皮 mesh 专属：绑定姿态渲染空间的位置副本（palette(bind) 按
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// 顶点权重混合，与 shader 同式）。非空 = Mesh 的物理数据源与
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// 包围球改用它——FBX 单位换算折在骨骼链上（bind palette ≠ I），
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// 直接用原始顶点会让物理凸包大一个数量级（M1911 实测 10×）
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std::vector<glm::vec3> cpuPositions;
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};
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// 内建材质源信息快照（per-mesh，与 GetMeshes() 下标对齐）。
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// 只读语义：这是"模型固有材质"的权威描述——编辑器用它展示内建
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// 材质并生成覆盖材质快照（Create Override），**永不回写**：
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// 内建材质属于模型资产，原地修改会波及所有引用该模型的实体。
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// 可编辑材质走 MaterialAsset（.material 文件）+ 实体级覆盖表
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struct MeshMaterialInfo {
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std::string name; // UI 名字：材质名优先，回退 mesh 名（空 → Slot N）
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std::array<std::string, Material::kSlotCount> texPaths;
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MaterialParams params;
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bool transparent = false;
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};
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// ---- 骨骼动画数据（assimp aiNode/aiAnimation/aiBone 的引擎侧镜像）----
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// 关键帧（time 单位 = clip 原生 tick，运行时按 tps 换算秒）
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struct PosKey { f32 time; glm::vec3 value; };
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struct RotKey { f32 time; glm::quat value; };
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struct SclKey { f32 time; glm::vec3 value; };
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// 一条节点动画轨道：作用于 node 表中下标为 nodeIdx 的节点；
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// 无轨道的分量运行时用节点静止姿态（localTransform）
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struct AnimChannel {
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u32 nodeIdx = 0;
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std::vector<PosKey> positions;
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std::vector<RotKey> rotations;
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std::vector<SclKey> scales;
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};
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struct AnimationClip {
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std::string name;
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f32 duration = 0.0f; // 秒（已按 tps 换算）
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f32 tps = 1.0f; // ticks per second（0 按 1，assimp 惯例）
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std::vector<AnimChannel> channels;
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// 外部动画文件来源路径（运行时并入的 clip 标记；空 = 模型内嵌）。
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// 用于幂等去重：同一源文件不重复并入
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std::string sourcePath;
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};
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// aiNode 树拍平表：骨骼 global 变换的累乘骨架（解析期 ProcessNode
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// 原本丢弃 mTransformation，骨骼层级必须保留）
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struct ModelNode {
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std::string name;
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i32 parent = -1; // 根节点 = -1
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glm::mat4 localTransform{1.0f}; // 静止姿态 local TRS（assimp 行主→glm 列主已转置）
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};
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// 骨骼 = palette 槽位 ↔ 节点 ↔ 逆绑定矩阵
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// palette[i] = global(bone.nodeIdx) × invBind
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struct ModelBone {
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std::string name;
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u32 nodeIdx = 0;
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glm::mat4 invBind{1.0f}; // aiBone mOffsetMatrix（绑定姿势全局逆）
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};
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struct ParsedModel {
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std::string path;
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bool isGltf = false;
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std::vector<ParsedMesh> meshes;
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std::vector<ModelNode> nodes;
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std::vector<ModelBone> bones;
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std::vector<AnimationClip> clips;
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// GLB 内嵌贴图（assimp "*<index>" 约定）：解析期从 aiScene 拷出
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// 原始编码字节（PNG/JPEG），实例期 GetOrLoadTexture 解码上传。
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// 解析线程无 GPU 上下文，只带数据不建纹理
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std::unordered_map<std::string, std::vector<u8>> embeddedImages;
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// 解析有效性：mesh 与 clip 至少其一非空。纯动画 FBX（无网格只有
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// 骨骼动画，UE 的 Animation Sequence 资产同理）是合法资产——
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// 过去只认 meshes 导致动画源文件在缓存层被整体拒载
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bool Valid() const { return !meshes.empty() || !clips.empty(); }
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};
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class Model
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{
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public:
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// 同步便捷路径（等价 ParseFromDisk + FromParsed，启动期小模型可用）
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Model(Device& device, MemoryAllocator& allocator,
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DescriptorManager& descriptorManager,
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vk::DescriptorSetLayout textureLayout,
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const std::string& path);
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// ---- 异步加载两段式（assimp 解析占大模型耗时大头，可搬后台线程）----
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// 纯 CPU：读盘 + assimp 解析 → 几何 + 材质引用。无线程状态。
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static ParsedModel ParseFromDisk(const std::string& path);
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// GPU 构建（必须主线程）：纹理上传 / mesh 缓冲 / 材质描述符。
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// 解析失败返回 nullptr。
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static Scope<Model> FromParsed(Device& device, MemoryAllocator& allocator,
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DescriptorManager& descriptorManager,
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vk::DescriptorSetLayout textureLayout,
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ParsedModel&& parsed);
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// 程序化模型：单位法线朝上的 XZ 平面（纯色贴图），用于地面等。
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// size 为半边长（平面总边长 = 2*size）。
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struct ProceduralTag {};
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static Scope<Model> CreatePlane(Device& device, MemoryAllocator& allocator,
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DescriptorManager& descriptorManager,
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vk::DescriptorSetLayout textureLayout,
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f32 halfSize, u8 r, u8 g, u8 b);
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// 半透明纯色平面（alpha 0-255，预乘 alpha 链）：透明管线验证用
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static Scope<Model> CreateTransparentPlane(
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Device& device, MemoryAllocator& allocator,
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DescriptorManager& descriptorManager,
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vk::DescriptorSetLayout textureLayout,
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f32 halfSize, u8 r, u8 g, u8 b, u8 a);
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~Model();
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Model(const Model&) = delete;
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Model& operator=(const Model&) = delete;
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const std::vector<Scope<Mesh>>& GetMeshes() const { return m_Meshes; }
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// 内建材质源信息（与 GetMeshes() 下标对齐；只读，见结构注释）
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const std::vector<MeshMaterialInfo>& GetMeshMaterialInfos() const
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{
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return m_MeshMaterialInfos;
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}
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// 全模型联合包围球（各 mesh bounds 的并集，局部空间）：
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// 实体级粗剔除用——整个模型在视锥外直接跳过全部 mesh 循环
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const Mesh::Bounds& GetBounds() const { return m_Bounds; }
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// ---- 骨骼动画运行时数据（无动画模型全部为空，零开销）----
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bool HasAnimations() const { return !m_Clips.empty(); }
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u32 GetBoneCount() const { return static_cast<u32>(m_Bones.size()); }
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const std::vector<AnimationClip>& GetClips() const { return m_Clips; }
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// 外部动画并入（编辑器 attach 操作）：追加到 clip 表尾部，
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// 既有 clipIndex 不受影响。仅运行时内存状态（重启后由场景
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// 里 Animation.attachedAnimPaths 驱动重放）
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void AppendClips(std::vector<AnimationClip>&& extra)
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{
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m_Clips.insert(m_Clips.end(),
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std::make_move_iterator(extra.begin()),
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std::make_move_iterator(extra.end()));
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}
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// 外部动画剥离（编辑器 detach 操作）：删除 sourcePath 匹配的
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// clip，返回删除数。clipIndex/fadeFrom 下标悬空由消费端自愈
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//（AnimationSystem 每帧 clamp）
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u32 RemoveClipsBySource(const std::string& sourcePath)
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{
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const u32 before = static_cast<u32>(m_Clips.size());
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m_Clips.erase(
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std::remove_if(m_Clips.begin(), m_Clips.end(),
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[&](const AnimationClip& c)
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{ return c.sourcePath == sourcePath; }),
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m_Clips.end());
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return before - static_cast<u32>(m_Clips.size());
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}
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const std::vector<ModelNode>& GetNodes() const { return m_Nodes; }
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const std::vector<ModelBone>& GetBones() const { return m_Bones; }
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private:
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Model(Device& device, MemoryAllocator& allocator,
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DescriptorManager& descriptorManager,
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vk::DescriptorSetLayout textureLayout,
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ProceduralTag, f32 halfSize, const std::array<u8, 4>& rgba,
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bool transparent);
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// 空模型骨架（FromParsed 用）：只建默认纹理，mesh 由调用方填
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Model(Device& device, MemoryAllocator& allocator,
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DescriptorManager& descriptorManager,
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vk::DescriptorSetLayout textureLayout);
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void LoadModel(const std::string& path);
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// aiNode 树拍平成 node 表（DFS 序，parent 下标回填）
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static u32 FlattenNodes(const aiNode* node, i32 parent,
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std::vector<ModelNode>& out);
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// 每帧动画的 channel 轨道提取（nodeName → node 表下标）
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static void ParseAnimations(const aiScene* scene,
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const std::vector<ModelNode>& nodes,
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std::vector<AnimationClip>& out);
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static void ProcessNode(const aiNode* node, const aiScene* scene,
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std::vector<ParsedMesh>& out,
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const std::filesystem::path& modelDir,
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bool isGltf,
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std::vector<ModelBone>& bones,
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std::unordered_map<std::string, u32>& boneSlots,
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std::unordered_map<std::string,
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std::vector<u8>>& embeddedImages,
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const aiMatrix4x4& parentGlobal
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= aiMatrix4x4());
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static ParsedMesh ProcessMesh(const aiMesh* mesh, const aiScene* scene,
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const std::filesystem::path& modelDir,
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bool isGltf,
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std::vector<ModelBone>& bones,
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||
std::unordered_map<std::string, u32>& boneSlots,
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std::unordered_map<std::string,
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std::vector<u8>>& embeddedImages,
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const aiMatrix4x4& globalTransform
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= aiMatrix4x4());
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// mesh 的 aiBone 权重灌进顶点 + 模型级骨骼表注册去重
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static void CollectMeshBones(const aiMesh* mesh,
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std::vector<Vertex>& vertices,
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std::vector<ModelBone>& bones,
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std::unordered_map<std::string, u32>& boneSlots);
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void InitDefaultTextures();
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// GLB 内嵌贴图字节（"*N" → 编码数据）：解析期拷出，纹理解析期
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// GetOrLoadTexture 消费（随实例生命周期，键同 texPaths 引用）
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std::unordered_map<std::string, std::vector<u8>> m_EmbeddedImages;
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// 聚合各 mesh bounds 为全模型联合包围球（实体级粗剔除）
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void RebuildUnionBounds();
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Texture* GetOrLoadTexture(const std::string& path, bool srgb);
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// 材质缓存入口：同贴图组合+同因子+同透明语义共享一份 Material，
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// 槽位路径为空/文件缺失折到对应默认纹理。路径已做反斜杠归一化。
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// paths 下标 = Material::Slot；params = metallic/roughness 因子；
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// slotOverrides = 程序化模型的槽位纹理直供（非空项优先于路径/默认）
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Material* GetOrCreateMaterial(const std::string paths[Material::kSlotCount],
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const MaterialParams& params,
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bool transparent = false,
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const std::array<Texture*, Material::kSlotCount>&
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slotOverrides = {});
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Device& m_Device;
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MemoryAllocator& m_Allocator;
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DescriptorManager& m_DescriptorManager;
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vk::DescriptorSetLayout m_TextureLayout;
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// 缓存声明在 m_Meshes 之前：mesh 持 Material* 裸指针，
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// 析构序 = meshes 先于材质/纹理缓存
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std::unordered_map<std::string, Scope<Material>> m_MaterialCache;
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std::unordered_map<std::string, Scope<Texture>> m_TextureCache;
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// 各槽位默认纹理（材质缺图时兜底）：白 / 平法线 / 黑高光 / 黑自发光
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std::array<Scope<Texture>, Material::kSlotCount> m_DefaultTextures;
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std::vector<Scope<Mesh>> m_Meshes;
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Mesh::Bounds m_Bounds; // mesh 建完后聚合（实体级粗剔除）
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// 与 m_Meshes 平行的内建材质快照（每条建 mesh 路径同步填充：
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// FromParsed / 同步 LoadModel / 程序化平面）
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std::vector<MeshMaterialInfo> m_MeshMaterialInfos;
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std::string m_ModelPath;
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bool m_IsGltf = false; // glTF 家族：MR 合图语义 + 不翻转 UV
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// ---- 骨骼动画运行时数据（FromParsed/LoadModel 从解析产物 move）----
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std::vector<ModelNode> m_Nodes;
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std::vector<ModelBone> m_Bones;
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std::vector<AnimationClip> m_Clips;
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};
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} // namespace Engine
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#endif //HELLOVULKAN_MODEL_H
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