Files
CFDManager/rust/crates/simv-vk/src/mesh_renderer.rs
T
NotBigGhostandClaude Opus 5 f5c9e61589 Порт редактора SimVulcan на Rust
Та же программа на ash + winit + egui: орбитальная камера, три плоскости сетки,
загрузка .obj, три режима отображения, единый проход динамического рендеринга с
глубинным вложением и submit через synchronization2. Шейдеры общие с C++-версией —
build.rs компилирует их из shaders/ и вшивает SPIR-V в бинарь.

Пять крейтов повторяют карту целей CMake, но инвариант «весь Vulkan в одном месте»
теперь проверяет компилятор: у simv-mesh и simv-editor нет ash в зависимостях.

Расхождения, вынужденные языком, а не вкусом:
 * App переехал в исполняемый крейт — в C++ граф целей цикличен (core владеет vk,
   vk принимает core::Window&), и держится это лишь на том, что simv_vk видит
   заголовки core, не линкуя цель; Cargo такой цикл отвергает;
 * состояние сцены возвращается из замыкания интерфейса, а не ставится сеттерами:
   замыкание вызывается из метода рендерера, трогать рендерер оттуда нельзя;
 * выгрузка меша на видеокарту уехала из середины записи кадра, где C++-версия
   зовёт vkDeviceWaitIdle уже после захвата образа цепочки показа.

Vulkan-контекст и цепочка показа написаны руками: замены vk-bootstrap в экосистеме
Rust нет. Обёртки Buffer и Image, лежащие в C++-версии без применения, здесь
задействованы всеми потребителями.

13 тестов, из них три перенесены из Catch2 дословно. cargo clippy -D warnings чист,
слой валидации молчит.

Co-Authored-By: Claude Opus 5 <noreply@anthropic.com>
2026-08-30 20:58:19 +03:00

239 lines
9.5 KiB
Rust

//! Конвейеры модели — перенос `simv::vk::MeshRenderer`.
//!
//! Два конвейера на один макет: заливка и `POLYGON_MODE_LINE` для каркаса. У линейного
//! включено небольшое смещение глубины, чтобы каркас лёг поверх заливки, а не спорил
//! с ней за z. Отсечение выключено — у загруженных моделей обход граней вперемешку.
//!
//! ВАЖНО: `MeshPushConstants` обязан байт в байт совпадать с блоком `push_constant`
//! в `shaders/editor/mesh.vert` и `mesh.frag`. Поле `color.a` — это ФЛАГ (1 — плоская
//! заливка, 0 — постоянный цвет каркаса), а не прозрачность. Меняете здесь — меняйте
//! и в шейдере.
use ash::vk;
use glam::{Mat4, Vec4};
use crate::context::Context;
use crate::error::{Ctx, Result, VkError};
use crate::gpu_mesh::GpuMesh;
use crate::render_mode::RenderMode;
use crate::shader::{spirv, ShaderModule};
#[repr(C)]
#[derive(Clone, Copy, bytemuck::Pod, bytemuck::Zeroable)]
struct MeshPushConstants {
mvp: Mat4,
color: Vec4,
}
/// `color.a`: 1 — плоская заливка, 0 — постоянный цвет.
const SOLID: Vec4 = Vec4::new(0.72, 0.74, 0.78, 1.0);
const WIRE: Vec4 = Vec4::new(0.78, 0.82, 0.88, 0.0);
const OVERLAY: Vec4 = Vec4::new(0.06, 0.07, 0.09, 0.0);
pub struct MeshRenderer {
device: ash::Device,
layout: vk::PipelineLayout,
fill: vk::Pipeline,
line: vk::Pipeline,
color_format: vk::Format,
depth_format: vk::Format,
}
impl MeshRenderer {
pub fn new(ctx: &Context) -> Result<Self> {
let device = ctx.device().clone();
let ranges = [vk::PushConstantRange::default()
.stage_flags(vk::ShaderStageFlags::VERTEX | vk::ShaderStageFlags::FRAGMENT)
.offset(0)
.size(std::mem::size_of::<MeshPushConstants>() as u32)];
let layout_ci = vk::PipelineLayoutCreateInfo::default().push_constant_ranges(&ranges);
let layout = unsafe { device.create_pipeline_layout(&layout_ci, None) }
.ctx("vkCreatePipelineLayout(mesh)")?;
Ok(Self {
device,
layout,
fill: vk::Pipeline::null(),
line: vk::Pipeline::null(),
color_format: vk::Format::UNDEFINED,
depth_format: vk::Format::UNDEFINED,
})
}
pub fn ensure_pipelines(
&mut self,
ctx: &Context,
color_format: vk::Format,
depth_format: vk::Format,
) -> Result<()> {
if self.fill != vk::Pipeline::null()
&& self.color_format == color_format
&& self.depth_format == depth_format
{
return Ok(());
}
self.destroy_pipelines();
self.color_format = color_format;
self.depth_format = depth_format;
self.fill = self.build_pipeline(ctx, vk::PolygonMode::FILL, false)?;
self.line = self.build_pipeline(ctx, vk::PolygonMode::LINE, true)?;
Ok(())
}
fn build_pipeline(
&self,
ctx: &Context,
polygon_mode: vk::PolygonMode,
depth_bias: bool,
) -> Result<vk::Pipeline> {
let vert = ShaderModule::new(&self.device, spirv::MESH_VERT)?;
let frag = ShaderModule::new(&self.device, spirv::MESH_FRAG)?;
let stages = [
vk::PipelineShaderStageCreateInfo::default()
.stage(vk::ShaderStageFlags::VERTEX)
.module(vert.handle())
.name(c"main"),
vk::PipelineShaderStageCreateInfo::default()
.stage(vk::ShaderStageFlags::FRAGMENT)
.module(frag.handle())
.name(c"main"),
];
// Поток вершин — плотный float3: `mesh.frag` восстанавливает нормаль грани из
// экранных производных, так что нормали передавать не нужно.
let bindings = [vk::VertexInputBindingDescription::default()
.binding(0)
.stride(std::mem::size_of::<f32>() as u32 * 3)
.input_rate(vk::VertexInputRate::VERTEX)];
let attributes = [vk::VertexInputAttributeDescription::default()
.location(0)
.binding(0)
.format(vk::Format::R32G32B32_SFLOAT)
.offset(0)];
let vertex_input = vk::PipelineVertexInputStateCreateInfo::default()
.vertex_binding_descriptions(&bindings)
.vertex_attribute_descriptions(&attributes);
let input_assembly = vk::PipelineInputAssemblyStateCreateInfo::default()
.topology(vk::PrimitiveTopology::TRIANGLE_LIST);
let viewport = vk::PipelineViewportStateCreateInfo::default()
.viewport_count(1)
.scissor_count(1);
let mut rasterization = vk::PipelineRasterizationStateCreateInfo::default()
.polygon_mode(polygon_mode)
// У загруженных моделей обход граней бывает вперемешку.
.cull_mode(vk::CullModeFlags::NONE)
.front_face(vk::FrontFace::COUNTER_CLOCKWISE)
.line_width(1.0);
if depth_bias {
// Подвинуть каркас к камере, чтобы он лёг поверх заливки.
rasterization = rasterization
.depth_bias_enable(true)
.depth_bias_constant_factor(-1.0)
.depth_bias_slope_factor(-1.0);
}
let multisample = vk::PipelineMultisampleStateCreateInfo::default()
.rasterization_samples(vk::SampleCountFlags::TYPE_1);
let depth_stencil = vk::PipelineDepthStencilStateCreateInfo::default()
.depth_test_enable(true)
.depth_write_enable(true)
.depth_compare_op(vk::CompareOp::LESS_OR_EQUAL)
.min_depth_bounds(0.0)
.max_depth_bounds(1.0);
let blend_attachments = [vk::PipelineColorBlendAttachmentState::default()
.color_write_mask(vk::ColorComponentFlags::RGBA)];
let color_blend =
vk::PipelineColorBlendStateCreateInfo::default().attachments(&blend_attachments);
let dynamic_states = [vk::DynamicState::VIEWPORT, vk::DynamicState::SCISSOR];
let dynamic = vk::PipelineDynamicStateCreateInfo::default().dynamic_states(&dynamic_states);
let color_formats = [self.color_format];
let mut rendering = vk::PipelineRenderingCreateInfo::default()
.color_attachment_formats(&color_formats)
.depth_attachment_format(self.depth_format);
let create_info = [vk::GraphicsPipelineCreateInfo::default()
.stages(&stages)
.vertex_input_state(&vertex_input)
.input_assembly_state(&input_assembly)
.viewport_state(&viewport)
.rasterization_state(&rasterization)
.multisample_state(&multisample)
.depth_stencil_state(&depth_stencil)
.color_blend_state(&color_blend)
.dynamic_state(&dynamic)
.layout(self.layout)
.push_next(&mut rendering)];
let pipelines = unsafe {
self.device
.create_graphics_pipelines(ctx.pipeline_cache(), &create_info, None)
}
.map_err(|(_, e)| VkError::Api {
context: "vkCreateGraphicsPipelines(mesh)",
source: e,
})?;
Ok(pipelines[0])
}
pub fn draw(&self, cmd: vk::CommandBuffer, mesh: &GpuMesh, mvp: &Mat4, mode: RenderMode) {
if self.fill == vk::Pipeline::null() || self.line == vk::Pipeline::null() {
return;
}
unsafe {
self.device
.cmd_bind_vertex_buffers(cmd, 0, &[mesh.vertex_buffer()], &[0]);
self.device
.cmd_bind_index_buffer(cmd, mesh.index_buffer(), 0, vk::IndexType::UINT32);
}
let draw_with = |pipeline: vk::Pipeline, color: Vec4| {
let push = MeshPushConstants { mvp: *mvp, color };
unsafe {
self.device
.cmd_bind_pipeline(cmd, vk::PipelineBindPoint::GRAPHICS, pipeline);
self.device.cmd_push_constants(
cmd,
self.layout,
vk::ShaderStageFlags::VERTEX | vk::ShaderStageFlags::FRAGMENT,
0,
bytemuck::bytes_of(&push),
);
self.device
.cmd_draw_indexed(cmd, mesh.index_count(), 1, 0, 0, 0);
}
};
match mode {
RenderMode::Solid => draw_with(self.fill, SOLID),
RenderMode::Wireframe => draw_with(self.line, WIRE),
RenderMode::SolidWire => {
draw_with(self.fill, SOLID);
draw_with(self.line, OVERLAY);
}
}
}
fn destroy_pipelines(&mut self) {
unsafe {
if self.fill != vk::Pipeline::null() {
self.device.destroy_pipeline(self.fill, None);
self.fill = vk::Pipeline::null();
}
if self.line != vk::Pipeline::null() {
self.device.destroy_pipeline(self.line, None);
self.line = vk::Pipeline::null();
}
}
}
}
impl Drop for MeshRenderer {
fn drop(&mut self) {
self.destroy_pipelines();
unsafe { self.device.destroy_pipeline_layout(self.layout, None) };
}
}