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WE 3D引擎(webGPU engine 3D)

基础说明

  • WE 3D 是一个从底层完全独立架构的B端三维渲染引擎;
  • 以TypeScript为开发语言;
  • 在光栅化是以webGPU进行架构处理的,而且只支持webGPU的光栅化库;
  • 渲染引擎架构架构上,参考了UE、cesium的部分工作原理;
  • 在底层形成以command集合-->webGPU的command的流程;
  • 在更新机制上形成以对象和类的update为更新入口的按需更新机制;
  • 在GPU的shader上支持Draw shader、Compute shader,以及多重shader串行输出一个Draw或Compute的command;(封装了webGPU原生的功能并集成与扩展)

更多功能

  • 渲染模式支持前向渲染和延迟渲染;
  • 延迟渲染可能会有两种方式:延迟单像素前向方式和前向颜色延迟光照渲染;(这两个名字自己起的)
  • 延迟渲染的G-Buffer相关数量目前有五个,depth、normal、uv、position、id;(后期会融合部分到一个buffer,尽量减少对于内存带宽的占用)
  • 材质部分提供了简单材质Buli-Phong为基础的基础材质,和以PBR(进行中)为核心的物理材质。在PBR材质上是主要参考filament的文档进行的,并借鉴了UE的材质(材质编辑器);
  • 在物体对象(entities)上将支持多种扩展形式,包括基础的点、线、面,几何体(mesh)、有限元仿真数据、各种模型文件、大地形、体素对象等;
  • 物体的空间组织上采用BVH和BOX3结合的方式;
  • 光源支持环境光、点光源、定向光源、聚光灯、以及shape光源(短期todo);
  • 光源长期todo的有光体积(前端计算量不太适用,即便在worker中)、光探针;
  • 在阴影部分以shadowmap为主;
  • 在活动对象上以Actor对象理念为核心;
  • 摄像机支持投射、正交、多视口功能;摄像机是Actor对象形式存在(CameraActor),摄像机的运动与控制也是Actor的理念;
  • 在光线拾取上有GPU拾取和CPU拾取两种模式;
  • 后期处理的效果上目前基本是参照threejs的方式,会形成一个有意思的特效吧,比如丁达尔效果等;
  • 在后期处理及之后的渲染工作流中,会保存scene、stage的输出纹理,为cache渲染、TAA等流程使用;
  • 在Stage舞台目前初步设定五个:UI、sky、world、dynamic、actor。其中后三个分别有透明和不透明两个子舞台;
  • 短期的规划还有:SSGI、SSR、SSAO、IBL、GI with Reflective shadow maps(这个感觉babylon的挺好的);

Todo

  • 粒子系统目前还没有开始设计;
  • 流体模拟系统刚刚开始架构,这部分可能会有两个部分,模拟效果部分和数据驱动部分(仿真数据或计算数据);
  • PBR的材质编辑器;
  • 材质预计算部分;
  • 场景编辑器;
  • 预加载与资格管理部分;
  • 资源打包格式与输出部分;

相关资料与推荐

感谢

从入坑图形学到现在,陆陆续续学习了较多的知识,感谢图形学方面无私奉献开源工作者和进行图形学公开课的老师们。

  • 感谢胡事民老师的计算机图形学公开课程;
  • 感谢闫令琪老师的Games101和Games202的课程;
  • 感谢LearnOpenGL中文化工程 https://learnopengl-cn.github.io/
  • 感谢LearnOpengl的原书作者 JoeyDeVries https://learnopengl.com
  • 感谢Filament的文档作者Romain Guy,Mathias Agopian ;

写在最后

开发WE引擎还是工作量比较重的,学习、设计、代码、测试、文档、示例都是一个人,但收获也是满满的。

希望将WE 引擎一直迭代下去,也希望若有志同道合的道友可以一起开发;