Qt 是目前最先進(jìn)、最完整的跨平臺(tái)C++開(kāi)發(fā)工具。它不僅完全實(shí)現(xiàn)了一次編寫(xiě)，所有平臺(tái)無(wú)差別運(yùn)行，更提供了幾乎所有開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要用到的工具。如今，Qt已被運(yùn)用于超過(guò)70個(gè)行業(yè)、數(shù)千家企業(yè)，支持?jǐn)?shù)百萬(wàn)設(shè)備及應(yīng)用。

本文將為大家演示如何使用QRhi、Qt的3D API和著色語(yǔ)言抽象層渲染三角形。

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在很多方面，這個(gè)示例都是世界中的RHI窗口示例的對(duì)應(yīng)。這個(gè)應(yīng)用程序中的子類(lèi)使用帶有基本頂點(diǎn)和片段著色器的簡(jiǎn)單圖形管道渲染單個(gè)三角形。與普通的基于的應(yīng)用程序不同，本示例不需要擔(dān)心較低級(jí)別的細(xì)節(jié)，比如設(shè)置窗口和QRhi，或者處理交換鏈和窗口事件，因?yàn)檫@些都由這里的QWidget框架負(fù)責(zé)。QRhiWidget子類(lèi)的實(shí)例被添加到中，為了使示例保持最小和緊湊，沒(méi)有引入更多的小部件或3D內(nèi)容。

在上文中（點(diǎn)擊這里回顧>>），我們?yōu)榇蠹医榻B了結(jié)構(gòu)和main()，本文將繼續(xù)介紹如何完成渲染！

渲染設(shè)置

在examplewidget.cpp中，小部件實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)輔助函數(shù)從.qsb文件加載一個(gè)對(duì)象，這個(gè)應(yīng)用程序通過(guò)Qt資源系統(tǒng)將預(yù)置的.qsb文件嵌入到可執(zhí)行文件中。由于模塊依賴(lài)(并且由于仍然支持qmake)，本例不使用方便的CMake函數(shù)qt_add_shaders()，而是隨.qsb文件一起作為源代碼樹(shù)的一部分。我們鼓勵(lì)現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用程序避免這種情況，而是使用Qt Shader Tools模塊的CMake集成功能(qt_add_shaders)。不管采用哪種方法，在c++代碼中，綁定/生成的.qsb文件的加載是相同的。

static QShader getShader(const QString &name)
{
QFile f(name);
return f.open(QIODevice::ReadOnly) ? QShader::fromSerialized(f.readAll()) : QShader();
}

讓我們看一下initialize()的實(shí)現(xiàn)，首先查詢(xún)和存儲(chǔ)QRhi對(duì)象以供以后使用，并允許在以后調(diào)用該函數(shù)時(shí)進(jìn)行比較。當(dāng)存在不匹配時(shí)(例如，當(dāng)小部件在窗口之間移動(dòng)時(shí))，需要重新創(chuàng)建圖形資源的重建，是通過(guò)銷(xiāo)毀和清空一個(gè)合適的對(duì)象來(lái)觸發(fā)的。在這種情況下是m_pipeline。該示例沒(méi)有主動(dòng)演示窗口之間的修復(fù)，它還準(zhǔn)備好處理在調(diào)整窗口大小時(shí)可能發(fā)生的小部件大小變化。這不需要特殊的處理，因?yàn)閕nitialize()每次發(fā)生時(shí)都被調(diào)用，因此查詢(xún)r(jià)enderTarget()->pixelSize()或colorTexture()->pixelSize()總是給出最新的、最新的像素大小。這個(gè)例子沒(méi)有準(zhǔn)備好改變紋理格式和多樣本設(shè)置，因?yàn)樗皇褂媚J(rèn)值(RGBA8和沒(méi)有多樣本抗鋸齒)。

void ExampleRhiWidget::initialize(QRhiCommandBuffer *cb)
{
if (m_rhi != rhi()) {
m_pipeline.reset();
m_rhi = rhi();
}

當(dāng)需要(重新)創(chuàng)建圖形資源時(shí)，initialize()使用非常典型的基于qrhi的代碼來(lái)完成此工作。具有交錯(cuò)位置顏色頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的單個(gè)頂點(diǎn)緩沖區(qū)就足夠了，而模型視圖投影矩陣則通過(guò)64字節(jié)(16個(gè)浮點(diǎn)數(shù))的統(tǒng)一緩沖區(qū)公開(kāi)。統(tǒng)一緩沖區(qū)是唯一的著色器可見(jiàn)資源，它只在頂點(diǎn)著色器中使用。圖形管道依賴(lài)于很多默認(rèn)值(例如，關(guān)閉深度測(cè)試、禁用混合、啟用顏色寫(xiě)入、禁用面部剔除、三角形的默認(rèn)拓?fù)涞?頂點(diǎn)數(shù)據(jù)布局是x, y, r, g, b，因此步幅是5個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，而第二個(gè)頂點(diǎn)輸入屬性(顏色)有2個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的偏移量(跳過(guò)x和y)。每個(gè)圖形管道必須與一個(gè)QRhiRenderPassDescriptor相關(guān)聯(lián)，這可以從基類(lèi)管理的QRhiRenderTarget中檢索。

注意：這個(gè)例子依賴(lài)于QRhiWidget的默認(rèn)autoRenderTarget設(shè)置為true，這就是為什么它不需要管理渲染目標(biāo)，而可以通過(guò)調(diào)用renderTarget()來(lái)查詢(xún)現(xiàn)有的渲染目標(biāo)。

if (!m_pipeline) {
m_vbuf.reset(m_rhi->newBuffer(QRhiBuffer::Immutable, QRhiBuffer::VertexBuffer, sizeof(vertexData)));
m_vbuf->create();

m_ubuf.reset(m_rhi->newBuffer(QRhiBuffer::Dynamic, QRhiBuffer::UniformBuffer, 64));
m_ubuf->create();

m_srb.reset(m_rhi->newShaderResourceBindings());
m_srb->setBindings({
QRhiShaderResourceBinding::uniformBuffer(0, QRhiShaderResourceBinding::VertexStage, m_ubuf.get()),
});
m_srb->create();

m_pipeline.reset(m_rhi->newGraphicsPipeline());
m_pipeline->setShaderStages({
{ QRhiShaderStage::Vertex, getShader(QLatin1String(":/shader_assets/color.vert.qsb")) },
{ QRhiShaderStage::Fragment, getShader(QLatin1String(":/shader_assets/color.frag.qsb")) }
});
QRhiVertexInputLayout inputLayout;
inputLayout.setBindings({
{ 5 * sizeof(float) }
});
inputLayout.setAttributes({
{ 0, 0, QRhiVertexInputAttribute::Float2, 0 },
{ 0, 1, QRhiVertexInputAttribute::Float3, 2 * sizeof(float) }
});
m_pipeline->setVertexInputLayout(inputLayout);
m_pipeline->setShaderResourceBindings(m_srb.get());
m_pipeline->setRenderPassDescriptor(renderTarget()->renderPassDescriptor());
m_pipeline->create();

QRhiResourceUpdateBatch *resourceUpdates = m_rhi->nextResourceUpdateBatch();
resourceUpdates->uploadStaticBuffer(m_vbuf.get(), vertexData);
cb->resourceUpdate(resourceUpdates);
}

最后，計(jì)算投影矩陣。這取決于小部件的大小，因此在每次函數(shù)調(diào)用中都無(wú)條件地完成。

注意：投影矩陣包括來(lái)自QRhi的校正矩陣，以適應(yīng)歸一化設(shè)備坐標(biāo)的3D API差異。(例如，Y向下 vs. Y向上)

應(yīng)用-4的平移只是為了確保z值為0的三角形是可見(jiàn)的。

const QSize outputSize = renderTarget()->pixelSize();
m_viewProjection = m_rhi->clipSpaceCorrMatrix();
m_viewProjection.perspective(45.0f, outputSize.width() / (float) outputSize.height(), 0.01f, 1000.0f);
m_viewProjection.translate(0, 0, -4);
}

渲染

小部件記錄單個(gè)呈現(xiàn)傳遞，其中包含單個(gè)繪制調(diào)用。

在初始化步驟中計(jì)算的視圖投影矩陣與模型矩陣相結(jié)合，在這種情況下，模型矩陣恰好是一個(gè)簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)，然后將得到的矩陣寫(xiě)入統(tǒng)一緩沖區(qū)。注意resourceUpdates是如何傳遞給beginPass()的，這是一個(gè)不必手動(dòng)調(diào)用resourceUpdate()的快捷方式。

void ExampleRhiWidget::render(QRhiCommandBuffer *cb)
{
QRhiResourceUpdateBatch *resourceUpdates = m_rhi->nextResourceUpdateBatch();
m_rotation += 1.0f;
QMatrix4x4 modelViewProjection = m_viewProjection;
modelViewProjection.rotate(m_rotation, 0, 1, 0);
resourceUpdates->updateDynamicBuffer(m_ubuf.get(), 0, 64, modelViewProjection.constData());

在渲染通道中，記錄一個(gè)帶有3個(gè)頂點(diǎn)的繪制調(diào)用。在初始化步驟中創(chuàng)建的圖形管道綁定在命令緩沖區(qū)上，并且將視口設(shè)置為覆蓋整個(gè)小部件。為了使統(tǒng)一緩沖區(qū)對(duì)(頂點(diǎn))著色器可見(jiàn)，setShaderResources()調(diào)用時(shí)不帶參數(shù)，這意味著使用m_srb，因?yàn)樗诠艿绖?chuàng)建時(shí)與管道相關(guān)聯(lián)。在更復(fù)雜的渲染器中，傳入不同的QRhiShaderResourceBindings對(duì)象并不罕見(jiàn)，只要該對(duì)象與管道創(chuàng)建時(shí)給出的布局兼容即可。沒(méi)有索引緩沖區(qū)，只有一個(gè)頂點(diǎn)緩沖區(qū)綁定(vbufBinding中的單個(gè)元素引用創(chuàng)建管道時(shí)指定的QRhiVertexInputLayout的綁定列表中的單個(gè)條目)。

const QColor clearColor = QColor::fromRgbF(0.4f, 0.7f, 0.0f, 1.0f);
cb->beginPass(renderTarget(), clearColor, { 1.0f, 0 }, resourceUpdates);

cb->setGraphicsPipeline(m_pipeline.get());
const QSize outputSize = renderTarget()->pixelSize();
cb->setViewport(QRhiViewport(0, 0, outputSize.width(), outputSize.height()));
cb->setShaderResources();
const QRhiCommandBuffer::VertexInput vbufBinding(m_vbuf.get(), 0);
cb->setVertexInput(0, 1, &vbufBinding);
cb->draw(3);

cb->endPass();

一旦記錄了渲染通道，就會(huì)調(diào)用update()。這將請(qǐng)求一個(gè)新的框架，并用于確保小部件不斷更新，并且三角形看起來(lái)是旋轉(zhuǎn)的。默認(rèn)情況下，呈現(xiàn)線程(在本例中為主線程)由呈現(xiàn)速率限制。在這個(gè)例子中沒(méi)有適當(dāng)?shù)膭?dòng)畫(huà)系統(tǒng)，所以旋轉(zhuǎn)將在每一幀中增加，這意味著三角形將以不同的刷新率以不同的速度旋轉(zhuǎn)。

update();
}

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