gkNextRenderer

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这是一个什么项目？

一句话简介

一个基于Vulkan的实时路径跟踪渲染器，目标是实现"质量"和"效率"能用于"实时游戏"的路径跟踪渲染。

技术特点

不同于目前游戏中实装的各种光追辅助技术，本项目的目标是最接近GroundTruth的路径跟踪， 不同于其他GPU PathTracer的实现，本项目的目标是实时，Benchmark使用全动态场景， 并提供最接近游戏的运行时环境（轻量级游戏引擎），验证实时光追的可行性，并实验最新的GPU特性，为下一代渲染架构作准备。

开发前提

本项目的初衷是：学习，验证，进步。因此，会激进的使用最新技术，有意的规避陈旧技术，利用新c++规范和标准库，全时跨平台开发。

子项目

• gkNextRenderer: 主项目，路径追踪渲染器
• gkNextEditor: 基于imgui的编辑器框架，用于编辑场景，完全依赖glb的读写
• MagicaLego: 类似MagicaVoxel的乐高搭建游戏，全实时路径追踪渲染，用以验证目标
• gkNextBenchmark: 专用的Benchmark程序，用于静态和实时场景的Benchmark
• Packager: 将资产打包成pkg文件，用于快速部署
• Portal: 子项目组合调用程序，提供可视化的各种部署，调试工具（计划中）

图库 (TrueHDR)

githubShow2.mp4

MegicaLego Games

githubShow.mp4

10 seconds Showcase Video

RayTracing Renderer - QX50

RayTracing Renderer - City

RayTracing Renderer - Still

RayTracing Renderer - PlayGround

RayTracing Renderer - LuxBall

RayTracing Renderer - Kitchen

RayTracing Renderer - Living Room

Hybrid Renderer (Android) - QX50

Hybrid Renderer (Android) - Complex Cubes

技术特性

• Rendering

  • Importance Sampling (BRDF / Light)
  • VNDF Sampling for GGX, by tigrazone
  • Ground Truth Path Tracing
  • Temporal Reproject with MultiSample catchup
  • High Performance Bilateral Filter Denoiser
  • OpenImageDenoise Denoiser* (need sdk)
  • Visibiliy Buffer Rendering
  • Reference Legacy Deferred Rendering
  • RayTraced Hybrid Rendering
  • Realtime Renderer Switch
  • GPU Draw
  • GPU Raycast

• Engine

  • Multi-Platform support ( Windows / Linux / Mac / Android )
  • Global Bindless TexturePool
  • MultiThread Task Dispatcher ( Async Resource Loading and etc )
  • Full-Scope File Package System
  • Gpu scene updating
  • Aux Rendering
  • HDR Display Support
  • Screenshot HDR and encode to avif / jpg

• Scene Management

  • Full GLTF Scene File Support ( Mesh / Texture / Material / Animation)

• Editor

  • Full Imgui Pipeline
  • Node-based Material Editor

运行

1. 下载最新的MagicaLego游戏版本，通过bin/MagicaLego.exe启动
2. 下载最新Release版本，通过bin/*.exe直接启动
3. 从头构建运行

构建方式

首先，需要安装 Vulkan SDK。各个平台根据lunarG的指引，完成安装。其他的依赖都基于 Microsoft's vcpkg 构建，执行后续的脚本即可完成编译。

项目的Github Action包含windows，linux，android的自动ci脚本，作者会维护其正确性。如有任何环境问题可参阅解决。

本地开发环境部署完成后，各平台可按一下脚本构建

Windows (Visual Studio 2022)

vcpkg_windows.bat
build_windows.bat

Windows (MinGW)

init the MSYS2 MINGW64 shell with following packages，the MSYS2's cmake is not competible with vcpkg, so use cmake inside.

pacman -S --needed git base-devel mingw-w64-x86_64-toolchain ninja

cmake's module FindVulkan has a little bug on MingGW, try modified FindVulkan.cmake as below set(_Vulkan_library_name vulkan) -> set(_Vulkan_library_name vulkan-1) then, execute scripts bellow

vcpkg_mingw.sh
build_mings.sh

Android On Windows

JAVA SDK should be JAVA17 or higher Install Android Studio or Android SDK Tool, with NDK 25.1.8937393 installed

set ANDROID_NDK_HOME=\path\to\ndk
#like: set ANDROID_NDK_HOME=C:\Android\Sdk\ndk\25.1.8937393
vcpkg_android.bat
build_android.bat
deploy_android.bat

Linux

各平台需要提前安装对应的依赖，vcpkg才可以正确运行。

例如，ubuntu

sudo apt-get install ninja-dev curl unzip tar libxi-dev libxinerama-dev libxcursor-dev xorg-dev
./vcpkg_linux.sh
./build_linux.sh

SteamDeck Archlinux

sudo steamos-readonly disable
sudo pacman -S devel-base ninja
./vcpkg_linux.sh
./build_linux.sh

MacOS

brew install molten-vk
brew install glslang
brew install ninja
./vcpkg_macos.sh
./build_macos.sh

Next Todolist

• GPU Frustum / Occulusion Culling
• GPU Lod Swtiching
• Huge Landscape

参考项目

• RayTracingInVulkan
• Vulkan Tutorial
• Vulkan-Samples

随感

项目的发展，学习心得，一些随感，记录于 Thoughts.md，随时更新。