XXEngine

XXEngine 是一个基于 C++ 的图形学项目，当前集成了两条渲染后端：

• 软光栅化（CPU）
• OpenGL（实时交互）

项目使用 ImGui 构建统一配置面板，在同一窗口中完成功能切换、模型切换、着色效果选择与结果预览。

功能概览

• 软光栅化功能
  • 贝塞尔曲线绘制
  • Blinn-Phong 相关着色流程（texture / normal / phong / bump / displacement）
  • 可选择模型并进行离屏渲染结果展示
• OpenGL 功能
  • 最小三角形回退渲染（MVP 验证）
  • 模型加载与显示（当前支持 OBJ 与 glTF）
  • 纹理显示与 Blinn-Phong / PBR shader 路径
  • 基于 models.json 的模型可用 Shader 列表切换
  • 鼠标/键盘交互（相机平移、光源平移、模型平移/旋转）
  • 工具栏支持 Reset、Auto Rotate 与光源拖动模式切换

效果展示

图 1：贝塞尔曲线功能演示

图 2：软光栅化器渲染演示

图 3：OpenGL 交互演示

图 4：Blinn-Phong 动态效果

图 5：PBR 动态效果

图 6：Blinn-Phong 效果对比

图 7：PBR 效果对比

图 8：Bump 效果对比

图 9：MSAA 效果对比

图 10：贝塞尔曲线抗锯齿效果对比

项目结构

XXEngine/
├─ lib/                      # 第三方库（ImGui、stb 等）
├─ src/
│  ├─ bezier/                # 贝塞尔曲线相关
│  ├─ loaders/               # 模型加载抽象层（OBJ / glTF，可扩展）
│  ├─ models/                # 模型资源与 models.json
│  ├─ OpenGL/                # OpenGL 后端与 shader
│  ├─ rasterizer/            # 软光栅化核心代码
│  ├─ ConfigPanel.*          # 左侧配置面板
│  └─ main.cpp               # 程序入口与主循环
├─ XXEngine.sln
└─ XXEngine.vcxproj

依赖环境

当前工程以 Windows + Visual Studio 为主：

• Visual Studio 2022（MSVC v143）
• C++17
• OpenGL (opengl32.lib)
• GLFW 3.4（项目配置使用 Win64 预编译包）
• Eigen3
• OpenCV（用于读取 models.json，当前工程链接 opencv_world4120d.lib）
• tinygltf（已通过 include 路径接入）

说明：以上路径在 XXEngine.vcxproj 中按本机绝对路径配置，请按你的本地安装位置调整 IncludePath / LibraryPath / AdditionalDependencies。

构建与运行

1. 使用 Visual Studio 2022 打开 XXEngine.sln
2. 选择 Debug | x64 配置（当前依赖项配置最完整）
3. 构建并运行 XXEngine 项目

使用说明

程序启动后：

• 左侧 Config 面板
  • Backend：
    • Raster：软光栅化路径
    • OpenGL：OpenGL 路径
  • Models：模型选择（在 Raster/OpenGL 下均可用）
  • Shader（OpenGL）：位于 Models 下方，仅显示当前模型支持的 shader（来自 models.json）
• 右侧渲染区域
  • Raster：显示软光栅化结果
  • OpenGL：显示实时渲染结果与工具栏（Reset / Auto Rotate / 光源拖动模式）

OpenGL 交互（当前逻辑）：

• 鼠标左键拖动：
  • 未勾选 LMB Drag Moves Light：移动相机
  • 勾选 LMB Drag Moves Light：移动光源位置（X/Y）
• 鼠标右键拖动：旋转模型
• W/A/S/D：移动模型
• Ctrl + W/A/S/D：旋转模型
• Ctrl + 鼠标移动：旋转模型
• 工具栏按钮：
  • Reset：重置相机、模型和光源位置
  • Auto Rotate：自动旋转开关
  • LMB Drag Moves Light：左键拖动切换为移动光源

模型配置（models.json）

模型列表由 src/models/models.json 驱动，关键字段：

• shader：Shader 字典，定义 id -> 名称 映射（供 UI 展示）
• id：模型 ID
• name：显示名称
• loaders：加载器类型（如 obj / gltf）
• modelpath：模型路径（相对 models.json）
• opengl_rotation_deg：OpenGL 下模型初始旋转矫正（XYZ）
• shaders：该模型支持的 shader id 数组（对应上方 shader 字典）
• texturespath：纹理路径数组
  • 对 PBR（DamagedHelmet）默认约定顺序：albedo / metalRoughness / normal / AO / emissive

说明：

• OpenGL 下 opengl_rotation_deg 会在模型加载后应用；修改后需重启程序生效。
• glTF 模型不再硬编码翻转 Y 轴，姿态矫正以 opengl_rotation_deg 为准。

示例：

{
  "shader": {
    "sum": 2,
    "1": "BlinnPhong",
    "2": "PBR"
  },
  "models": [
    {
      "id": 1,
      "name": "spot",
      "loaders": "obj",
      "modelpath": "./spot/spot_triangulated_good.obj",
      "opengl_rotation_deg": [180.0, 0.0, 0.0],
      "shaders": ["1"],
      "texturespath": ["./spot/spot_texture.png"]
    },
    {
      "id": 2,
      "name": "DamagedHelmet",
      "loaders": "gltf",
      "modelpath": "./DamagedHelmet/glTF/DamagedHelmet.gltf",
      "opengl_rotation_deg": [0.0, 0.0, 180.0],
      "shaders": ["2", "1"],
      "texturespath": [
        "./DamagedHelmet/glTF/Default_albedo.jpg",
        "./DamagedHelmet/glTF/Default_metalRoughness.jpg",
        "./DamagedHelmet/glTF/Default_normal.jpg",
        "./DamagedHelmet/glTF/Default_AO.jpg",
        "./DamagedHelmet/glTF/Default_emissive.jpg"
      ]
    }
  ]
}

可扩展方向

• 在 src/loaders 新增更多格式加载器（如 FBX、更多 glTF 变体）
• 在 src/OpenGL/shaders 下扩展更多着色效果
• 将 OpenGL 与 Raster 的材质/灯光参数统一为同一套配置结构

已知说明

• 当前工程主要在 Windows（Debug | x64）配置下验证。
• 如果遇到编译报错，优先检查第三方依赖路径和库名是否与本地环境一致。