什么是RHI？

RHI（Render Hardware Interface，渲染硬件接口）是一个抽象层，它隐藏了不同图形API之间的差异，为上层应用提供统一的渲染接口。

想象一下：

你想开发一个跨平台的图形应用
Windows上有DirectX，Linux/Mac上有OpenGL，移动设备上有OpenGL ES，现代平台还有Vulkan
每个API的调用方式、概念、数据格式都不同
RHI就像一个"翻译官"，让你用同一套代码在所有平台上运行

简单来说：RHI让你不用关心底层用的是什么图形API，专注于渲染逻辑本身。

为什么需要RHI？

问题：图形API的碎片化

解决方案：RHI抽象层

FCT中的RHI设计

架构概览

Context类 - 渲染上下文的核心

在FCT中，Context类是整个渲染系统的核心，它包含了多个专门的模块：

1. Device模块 - RHI资源创建器

职责：负责创建所有的RHI资源

Context提供了强类型的createResource模板方法，支持创建各种类型的资源：

template <typename T>

T* createResource();

支持的资源类型：

着色器资源

// 高级着色器（FCT封装）
auto vs = m_ctx->createResource<VertexShader>();
auto ps = m_ctx->createResource<PixelShader>();
 
// 底层RHI着色器
auto rhiVs = m_ctx->createResource<RHI::VertexShader>();
auto rhiPs = m_ctx->createResource<RHI::PixelShader>();

缓冲区资源

// 常量缓冲区
auto constBuffer = m_ctx->createResource<RHI::ConstBuffer>();
 
// 顶点和索引缓冲区
auto vertexBuffer = m_ctx->createResource<RHI::VertexBuffer>();
auto indexBuffer = m_ctx->createResource<RHI::IndexBuffer>();
 
// 输入布局
auto inputLayout = m_ctx->createResource<RHI::InputLayout>();

图像和纹理资源

// 高级图像封装
auto image = m_ctx->createResource<Image>();
auto singleBufferImage = m_ctx->createResource<SingleBufferImage>();
auto multiBufferImage = m_ctx->createResource<MutilBufferImage>();
 
// 底层RHI图像
auto rhiImage = m_ctx->createResource<RHI::Image>();
 
// 视图资源
auto renderTargetView = m_ctx->createResource<RHI::RenderTargetView>();
auto depthStencilView = m_ctx->createResource<RHI::DepthStencilView>();
auto textureView = m_ctx->createResource<RHI::TextureView>();

渲染状态资源

// 渲染状态
auto rasterState = m_ctx->createResource<RasterizationState>();
auto blendState = m_ctx->createResource<BlendState>();
auto sampler = m_ctx->createResource<Sampler>();

渲染管线资源

// 交换链
auto swapchain = m_ctx->createResource<RHI::Swapchain>();
 
// 渲染Pass
auto passGroup = m_ctx->createResource<RHI::PassGroup>();
auto pass = m_ctx->createResource<RHI::Pass>();
auto passResource = m_ctx->createResource<PassResource>();

同步和命令资源

// 同步原语
auto fence = m_ctx->createResource<RHI::Fence>();
auto semaphore = m_ctx->createResource<RHI::Semaphore>();
 
// 命令相关
auto commandPool = m_ctx->createResource<RHI::CommandPool>();
 
// 描述符
auto descriptorPool = m_ctx->createResource<RHI::DescriptorPool>();
 
// 资源池
auto semaphorePool = m_ctx->createResource<SemaphorePool>();
auto fencePool = m_ctx->createResource<FencePool>();

2. ResourceManager模块 - 资源依赖管理器

职责：管理图像资源之间的依赖关系

3. CommandBufferGraph模块 - 同步和命令管理器

职责：管理同步相关的资源和CommandBuffer

4. RenderGraph模块 - 渲染图管理器

职责：管理整个渲染流程的图结构

RenderGraph通过声明式的API来构建渲染流程，自动处理资源依赖和同步：

// 获取RenderGraph模块
auto graph = m_ctx->getModule<RenderGraph>();
 
// 添加渲染Pass
graph->addPass(passName, ...resources);
 
// 编译渲染图
graph->compile();

Pass资源类型

清除操作：

// 启用Pass清除
EnablePassClear(ClearType::depth, 1.0f)                    // 清除深度
EnablePassClear(ClearType::color, Vec4(0,0,0,1))          // 清除颜色
EnablePassClear(ClearType::color | ClearType::depthStencil, // 清除颜色和深度
Vec4(0,0,0,1))

深度模板缓冲区：

// 创建深度缓冲区
DepthStencil("DepthFromLigth0Image",    // 资源名称
2048, 2048,                         // 尺寸
Format::D32_SFLOAT,                 // 格式
Samples::sample_1)                  // 采样数
 
// 使用窗口深度缓冲区
DepthStencil("mainWindowDS", m_wnd)

渲染目标：

// 创建渲染目标
Target("PosTarget")                     // 自动创建
Target("RetTarget")                     // 自动创建
 
// 使用窗口渲染目标
Target("mainWindowColor", m_wnd)

纹理输入：

// 将其他Pass的输出作为纹理输入
Texture("DepthFromLigth0Image")         // 阴影贴图
Texture("PosTarget")                    // 位置纹理
Texture("RetTarget")                    // 其他纹理

完整的渲染图示例

auto graph = m_ctx->getModule<RenderGraph>();
 
// 1. 阴影贴图Pass
graph->addPass(
"ShadowMapPass",
EnablePassClear(ClearType::depth, 1.0f),
DepthStencil("DepthFromLigth0Image",
2048, 2048,
Format::D32_SFLOAT,
Samples::sample_1
)
);
 
// 2. 主要物体渲染Pass
graph->addPass(
"ObjectPass",
Texture("DepthFromLigth0Image"),                        // 使用阴影贴图
EnablePassClear(ClearType::color | ClearType::depthStencil,
Vec4(0,0,0,1)),
Target("mainWindowColor", m_wnd),                       // 主窗口颜色
Target("PosTarget"),                                    // 位置缓冲区
Target("RetTarget"),                                    // 其他缓冲区
DepthStencil("mainWindowDS", m_wnd)                    // 主窗口深度
);
 
// 3. ImGui界面Pass
graph->addPass(
"ImguiPass",
Target("mainWindowColor", m_wnd),                       // 渲染到主窗口
Texture("PosTarget"),                                   // 读取位置纹理
Texture("RetTarget"),                                   // 读取其他纹理
DepthStencil("mainWindowDS", m_wnd)                    // 使用主窗口深度
);
 
// 编译渲染图（自动处理依赖和同步）
graph->compile();

渲染图的优势

自动依赖管理：RenderGraph自动分析Pass之间的资源依赖关系
资源生命周期优化：自动管理临时资源的创建和销毁
内存优化：重用不再需要的资源内存
同步优化：自动插入必要的同步点
声明式API：简洁直观的Pass声明方式