280 lines
6.9 KiB
C++
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C++
#pragma once
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#include <renderer/rhi/rhi.h>
|
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#include <renderer/shader.h>
|
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#include <renderer/texture.h>
|
||
#include <types/ptr/ref_counted.h>
|
||
#include <types/ptr/intrusive_ptr.h>
|
||
#include <types/math/vec2.h>
|
||
#include <types/math/color.h>
|
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#include <string>
|
||
#include <unordered_map>
|
||
#include <vector>
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namespace extra2d {
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// 前向声明
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class Material;
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||
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/**
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||
* @brief 材质参数类型
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||
*/
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enum class MaterialParamType : uint8_t {
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Float, // 浮点数
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Vec2, // 二维向量
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Vec3, // 三维向量
|
||
Vec4, // 四维向量
|
||
Color, // 颜色
|
||
Mat4, // 4x4 矩阵
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||
Texture // 纹理
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||
};
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||
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||
/**
|
||
* @brief 获取材质参数类型的大小
|
||
* @param type 参数类型
|
||
* @return 参数大小（字节）
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||
*/
|
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inline uint32_t getMaterialParamSize(MaterialParamType type) {
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||
switch (type) {
|
||
case MaterialParamType::Float: return sizeof(float);
|
||
case MaterialParamType::Vec2: return sizeof(float) * 2;
|
||
case MaterialParamType::Vec3: return sizeof(float) * 3;
|
||
case MaterialParamType::Vec4: return sizeof(float) * 4;
|
||
case MaterialParamType::Color: return sizeof(float) * 4;
|
||
case MaterialParamType::Mat4: return sizeof(float) * 16;
|
||
case MaterialParamType::Texture: return sizeof(uint32_t);
|
||
default: return 0;
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||
}
|
||
}
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||
|
||
/**
|
||
* @brief 材质参数信息
|
||
*/
|
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struct MaterialParamInfo {
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||
MaterialParamType type;
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uint32_t offset;
|
||
uint32_t size;
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||
};
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||
|
||
/**
|
||
* @brief 纹理槽位信息
|
||
*/
|
||
struct TextureSlot {
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Ptr<Texture> texture;
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||
uint32_t slot;
|
||
std::string uniformName;
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||
};
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||
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||
/**
|
||
* @brief 材质布局类
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||
*
|
||
* 定义材质参数的布局，可被多个材质共享
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||
*/
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class MaterialLayout : public RefCounted {
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public:
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/**
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* @brief 默认构造函数
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||
*/
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||
MaterialLayout();
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||
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||
/**
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||
* @brief 添加参数
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||
* @param name 参数名称
|
||
* @param type 参数类型
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||
*/
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||
void addParam(const std::string& name, MaterialParamType type);
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||
|
||
/**
|
||
* @brief 完成布局定义，计算偏移和总大小
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||
*/
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||
void finalize();
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 获取参数信息
|
||
* @param name 参数名称
|
||
* @return 参数信息指针，不存在返回 nullptr
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||
*/
|
||
const MaterialParamInfo* getParam(const std::string& name) const;
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 获取缓冲区大小
|
||
* @return 缓冲区大小
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||
*/
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||
uint32_t getBufferSize() const { return bufferSize_; }
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||
|
||
/**
|
||
* @brief 检查是否已最终化
|
||
* @return 是否已最终化
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||
*/
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||
bool isFinalized() const { return finalized_; }
|
||
|
||
private:
|
||
// 使用vector保持参数添加顺序，确保与着色器中的声明顺序一致
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||
std::vector<std::pair<std::string, MaterialParamInfo>> params_;
|
||
std::unordered_map<std::string, size_t> paramIndexMap_; // 用于快速查找
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||
uint32_t bufferSize_ = 0;
|
||
bool finalized_ = false;
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||
};
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||
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||
/**
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||
* @brief 材质类
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||
*
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* 基于 RHI 的材质包装类，管理：
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* - 着色器程序
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||
* - 材质参数（通过 UBO 上传）
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||
* - 纹理绑定
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||
*
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* 使用示例：
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||
* @code
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||
* // 创建自定义着色器
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* auto shader = makePtr<Shader>();
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||
* shader->loadFromFile("custom.vert", "custom.frag");
|
||
*
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||
* // 创建材质布局
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||
* auto layout = makePtr<MaterialLayout>();
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||
* layout->addParam("uTintColor", MaterialParamType::Color);
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||
* layout->addParam("uOpacity", MaterialParamType::Float);
|
||
* layout->finalize();
|
||
*
|
||
* // 创建材质
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||
* auto material = makePtr<Material>();
|
||
* material->setShader(shader);
|
||
* material->setLayout(layout);
|
||
* material->setColor("uTintColor", Color::White);
|
||
* material->setFloat("uOpacity", 1.0f);
|
||
*
|
||
* // 设置纹理
|
||
* material->setTexture("uTexture", texture, 0);
|
||
* @endcode
|
||
*/
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||
class Material : public RefCounted {
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public:
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/**
|
||
* @brief 默认构造函数
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||
*/
|
||
Material();
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||
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||
// ========================================
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||
// 着色器和布局设置
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||
// ========================================
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||
|
||
/**
|
||
* @brief 设置材质布局
|
||
* @param layout 材质布局
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||
*/
|
||
void setLayout(Ptr<MaterialLayout> layout);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 设置着色器
|
||
* @param shader 着色器
|
||
*/
|
||
void setShader(Ptr<Shader> shader);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 获取着色器
|
||
* @return 着色器
|
||
*/
|
||
Ptr<Shader> getShader() const { return shader_; }
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 获取 RHI 管线句柄
|
||
* @return RHI 管线句柄
|
||
*/
|
||
PipelineHandle getPipeline() const;
|
||
|
||
// ========================================
|
||
// 参数设置
|
||
// ========================================
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 设置 float 参数
|
||
* @param name 参数名称
|
||
* @param value 值
|
||
*/
|
||
void setFloat(const std::string& name, float value);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 设置 vec2 参数
|
||
* @param name 参数名称
|
||
* @param value 值
|
||
*/
|
||
void setVec2(const std::string& name, const Vec2& value);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 设置 vec4 参数
|
||
* @param name 参数名称
|
||
* @param x X 分量
|
||
* @param y Y 分量
|
||
* @param z Z 分量
|
||
* @param w W 分量
|
||
*/
|
||
void setVec4(const std::string& name, float x, float y, float z, float w);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 设置颜色参数
|
||
* @param name 参数名称
|
||
* @param value 颜色值
|
||
*/
|
||
void setColor(const std::string& name, const Color& value);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 设置 mat4 参数
|
||
* @param name 参数名称
|
||
* @param value 矩阵数据指针
|
||
*/
|
||
void setMat4(const std::string& name, const float* value);
|
||
|
||
// ========================================
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||
// 纹理管理
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// ========================================
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||
/**
|
||
* @brief 设置纹理
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||
* @param uniformName 着色器中的采样器 uniform 名称
|
||
* @param texture 纹理
|
||
* @param slot 纹理槽位（0-15）
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||
*/
|
||
void setTexture(const std::string& uniformName, Ptr<Texture> texture, uint32_t slot);
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 获取所有纹理槽位
|
||
* @return 纹理槽位列表
|
||
*/
|
||
const std::vector<TextureSlot>& getTextures() const { return textures_; }
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 清除所有纹理
|
||
*/
|
||
void clearTextures();
|
||
|
||
// ========================================
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||
// 数据访问
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// ========================================
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||
|
||
/**
|
||
* @brief 获取材质数据指针
|
||
* @return 数据指针
|
||
*/
|
||
const void* getData() const { return data_.data(); }
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 获取材质数据大小
|
||
* @return 数据大小
|
||
*/
|
||
uint32_t getDataSize() const { return static_cast<uint32_t>(data_.size()); }
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 获取材质布局
|
||
* @return 材质布局
|
||
*/
|
||
Ptr<MaterialLayout> getLayout() const { return layout_; }
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||
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||
private:
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||
Ptr<MaterialLayout> layout_; // 材质布局
|
||
Ptr<Shader> shader_; // 着色器
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||
std::vector<uint8_t> data_; // 材质数据（UBO 缓冲）
|
||
std::vector<TextureSlot> textures_; // 纹理槽位列表
|
||
};
|
||
|
||
} // namespace extra2d
|