Lambix-Engine 项目

项目背景

Lambix-Engine 是我计划开发的一款 3D 游戏引擎，也是我的本科毕业设计的一部分。这个引擎的目标是支持多平台（Windows、Linux、Mac）运行，最终能够成为一个跨平台的 3D 游戏开发工具。在开发过程中，我不仅仅是想实现一个可以渲染和展示 3D 图形的引擎，还希望通过这个项目积累更多关于引擎架构和图形渲染技术的理解。

目前进展

基础框架

目前我已经搭建了 Lambix-Engine 的基础框架，主要实现了以下几个核心模块：

  • 日志系统：使用 spdlog 库实现了日志记录功能，方便调试和记录引擎运行时的各类信息。
  • 事件系统：开发了一个简单的事件系统，初步实现了基础的事件处理功能。
  • 窗口管理：利用 GLFW 库成功创建了窗口，并计划在此基础上扩展以支持多平台。

渲染接口

我的下一个主要任务是实现渲染模块。为了让引擎具有更高的扩展性，我打算在引擎中抽象出一套图形渲染接口。目前的计划是在毕业设计中先使用 OpenGL 完成渲染的基本功能，未来可能逐步添加对 Vulkan 的支持，从而实现多 API 渲染的灵活性。

Lambix-Engine 渲染与 ECS 系统开发规划

本规划将 ECS 系统与渲染系统相结合，按照实现顺序逐步构建 Lambix-Engine 的核心框架。功能设计从基础组件开始，逐步实现多层次的渲染功能和 ECS 模块，以便保证引擎的模块化和扩展性。

阶段一：基础架构搭建

  • 窗口和上下文创建

    • 使用 GLFW 创建渲染窗口与上下文，支持初始配置（分辨率等）。

  • 渲染循环

    • 实现主渲染循环，包括清除屏幕、更新、交换缓冲区，确保稳定帧率。

  • 基础 ECS 系统

    • 实体管理：实现实体创建与销毁，并分配唯一 ID。
    • 组件管理：实现组件添加、删除和查找，建立组件池以优化存储。
    • 系统管理：支持系统注册、优先级和执行顺序管理。

阶段二：核心渲染与 ECS 集成

  • 基本着色器系统

    • 创建顶点、片元着色器，支持 GLSL 着色器的加载、编译和链接。

  • 几何体绘制

    • 支持简单几何体的绘制（如三角形和四边形），为 ECS 系统渲染功能打下基础。

  • Transform 组件与系统

    • Transform 组件：存储位移、旋转、缩放等信息。
    • Transform 系统：计算物体的世界变换矩阵，处理层级更新（父子关系）。

  • Mesh 组件与渲染系统

    • Mesh 组件：存储网格数据（顶点、法线、UV 坐标等）。
    • Mesh 渲染系统：渲染具有 Mesh 组件的实体，将组件数据传入渲染管线。

阶段三：资源管理与基础光照

  • 资源加载与管理

    • 纹理加载（支持 PNG、JPG 格式），并绑定和管理纹理资源。
    • 支持模型文件加载，解析顶点、法线、UV 数据。

  • 材质系统与 Material 组件

    • 实现基本材质属性（颜色、贴图），支持法线贴图等效果。
    • Material 组件：关联材质数据并支持 Mesh 渲染系统调用。

  • 基础光照系统与 Light 组件

    • Light 组件：支持环境光、点光源、方向光和聚光灯。
    • 光照系统：实现 Phong 光照模型，支持环境光、漫反射、镜面反射。

阶段四：相机系统与扩展渲染功能

  • Camera 组件与系统

    • Camera 组件：提供相机位置和视角控制。
    • Camera 系统：更新视角和投影矩阵，供渲染使用。

  • 阴影映射

    • 实现基于深度图的阴影映射，支持方向光和点光源的阴影效果。

阶段五：优化与高效渲染

  • 后处理效果

    • 引入帧缓冲区，支持后处理效果如 HDR、景深、屏幕空间环境光遮蔽。

  • 视锥裁剪系统

    • 通过视锥体裁剪剔除视野外的物体，优化渲染性能。

  • 批处理渲染系统

    • 实现相同材质的物体批量渲染，减少绘制调用次数。

阶段六：多平台支持与未来扩展

  • 跨平台接口

    • 抽象渲染接口，便于在不同平台之间切换渲染 API。首先实现 OpenGL，预留 Vulkan 支持接口。

  • 事件系统

    • 支持事件订阅和分发，提供系统间的通信机制，减少系统间耦合。

  • 脚本系统

    • 实现脚本接口，支持 Lua 或 Python，赋能 ECS 系统中的实体控制。

以上步骤将帮助 Lambix-Engine 在本科毕业设计中逐步搭建 ECS 和渲染系统的核心框架，并为未来的高级功能提供良好的架构基础。

未来展望

Lambix-Engine 对我来说是一个长期的工程，毕业设计只是一个起点。通过这个项目，我希望深入学习 3D 渲染和引擎架构设计的方方面面，积累丰富的开发经验。未来，如果时间和精力允许，我还打算把这个引擎开放给社区，和更多的开发者一起完善它。

总结

目前 Lambix-Engine 的开发仍处于初级阶段，但随着时间推移，我会不断更新项目的进展。这不仅是一个学习和成长的过程，也是我对游戏引擎开发领域的探索旅程。如果你对 Lambix-Engine 或 3D 引擎开发感兴趣，欢迎一起讨论和交流。

敬请期待后续更新！