Render Graph на Rust и Vulkan

Значимый прорыв формирует отрасль ИИ: ollalala 52 минуты назад Краткое содержание статьи Render Graph на Rust и Vulkan Сложный 10 мин 446 Rust * Мнение В большей степени эта статья будет полезна тем, кто уже пытался реализовать или реализовал свои сложные рендеры на Vulkan. Я лишь расскажу, как пытался организовать современный Vulkan-код, чтобы получить его эффективность и гибкость. Каждый, кто имеет хоть какой-нибудь опыт работы с Vulkan, задавался вопросом, как правильно его организовать.

Какие платформы поддерживать? Какие фичи GPU считать обязательными, а какие опциональными? Можно ли поддерживать вообще все?

Технические детали

А еще многопоточность и async compute... Самая большая проблема - то, что GPU очень разные (IMR vs TBDR, UMA vs Discrete). Когда пытаешься описать все это разнообразие одним API и поддержать его целиком, приходишь к веткам, очень большим веткам кода.

3 устраняет множество проблем и, особенно для ПК, сокращает объем кода, поэтому я рекомендовал бы начинать сразу с него. Со временем разница между GPU становится все меньше, и полностью ПК-рендер с небольшими доработками (а то и без них) можно будет запустить на мобильных устройствах. Чтобы все же дойти до работающего результата, я взял за основу профиль VP_LUNARG_desktop_baseline_2024 и брал оттуда все расширения и большинство лимитов, форматов и фич.

Профиль гарантирует, что GPU поддерживает определенный минимальный набор возможностей, хотя на реальном устройстве лимиты, скорее всего, выше. Из-за многословности Vulkan и объема темы дальше я опишу только самые важные по моему мнению вещи, главное чтобы была понятна идея:pub struct impl RenderContext { pub fn new(window: &Window) -> }Структура RenderContext (она возвращается как Arc) инициализирует и хранит основной набор Vulkan-объектов: device, queue и GPU-аллокаторы. Я с самого начала заложил в нее Send и Sync, хотя бы для того, чтобы glTF-модель можно было целиком создавать в другом потоке, не затрагивая основной.

Отраслевые последствия

Честно говоря, я до сих пор не знаю, стоило ли делать это сразу или было бы проще добавить многопоточность позже, уже имея однопоточный рендерер. Затем я написал большую структуру, которая создает «голые» vk-объекты и управляет ими через Handle. Handle - это легкая структура-идентификатор объекта, а для работы с такими идентификаторами давно есть готовый crate - slotmap.

Handle-based подход можно увидеть в докладе Frostbite на GDC, «FrameGraph: Extensible Rendering Architecture in Frostbite»: там любой ресурс - лишь непрозрачный идентификатор (idResource), с которым работает FrameGraph. Я поступил так же и для долгоживущих ресурсов, и для временных.

Этот прогресс даёт важные сигналы о будущем отрасли, и технологический мир внимательно наблюдает.