Qt 3D 渲染移植到 RHI

作为提醒，在 Qt 6 中，Qt 3D 将默认使用其 RHI 渲染后端。

但仍可使用 Qt 5 系列中的旧版 OpenGL 后端。这可以通过将环境变量 QT3D_RENDERER 设置为 opengl 来启用。如果您不想移植应用程序以支持 RHI，或者您需要 RHI 后端目前受限或不可用的功能，就需要这样做。

目前，已知的 RHI 限制包括

无法显式混合（必须通过将四边形渲染到帧缓冲区来手动混合）
MemoryBarrier 无法显式设置
并非所有纹理格式都可用
目前不支持间接绘制
目前不支持几何着色器。
不同的 RHI 后端可能支持不同的功能集。

此外，请注意不要将Qt 3D OpenGL 渲染后端与Qt 3D 在 OpenGL 上运行的 RHI 渲染后端混淆。

RHI 是对不同图形应用程序接口的抽象。这意味着在特定平台上，多个 RHI 可以使用多个后端。

要强制 RHI 使用给定的后端，应将 QSG_RHI_BACKEND 环境变量设置为 opengl、vulkan、metal、directx 之一。

添加 RHI 兼容技术

要在Qt 3D 材质/效果中添加 RHI 支持，需要一个针对 RHI 的新技术。截至目前，唯一有效的 RHI 版本是 1.0。

Material {
    Effect {
        techniques: [
            Technique {
                id: gl3Technique
                graphicsApiFilter {
                    api: GraphicsApiFilter.OpenGL
                    profile: GraphicsApiFilter.CoreProfile
                    majorVersion: 3
                    minorVersion: 1
                }
                renderPasses: RenderPass {
                    id: gl3Pass
                    shaderProgram: ShaderProgram {
                        ...
                    }
                }
            },
            Technique {
                id: rhiTechnique
                graphicsApiFilter {
                    api: GraphicsApiFilter.RHI
                    profile: GraphicsApiFilter.NoProfile
                    majorVersion: 1
                    minorVersion: 0
                }
                renderPasses: RenderPass {
                    id: rhiPass
                    shaderProgram: ShaderProgram {
                        ...
                    }
                }
            }
        ]
    }
}

QMaterial *material = new QMaterial();
QEffect *effect = new QEffect();

// Set the effect on the material
material->setEffect(effect);

{
    QTechnique *gl3Technique = new QTechnique();
    QRenderPass *gl3Pass = new QRenderPass();
    QShaderProgram *glShader = new QShaderProgram();

    // Set the shader on the render pass
    gl3Pass->setShaderProgram(glShader);

    // Add the pass to the technique
    gl3Technique->addRenderPass(gl3Pass);

    // Set the targeted GL version for the technique
    gl3Technique->graphicsApiFilter()->setApi(QGraphicsApiFilter::OpenGL);
    gl3Technique->graphicsApiFilter()->setMajorVersion(3);
    gl3Technique->graphicsApiFilter()->setMinorVersion(1);
    gl3Technique->graphicsApiFilter()->setProfile(QGraphicsApiFilter::CoreProfile);

    // Add the technique to the effect
    effect->addTechnique(gl3Technique);
}

{
    QTechnique *rhiTechnique = new QTechnique();
    QRenderPass *rhiPass = new QRenderPass();
    QShaderProgram *rhiShader = new QShaderProgram();

    // Set the shader on the render pass
    rhiPass->setShaderProgram(glShader);

    // Add the pass to the technique
    rhiTechnique->addRenderPass(rhiPass);

    // Set the targeted RHI version for the technique
    rhiTechnique->graphicsApiFilter()->setApi(QGraphicsApiFilter::RHI);
    rhiTechnique->graphicsApiFilter()->setMajorVersion(1);
    rhiTechnique->graphicsApiFilter()->setMinorVersion(0);
    rhiTechnique->graphicsApiFilter()->setProfile(QGraphicsApiFilter::NoProfile);

    // Add the technique to the effect
    effect->addTechnique(rhiTechnique);
}

创建 RHI 兼容着色器

无论 RHI 将在哪个后端之上运行，着色器都将使用 GLSL 450 编写。

与早期的 GLSL 版本相比，变化微乎其微，主要的明显区别在于制服的声明方式。还请注意，需要定义 in 和 out 变量的位置，而且它们在各着色器阶段之间应保持一致。

#version 450 core

layout(location = 0) in vec3 vertexPosition;
layout(location = 0) out vec3 worldPosition;

layout(std140, binding = 0) uniform qt3d_render_view_uniforms {
  mat4 viewMatrix;
  mat4 projectionMatrix;
  mat4 uncorrectedProjectionMatrix;
  mat4 clipCorrectionMatrix;
  mat4 viewProjectionMatrix;
  mat4 inverseViewMatrix;
  mat4 inverseProjectionMatrix;
  mat4 inverseViewProjectionMatrix;
  mat4 viewportMatrix;
  mat4 inverseViewportMatrix;
  vec4 textureTransformMatrix;
  vec3 eyePosition;
  float aspectRatio;
  float gamma;
  float exposure;
  float time;
  float yUpInNDC;
  float yUpInFBO;
};

layout(std140, binding = 1) uniform qt3d_command_uniforms {
  mat4 modelMatrix;
  mat4 inverseModelMatrix;
  mat4 modelViewMatrix;
  mat3 modelNormalMatrix;
  mat4 inverseModelViewMatrix;
  mat4 modelViewProjection;
  mat4 inverseModelViewProjectionMatrix;
};

void main()
{
    ...
}

有关着色器变化的更多详情，请查看Qt3DRender::QShaderProgram

Qt 3D 额外内容

Qt 3D Extras 中的材质已移植到 RHI。

渲染框架图概述

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