USD在Maya中通过Hydra来进行渲染



  • 1.jpg

    简介

    USD全称是“Universal Scene Description”,它主要着力的是电影、游戏复杂制作的流程的规范化。这回我们主要来研究USD在Maya中有关渲染部分究竟是如何实现的。

    USD通过附属的子项目Hydra来实现在其工具“UsdView”以及Maya中渲染方面的实现。Hydra是一款经过多年锤炼的渲染引擎(据说自从2012年就开始研发),Hydra与Maya中有关渲染的结合得益于Maya支持第三方渲染框架通过它提出的“Viewport (1.0、2.0)”方式支持。

    初探

    我们打开USD项目,会发现它有很多子项目。其中包含了imaging和usd子项目。这里我们主要关注的是imaging项目。由单词意思可知,其主要关注的是产出图片的,也就是有关渲染的。
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    有关Hydra是三个子项目。包含了hdSt、hdStream以及hdx。我们主要关注的是hdSt。因为这个项目是和OpenGL渲染密切相关的。由于OpenGL是做渲染的大家通用知识,因而它是我们关注的主要子项目。

    调试

    调试.jpg
    我们调试这部分代码,截了此图。我们在图中至少发现几个问题:

    1. Maya底层是用OpenSceneGraph(OSG)管理场景的。我们可以看到Maya 2018的文件夹里有很多OSG开头的动态链接库,这么说具体视口渲染的部分都是建立在OSG上的。Maya的Viewport 2.0也是建立在OSG上的。在可见的将来它们不会替换掉OSG。

    2. USD的Hydra和Maya结合的类叫做UsdMayaGLBatchRenderer。由名字可知,它仅工作在OpenGL下,换句话说,如果Maya使用的是DirectX11进行渲染的,那么它将会失效。
      d7063ec4-242e-40bd-bf05-5103c38fedf1-image.png

    3. libhd项目只是一个前端库,后端通过libhdx以及libhdSt来实现。尤其是libhdSt,它主要是和OpenGL打交道的。它十分复杂。主要基于的是OpenGL 3.3+,也就是包含了各种着色器以及高级栅格化技术,并且整合了网格细分库:OpenSubdiv。

    后续

    由于我们的研究方向是思考一个方式来让让Hydra支持过程化纹理,因此我们还需要继续对此进行研究。


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    先决条件

    开发主机环境支持仅限于Windows 10

    MSVC compiler v19.16 (Visual Studio 2017 15.9.9 or newer) x64

    CMake v3.13 or newer (you can install it using the Qt Online installer) x64

    使用Qt联机安装程序安装Qt for MCUs,该安装程序可通过Qt帐户下载

    安装Qt 5.14和Qt Creator 4.11 or higher

    安装链接

    › Qt: https://account.qt.io/downloads
    › CMake: https://cmake.org/download/
    › Python 2.7 32-bit: https://www.python.org/downloads/release/python-2716/
    › Arm GCC: https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnutoolchain/gnu-rm/downloads
    › J-Link Software Pack: https://www.segger.com/downloads/jlink/JLink_Windows.exe
    › J-Link OpenSDA Firmware: https://www.segger.com/downloads/jlink/OpenSDA_MIMXRT1050-EVKHyperflash
    › STM32CubeProgrammer: https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubeprog.html
    › STM32 ST-LINK Utility: https://www.st.com/en/development-tools/stsw-link004.html​​​​​​​

    Qt Creator设置 启用Qt Creator插件 选择“帮助>关于插件”,然后从列表中选择“MCU支持(实验性)”插件,重新启动Qt Creator以应用更改
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    选择工具>选项>设备>MCU

    选择Qt for MCUs-Desktop 32bpp作为目标

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    注意:

    编译器要选X64,Qt版本要选64bit,CMake Tool选x64

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  • boost.asio是一个很棒的网络库,这回儿我也开始系统地学习起来了。想想当年接触boost,也有八年多了。这次开始接触boost,觉得既熟悉又陌生。熟悉的是小写字母+下划线的命名方式、晦涩的模板、很慢的编译速度以及较大的程序体积,陌生的是asio的各种概念:io服务、接收器、套接字等等:我之前对网络编程不是非常了解。

    于是根据我的理解,参考《Boost.Asio C++网络编程》实现了这样一个简单的客户端和服务端通信的例子,例子非常简单,还不完善,但是幸运的是,可以在本机上互通了。
    下面是客户端的代码:

    #include <iostream> #include <boost/asio.hpp> #include <boost/proto/detail/ignore_unused.hpp> using namespace std; using namespace boost::asio; using namespace boost::system; using namespace boost::proto::detail;// 提供ignore_unused方法 void writeHandler( const boost::system::error_code& ec, size_t bytesTransferred ) { if ( ec ) { cout << "Write data error, code: " << ec.value( ) << "transferred: " << bytesTransferred << endl; } else { cout << "OK! " << bytesTransferred << "bytes written. " << endl; } } int main(int argc, char *argv[]) { ignore_unused( argc ); ignore_unused( argv ); io_service service; ip::tcp::socket sock( service ); ip::tcp::endpoint ep( ip::address::from_string( "127.0.0.1" ), 6545 ); boost::system::error_code ec; sock.connect( ep, ec ); if ( ec ) { cout << "Connect error, code: " << ec.value( ) << ", We will exit." << endl; return ec.value( ); } else { char buf[1024] = "Hello world!"; sock.async_write_some( buffer( buf ), writeHandler ); sock.close( ); } return service.run( ); }

    下面是服务端的代码:

    #include <iostream> #include <boost/asio.hpp> #include <boost/proto/detail/ignore_unused.hpp> using namespace std; using namespace boost::asio; using namespace boost::system; using namespace boost::proto::detail;// 提供ignore_unused方法 void acceptHandle( const boost::system::error_code& code ) { cout << "Accepted." << endl; } int main(int argc, char *argv[]) { ignore_unused( argc ); ignore_unused( argv ); io_service service; ip::tcp::endpoint ep( ip::address::from_string( "127.0.0.1" ), 6545 ); boost::system::error_code ec; ip::tcp::socket sock( service ); ip::tcp::acceptor acceptor( service, ep ); acceptor.async_accept( sock, acceptHandle ); if ( ec ) { cout << "There is an error in server. code: " << ec.value( ) << endl; } return service.run( );// 阻塞运行 }

    运行结果是这样的:
    78448d7b-b3ae-42fc-9e2e-4dd2fbdac2c2-image.png

    我对boost.asio中几个概念的理解:

    io_service,这就是一个类似事件循环的东西,它为io设备提供服务,故名。不管是套接字、文件还是串口设备,都要使用它的服务。它的run()函数相当于启动了一个事件循环。一旦有消息了,即进行响应。这也是实现异步编程的重要基础。 socket,这个类则是套接字,可以处理TCP或者是UDP请求。有同步以及异步的处理方式,也有带异常以及不带异常的处理方式。 acceptor,接收器,仅仅是服务端使用。相当于其余框架中的listener,作接收用的。

    比较浅显,如果有不当之处,敬请指正。

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