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我正在开发 Aurora Rendering Engine (ARE)，一个 C++17 跨平台混合渲染引擎。
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**核心特性**：
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- 混合渲染：光栅化（G-Buffer）+ 光线追踪（GI/AO/软阴影）
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- 双后端：CPU 和 Compute Shader 光线追踪，可运行时切换
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- BVH 加速结构
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- PBR 材质系统
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- 工业级可扩展性
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**技术栈**：
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- C++17, OpenGL 4.3+, GLFW, GLAD, GLM, spdlog, stb_image
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- 平台：Windows + Linux
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- 构建：CMake 3.15+
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**编码规范（NanoEra）**：
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- 命名：函数/变量 `snake_case`，类 `PascalCase`，类成员后缀 `_`（但用户直接使用的结构体成员不加下划线）
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- 全局宏前缀 `are_`，头文件保护 `ARE_INCLUDE_[路径]_H`
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- 注释：全英文，重要接口用 Doxygen
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- 禁用虚函数（性能优先，但不影响性能时可用）
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**重要设计决策**：
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1. 配置系统：纯代码配置，不支持文件加载
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2. 错误处理：简化设计，直接输出，无堆栈累积
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3. Shader 管理：外部文件，用户在 config 中指定路径
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4. 场景数据：渲染器拷贝数据（用户友好）
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5. BVH 构建：延迟构建（在 begin_frame 时检测并构建）
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6. 材质系统：Mesh 持有 Material ID，支持复用
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**文件目录树**：
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```
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aurora-rendering-engine/
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├── include/ # 头文件目录
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│ ├── are/ # 主命名空间目录
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│ │ ├── are.h # 总头文件（包含所有公共接口）
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│ │ ├── core/ # 核心模块
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│ │ │ ├── config.h # 配置系统
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│ │ │ ├── logger.h # 日志系统
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│ │ │ ├── types.h # 基础类型定义
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│ │ │ └── profiler.h # 性能分析器
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│ │ ├── renderer/ # 渲染器模块
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│ │ │ ├── renderer.h # 主渲染器接口
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│ │ │ ├── render_context.h # 渲染上下文
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│ │ │ └── render_stats.h # 渲染统计信息
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│ │ ├── scene/ # 场景管理模块
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│ │ │ ├── camera.h # 相机
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│ │ │ ├── mesh.h # 网格
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│ │ │ ├── material.h # 材质
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│ │ │ ├── light.h # 光源（基类）
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│ │ │ ├── directional_light.h # 平行光
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│ │ │ ├── point_light.h # 点光源
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│ │ │ ├── spot_light.h # 聚光灯
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│ │ │ └── scene_manager.h # 场景管理器
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│ │ ├── geometry/ # 几何处理模块
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│ │ │ ├── vertex.h # 顶点结构
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│ │ │ ├── triangle.h # 三角形
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│ │ │ ├── aabb.h # 轴对齐包围盒
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│ │ │ └── transform.h # 变换矩阵
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│ │ ├── acceleration/ # 加速结构模块
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│ │ │ ├── bvh.h # BVH 接口
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│ │ │ ├── bvh_node.h # BVH 节点
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│ │ │ └── bvh_builder.h # BVH 构建器
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│ │ ├── rasterizer/ # 光栅化模块
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│ │ │ ├── rasterizer.h # 光栅化器接口
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│ │ │ ├── gbuffer.h # G-Buffer 管理
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│ │ │ └── shader_program.h # Shader 程序封装
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│ │ ├── raytracer/ # 光线追踪模块
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│ │ │ ├── raytracer.h # 光线追踪器接口
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│ │ │ ├── ray.h # 光线结构
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│ │ │ ├── hit_record.h # 碰撞记录
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│ │ │ ├── cpu_raytracer.h # CPU 光线追踪实现
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│ │ │ └── compute_raytracer.h # Compute Shader 实现
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│ │ ├── texture/ # 纹理模块
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│ │ │ ├── texture.h # 纹理接口
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||
│ │ │ ├── texture_manager.h # 纹理管理器
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│ │ │ └── sampler.h # 采样器
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│ │ ├── utils/ # 工具模块
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│ │ │ ├── image_io.h # 图像读写
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│ │ │ ├── random.h # 随机数生成
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│ │ │ ├── math_utils.h # 数学工具函数
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│ │ │ └── file_utils.h # 文件工具函数
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│ │ └── platform/ # 平台相关模块
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│ │ ├── window.h # 窗口管理
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│ │ └── gl_context.h # OpenGL 上下文
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│ └── extended_folders.list # 模块分类文件夹列表
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│
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├── src/ # 源代码目录
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│ ├── core/
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│ │ ├── config.cpp
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│ │ ├── logger.cpp
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│ │ └── profiler.cpp
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│ ├── renderer/
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│ │ ├── renderer.cpp
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│ │ ├── render_context.cpp
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│ │ └── render_stats.cpp
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│ ├── scene/
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│ │ ├── camera.cpp
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│ │ ├── mesh.cpp
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│ │ ├── material.cpp
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│ │ ├── light.cpp
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│ │ ├── directional_light.cpp
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│ │ ├── point_light.cpp
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│ │ ├── spot_light.cpp
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│ │ └── scene_manager.cpp
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│ ├── geometry/
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│ │ ├── vertex.cpp
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│ │ ├── triangle.cpp
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│ │ ├── aabb.cpp
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│ │ └── transform.cpp
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│ ├── acceleration/
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│ │ ├── bvh.cpp
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│ │ ├── bvh_node.cpp
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│ │ └── bvh_builder.cpp
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│ ├── rasterizer/
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||
│ │ ├── rasterizer.cpp
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||
│ │ ├── gbuffer.cpp
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||
│ │ └── shader_program.cpp
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│ ├── raytracer/
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||
│ │ ├── raytracer.cpp
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│ │ ├── ray.cpp
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||
│ │ ├── hit_record.cpp
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│ │ ├── cpu_raytracer.cpp
|
||
│ │ └── compute_raytracer.cpp
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│ ├── texture/
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||
│ │ ├── texture.cpp
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│ │ ├── texture_manager.cpp
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│ │ └── sampler.cpp
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│ ├── utils/
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│ │ ├── image_io.cpp
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│ │ ├── random.cpp
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||
│ │ ├── math_utils.cpp
|
||
│ │ └── file_utils.cpp
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│ └── platform/
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│ ├── window.cpp
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│ └── gl_context.cpp
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│
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├── shaders/ # Shader 文件目录
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│ ├── gbuffer/
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│ │ ├── gbuffer.vert # G-Buffer 顶点着色器
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│ │ └── gbuffer.frag # G-Buffer 片段着色器
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│ ├── raytracing/
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│ │ └── raytracing.comp # 光线追踪计算着色器
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│ ├── post_process/
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│ │ ├── tonemap.vert # Tone Mapping 顶点着色器
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│ │ ├── tonemap.frag # Tone Mapping 片段着色器
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||
│ │ └── fullscreen_quad.vert # 全屏四边形顶点着色器
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│ └── debug/
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│ ├── visualize_gbuffer.frag # G-Buffer 可视化
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│ └── visualize_bvh.frag # BVH 可视化
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│
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├── lib/ # 第三方库目录（用户自行安装）
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│ ├── glfw/ # GLFW（用户提供）
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│ ├── glad/ # GLAD（用户提供）
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│ ├── glm/ # GLM（用户提供）
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│ ├── spdlog/ # spdlog（用户提供）
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│ └── stb/ # stb 库（项目包含）
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│ ├── stb_image.h
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│ └── stb_image_write.h
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│
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├── examples/ # 示例程序目录
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│ ├── 01_hello_triangle/
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│ │ ├── main.cpp # 基础三角形示例
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│ │ └── CMakeLists.txt
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│ ├── 02_cornell_box/
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│ │ ├── main.cpp # Cornell Box 示例
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│ │ └── CMakeLists.txt
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│ ├── 03_material_showcase/
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│ │ ├── main.cpp # 材质展示示例
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│ │ └── CMakeLists.txt
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│ └── 04_performance_test/
|
||
│ ├── main.cpp # 性能测试示例
|
||
│ └── CMakeLists.txt
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||
│
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├── experiments/ # 实验和测试记录目录
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│ └── .gitkeep
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│
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├── docs/ # 文档目录
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│ ├── API.md # API 文档
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│ ├── ARCHITECTURE.md # 架构设计文档
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│ ├── BUILD.md # 构建指南
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│ └── CODING_STYLE.md # 编码规范
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│
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├── scripts/ # 脚本目录
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│ ├── export_modules_requirements.sh # 导出模块依赖
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│ ├── check_code.sh # 代码规范检查
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│ └── setup_dependencies.sh # 依赖配置脚本（您后续编写）
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│
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├── res/ # 资源文件目录
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│ └── icon.png # 项目图标
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│
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├── CMakeLists.txt # 主 CMake 配置文件
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├── .gitignore # Git 忽略文件
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├── .gitmodules # Git 子模块配置（如果使用）
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├── LICENSE # 许可证
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└── README.md # 项目说明
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```
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如下是模块间依赖关系示意图：
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```
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ Renderer │
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│ (主渲染器接口) │
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└────────────┬────────────────────────────────┬───────────────┘
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||
│ │
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||
▼ ▼
|
||
┌────────────────┐ ┌─────────────────┐
|
||
│ Rasterizer │ │ RayTracer │
|
||
│ (光栅化器) │ │ (光线追踪器) │
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||
└────────┬───────┘ └────────┬────────┘
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||
│ │
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||
▼ ▼
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||
┌────────────────┐ ┌─────────────────┐
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||
│ GBuffer │ │ CPU/Compute │
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│ (G-Buffer) │ │ (双实现) │
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||
└────────────────┘ └────────┬────────┘
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||
│
|
||
▼
|
||
┌─────────────────┐
|
||
│ BVH │
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||
│ (加速结构) │
|
||
└────────┬────────┘
|
||
│
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||
┌───────────────────────────────┴───────────────┐
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||
│ │
|
||
▼ ▼
|
||
┌────────────────┐ ┌─────────────────┐
|
||
│ SceneManager │ │ Geometry │
|
||
│ (场景管理) │ │ (几何数据) │
|
||
└────────┬───────┘ └─────────────────┘
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||
│
|
||
├─────► Camera (相机)
|
||
├─────► Mesh (网格)
|
||
├─────► Material (材质)
|
||
└─────► Light (光源)
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│
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||
├─────► DirectionalLight
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├─────► PointLight
|
||
└─────► SpotLight
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||
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
|
||
│ 支撑模块 (底层) │
|
||
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
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||
│ Core: Config, Logger, Profiler, Types │
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||
│ Texture: TextureManager, Sampler │
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||
│ Utils: ImageIO, Random, MathUtils, FileUtils │
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||
│ Platform: Window, GLContext │
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||
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
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||
```
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||
关于项目实现架构，我有以下步骤：
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### Phase 1: 基础设施搭建（Week 1-2）
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**目标**：建立项目骨架，确保编译通过
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#### Step 1.1: 核心模块
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||
```
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||
优先级: ★★★★★
|
||
文件:
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- include/are/core/types.h # 基础类型定义
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- include/are/core/config.h # 配置系统
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- include/are/core/logger.h # 日志系统
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- src/core/config.cpp
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||
- src/core/logger.cpp
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||
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||
依赖: spdlog
|
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|
||
验证: 能够创建 Config 对象并输出日志
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||
```
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||
|
||
#### Step 1.2: 平台层
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||
```
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||
优先级: ★★★★★
|
||
文件:
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- include/are/platform/window.h # 窗口管理
|
||
- include/are/platform/gl_context.h # OpenGL 上下文
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||
- src/platform/window.cpp
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- src/platform/gl_context.cpp
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||
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||
依赖: GLFW, GLAD
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||
|
||
验证: 能够创建窗口并初始化 OpenGL 上下文
|
||
```
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||
|
||
#### Step 1.3: 工具模块
|
||
```
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||
优先级: ★★★★☆
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文件:
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||
- include/are/utils/math_utils.h # 数学工具
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- include/are/utils/file_utils.h # 文件工具
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- include/are/utils/random.h # 随机数生成
|
||
- src/utils/*.cpp
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||
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||
依赖: GLM
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||
|
||
验证: 基础工具函数可用
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||
```
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||
---
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### Phase 2: 几何与场景系统（Week 2-3）
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||
**目标**：能够构建和管理场景数据
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|
||
#### Step 2.1: 几何数据结构
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||
```
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||
优先级: ★★★★★
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||
文件:
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||
- include/are/geometry/vertex.h # 顶点结构
|
||
- include/are/geometry/triangle.h # 三角形
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- include/are/geometry/aabb.h # 包围盒
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||
- include/are/geometry/transform.h # 变换
|
||
- src/geometry/*.cpp
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||
|
||
依赖: GLM
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||
|
||
验证: 能够创建和操作几何数据
|
||
```
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||
|
||
#### Step 2.2: 场景对象
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||
```
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||
优先级: ★★★★★
|
||
文件:
|
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- include/are/scene/camera.h # 相机
|
||
- include/are/scene/mesh.h # 网格
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||
- include/are/scene/material.h # 材质
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||
- include/are/scene/light.h # 光源基类
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||
- include/are/scene/directional_light.h
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||
- include/are/scene/point_light.h
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||
- include/are/scene/spot_light.h
|
||
- src/scene/*.cpp
|
||
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||
依赖: geometry
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||
|
||
验证: 能够创建场景对象
|
||
```
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||
|
||
#### Step 2.3: 场景管理器
|
||
```
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||
优先级: ★★★★☆
|
||
文件:
|
||
- include/are/scene/scene_manager.h
|
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- src/scene/scene_manager.cpp
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依赖: scene/*
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||
验证: 能够添加/删除/查询场景对象
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||
```
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||
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||
---
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||
### Phase 3: 光栅化管线（Week 3-4）
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**目标**：实现 G-Buffer 生成
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#### Step 3.1: Shader 管理
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||
```
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||
优先级: ★★★★★
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||
文件:
|
||
- include/are/rasterizer/shader_program.h
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||
- src/rasterizer/shader_program.cpp
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||
- shaders/gbuffer/gbuffer.vert
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- shaders/gbuffer/gbuffer.frag
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||
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||
依赖: platform/gl_context
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||
|
||
验证: 能够加载和编译 Shader
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||
```
|
||
|
||
#### Step 3.2: G-Buffer
|
||
```
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||
优先级: ★★★★★
|
||
文件:
|
||
- include/are/rasterizer/gbuffer.h
|
||
- src/rasterizer/gbuffer.cpp
|
||
|
||
依赖: shader_program
|
||
|
||
验证: 能够创建 G-Buffer 纹理
|
||
```
|
||
|
||
#### Step 3.3: 光栅化器
|
||
```
|
||
优先级: ★★★★★
|
||
文件:
|
||
- include/are/rasterizer/rasterizer.h
|
||
- src/rasterizer/rasterizer.cpp
|
||
|
||
依赖: gbuffer, scene_manager
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||
|
||
验证: 能够渲染场景到 G-Buffer
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### Phase 4: 加速结构（Week 4-5）
|
||
|
||
**目标**：实现 BVH 构建
|
||
|
||
#### Step 4.1: BVH 节点
|
||
```
|
||
优先级: ★★★★★
|
||
文件:
|
||
- include/are/acceleration/bvh_node.h
|
||
- src/acceleration/bvh_node.cpp
|
||
|
||
依赖: geometry/aabb
|
||
|
||
验证: 能够创建 BVH 节点
|
||
```
|
||
|
||
#### Step 4.2: BVH 构建器
|
||
```
|
||
优先级: ★★★★★
|
||
文件:
|
||
- include/are/acceleration/bvh_builder.h
|
||
- src/acceleration/bvh_builder.cpp
|
||
|
||
依赖: bvh_node, scene/mesh
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||
|
||
验证: 能够从三角形列表构建 BVH（使用 SAH 或中点分割）
|
||
```
|
||
|
||
#### Step 4.3: BVH 接口
|
||
```
|
||
优先级: ★★★★☆
|
||
文件:
|
||
- include/are/acceleration/bvh.h
|
||
- src/acceleration/bvh.cpp
|
||
|
||
依赖: bvh_builder
|
||
|
||
验证: 提供统一的 BVH 查询接口
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### Phase 5: CPU 光线追踪（Week 5-6）
|
||
|
||
**目标**：实现基础的 CPU 光线追踪
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||
|
||
#### Step 5.1: 光线与碰撞
|
||
```
|
||
优先级: ★★★★★
|
||
文件:
|
||
- include/are/raytracer/ray.h
|
||
- include/are/raytracer/hit_record.h
|
||
- src/raytracer/ray.cpp
|
||
- src/raytracer/hit_record.cpp
|
||
|
||
依赖: geometry
|
||
|
||
验证: 能够进行光线-三角形相交测试
|
||
```
|
||
|
||
#### Step 5.2: CPU 光线追踪器
|
||
```
|
||
优先级: ★★★★★
|
||
文件:
|
||
- include/are/raytracer/cpu_raytracer.h
|
||
- src/raytracer/cpu_raytracer.cpp
|
||
|
||
依赖: ray, hit_record, bvh, scene_manager
|
||
|
||
验证: 能够追踪光线并计算基础着色（漫反射）
|
||
```
|
||
|
||
#### Step 5.3: 多线程优化
|
||
```
|
||
优先级: ★★★★☆
|
||
修改: src/raytracer/cpu_raytracer.cpp
|
||
|
||
依赖: OpenMP 或 std::thread
|
||
|
||
验证: 多线程加速光线追踪
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||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### Phase 6: Compute Shader 光线追踪（Week 6-7）
|
||
|
||
**目标**：实现 GPU 光线追踪
|
||
|
||
#### Step 6.1: Compute Shader 编写
|
||
```
|
||
优先级: ★★★★★
|
||
文件:
|
||
- shaders/raytracing/raytracing.comp
|
||
|
||
依赖: OpenGL 4.3+
|
||
|
||
验证: Shader 能够编译通过
|
||
```
|
||
|
||
#### Step 6.2: GPU 数据传输
|
||
```
|
||
优先级: ★★★★★
|
||
文件:
|
||
- include/are/raytracer/compute_raytracer.h
|
||
- src/raytracer/compute_raytracer.cpp
|
||
|
||
依赖: rasterizer/shader_program, bvh
|
||
|
||
验证: 能够将 BVH 和场景数据上传到 GPU（SSBO）
|
||
```
|
||
|
||
#### Step 6.3: GPU 光线追踪实现
|
||
```
|
||
优先级: ★★★★★
|
||
修改: shaders/raytracing/raytracing.comp
|
||
src/raytracer/compute_raytracer.cpp
|
||
|
||
验证: GPU 光线追踪能够产生正确结果
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### Phase 7: 主渲染器集成（Week 7-8）
|
||
|
||
**目标**：整合所有模块
|
||
|
||
#### Step 7.1: 渲染上下文
|
||
```
|
||
优先级: ★★★★★
|
||
文件:
|
||
- include/are/renderer/render_context.h
|
||
- include/are/renderer/render_stats.h
|
||
- src/renderer/render_context.cpp
|
||
- src/renderer/render_stats.cpp
|
||
|
||
依赖: 所有模块
|
||
|
||
验证: 能够管理渲染状态
|
||
```
|
||
|
||
#### Step 7.2: 主渲染器
|
||
```
|
||
优先级: ★★★★★
|
||
文件:
|
||
- include/are/renderer/renderer.h
|
||
- src/renderer/renderer.cpp
|
||
|
||
依赖: rasterizer, raytracer, scene_manager
|
||
|
||
验证: 能够完成完整的混合渲染流程
|
||
```
|
||
|
||
#### Step 7.3: 后处理（Tone Mapping）
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```
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优先级: ★★★★☆
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文件:
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- shaders/post_process/tonemap.vert
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- shaders/post_process/tonemap.frag
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修改: src/renderer/renderer.cpp
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||
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||
验证: HDR 到 LDR 的转换
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```
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---
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### Phase 8: 纹理系统（Week 8-9）
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**目标**：支持纹理贴图
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||
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#### Step 8.1: 图像 I/O
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||
```
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优先级: ★★★★☆
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||
文件:
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- include/are/utils/image_io.h
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||
- src/utils/image_io.cpp
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||
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||
依赖: stb_image, stb_image_write
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||
|
||
验证: 能够加载和保存图像
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||
```
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||
|
||
#### Step 8.2: 纹理管理
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||
```
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||
优先级: ★★★★☆
|
||
文件:
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||
- include/are/texture/texture.h
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||
- include/are/texture/texture_manager.h
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||
- include/are/texture/sampler.h
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||
- src/texture/*.cpp
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||
|
||
依赖: image_io
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||
|
||
验证: 能够加载纹理并在材质中使用
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||
```
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||
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||
#### Step 8.3: 集成到渲染管线
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||
```
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||
优先级: ★★★★☆
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||
修改: src/rasterizer/rasterizer.cpp
|
||
src/raytracer/cpu_raytracer.cpp
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shaders/raytracing/raytracing.comp
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||
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||
验证: 纹理能够正确显示
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```
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---
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### Phase 9: 高级光线追踪特性（Week 9-11）
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||
**目标**：实现高质量渲染特性
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||
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||
#### Step 9.1: 环境光遮蔽（AO）
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||
```
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||
优先级: ★★★★☆
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||
修改: src/raytracer/cpu_raytracer.cpp
|
||
shaders/raytracing/raytracing.comp
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||
|
||
验证: AO 效果正确
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||
```
|
||
|
||
#### Step 9.2: 软阴影
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||
```
|
||
优先级: ★★★☆☆
|
||
修改: 光线追踪器实现
|
||
|
||
验证: 软阴影效果
|
||
```
|
||
|
||
#### Step 9.3: 镜面反射
|
||
```
|
||
优先级: ★★★☆☆
|
||
修改: 光线追踪器实现
|
||
|
||
验证: 镜面反射效果
|
||
```
|
||
|
||
#### Step 9.4: 折射/透明
|
||
```
|
||
优先级: ★★☆☆☆
|
||
修改: 光线追踪器实现
|
||
|
||
验证: 透明材质效果
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||
```
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||
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||
---
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### Phase 10: 调试与性能分析（Week 11-12）
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||
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||
**目标**：提供调试工具和性能优化
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||
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||
#### Step 10.1: 性能分析器
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||
```
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||
优先级: ★★★★☆
|
||
文件:
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||
- include/are/core/profiler.h
|
||
- src/core/profiler.cpp
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||
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||
依赖: logger
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||
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||
验证: 能够测量各阶段耗时
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||
```
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||
|
||
#### Step 10.2: 调试可视化
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||
```
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||
优先级: ★★★☆☆
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||
文件:
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||
- shaders/debug/visualize_gbuffer.frag
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||
- shaders/debug/visualize_bvh.frag
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||
|
||
修改: src/renderer/renderer.cpp
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||
|
||
验证: 能够可视化 G-Buffer 各通道和 BVH 包围盒
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||
```
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||
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||
#### Step 10.3: 帧捕获功能
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||
```
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||
优先级: ★★★★☆
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||
修改: src/renderer/renderer.cpp
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src/utils/image_io.cpp
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验证: 能够保存渲染结果到文件
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```
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### Phase 11: 示例程序（Week 12-13）
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**目标**：提供完整的使用示例
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#### Step 11.1: Hello Triangle
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||
```
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||
优先级: ★★★★★
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文件:
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- examples/01_hello_triangle/main.cpp
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- examples/01_hello_triangle/CMakeLists.txt
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||
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验证: 最简单的三角形渲染
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```
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||
#### Step 11.2: Cornell Box
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||
```
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||
优先级: ★★★★☆
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文件:
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- examples/02_cornell_box/main.cpp
|
||
- examples/02_cornell_box/CMakeLists.txt
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||
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||
验证: 经典的 Cornell Box 场景，展示全局光照
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||
```
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||
#### Step 11.3: Material Showcase
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||
```
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||
优先级: ★★★☆☆
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||
文件:
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||
- examples/03_material_showcase/main.cpp
|
||
- examples/03_material_showcase/CMakeLists.txt
|
||
|
||
验证: 展示不同材质参数的效果
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||
```
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||
|
||
#### Step 11.4: Performance Test
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||
```
|
||
优先级: ★★★☆☆
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||
文件:
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||
- examples/04_performance_test/main.cpp
|
||
- examples/04_performance_test/CMakeLists.txt
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||
验证: CPU vs GPU 性能对比
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||
```
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接下来是开发策略说明
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### 开发原则
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1. **自底向上构建**：
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- 先实现底层模块（core, utils, platform）
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- 再实现数据层（geometry, scene）
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- 最后实现算法层和接口层
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2. **增量验证**：
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- 每个 Phase 完成后都有明确的验证目标
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- 通过简单的测试程序验证功能正确性
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- 避免大量代码堆积后才发现问题
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3. **并行开发可能性**：
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- Phase 3（光栅化）和 Phase 4（BVH）可以并行开发
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- Phase 5（CPU 光追）和 Phase 6（GPU 光追）可以并行开发
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- 但建议先完成 CPU 版本，再实现 GPU 版本（便于调试）
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4. **性能优先**：
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- 初期实现注重正确性
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- 后期通过 Profiler 识别瓶颈
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- 针对性优化热点代码
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### 关键里程碑
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**Milestone 1（Week 4）**：能够渲染静态场景到 G-Buffer
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||
```cpp
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// 验证代码
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are::Renderer renderer(config);
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renderer.add_mesh(triangle_mesh);
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||
renderer.begin_frame();
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renderer.render_gbuffer(); // 只渲染 G-Buffer
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||
renderer.end_frame();
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renderer.save_frame("gbuffer.png");
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||
```
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||
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||
**Milestone 2（Week 6）**：CPU 光线追踪能够产生正确结果
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||
```cpp
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||
// 验证代码
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config.ray_tracing.backend = are::ARE_RT_BACKEND_CPU;
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||
config.ray_tracing.spp = 16;
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renderer.render(); // 完整的混合渲染
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||
renderer.save_frame("cpu_result.png");
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||
```
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||
|
||
**Milestone 3（Week 8）**：GPU 光线追踪能够产生正确结果
|
||
```cpp
|
||
// 验证代码
|
||
config.ray_tracing.backend = are::ARE_RT_BACKEND_COMPUTE_SHADER;
|
||
renderer.render();
|
||
renderer.save_frame("gpu_result.png");
|
||
// 对比 CPU 和 GPU 结果，误差应在可接受范围内
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||
```
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||
|
||
**Milestone 4（Week 10）**：支持纹理和多种光源
|
||
```cpp
|
||
// 验证代码
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||
material.set_albedo_map("brick.png");
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||
renderer.add_light(directional_light);
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||
renderer.add_light(point_light);
|
||
renderer.render();
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||
```
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||
**Milestone 5（Week 14）**：项目完成，所有示例可运行
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### 风险控制
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**潜在风险**：
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1. **BVH 构建性能**：如果场景复杂，构建时间可能过长
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- 缓解：使用多线程构建，考虑增量更新
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2. **GPU 内存限制**：大场景可能超出 GPU 内存
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- 缓解：实现场景分块，按需加载
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3. **Compute Shader 调试困难**：GPU 代码难以调试
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||
- 缓解：先在 CPU 上验证算法正确性，再移植到 GPU
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||
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||
4. **跨平台兼容性**：Windows 和 Linux 的差异
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- 缓解：使用 CMake 和标准库，避免平台特定代码
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接下来是一些小总结
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### 项目规模估算
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- **总文件数**：约 80-100 个文件（头文件 + 源文件 + Shader）
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- **代码量**：约 15,000-20,000 行（不含注释和空行）
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- **开发周期**：14 周（约 3.5 个月）
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- **核心模块**：10 个（core, platform, utils, geometry, scene, acceleration, rasterizer, raytracer, texture, renderer）
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### 技术栈
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- **语言**：C++17
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- **图形 API**：OpenGL 4.3+
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- **依赖库**：GLFW, GLAD, GLM, spdlog, stb
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- **构建系统**：CMake 3.15+
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- **并行**：OpenMP / std::thread
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### 设计亮点
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1. **模块化设计**：清晰的层次结构，低耦合高内聚
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2. **双后端支持**：CPU 和 GPU 光线追踪可运行时切换
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3. **工业级可扩展性**：预留接口，便于后期添加新特性
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4. **性能优先**：BVH 加速、多线程、GPU 计算
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5. **易于调试**：完善的日志系统、性能分析、可视化工具
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此外，还有一些额外要求：
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### ⚠️ 关键修改记录
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1. **config.h 成员变量已去除下划线**
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- 原因：用户直接使用的结构体成员不加下划线
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- 影响：所有访问 config 的代码都使用无下划线版本
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||
- 示例：`config.window.width` 而不是 `config.window.width_`
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### 📌 API 一致性检查清单
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在实现时应该：
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- [ ] 检查头文件中声明的所有函数是否都实现
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- [ ] 不创造头文件中未声明的公共函数
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- [ ] 成员变量命名符合规范（类成员变量后缀 `_`，用户结构体，即public成员变量不加）
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- [ ] 所有公共 API 都有 Doxygen 注释
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- [ ] 错误处理使用 `ARE_LOG_ERROR`
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- [ ] 性能关键函数使用 `ARE_PROFILE_FUNCTION()`
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### 🎯 Phase 2 成功标准
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- [ ] 所有源文件编译通过（0 错误 0 警告）
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- [ ] 验证程序能够创建场景对象
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- [ ] 相机能够生成光线
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- [ ] 网格能够计算 AABB
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- [ ] 光源能够打包数据
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- [ ] 场景管理器能够管理对象
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对于目前的进度，我们已经实现了Phase 1，正在实现Phase 2，请你帮我们进行Phase 2的实现。
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但是因为我还没有给你我们已有的代码，因此你需要哪些头文件的代码？请在下一轮向我询问，然后我们会开始Phase 2的开发。
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