[中英对照] 精通 Vulkan 图形编程：从基础原理到前沿

技术构建现代渲染引擎（双语对照版电子书） 书籍核心内容架构 本书共分为三大部分，总计 15 章，逻辑清晰地引导读者从基础逐步深入到 Vulkan 图形编程的高级应用。 第一部分：现代渲染引擎基础（第 1-5 章） 这部分为渲染引擎构建打下坚实基础，涵盖渲染引擎入门、资源管理优化、多线程解锁、帧图实现以及异步计算开启等关键内容。 第 1 章：Raptor 引擎与 Hydra 介绍：介绍框架结构，包括代码组织方式、主要组件概述，同时讲解如何在 Windows 和 Linux 系统下编译代码，还涉及 glTF 场景格式理解、PBR（基于物理的渲染）基础以及 GPU 调试相关知识，帮助读者快速熟悉引擎的基本构成与使用环境。 第 2 章：优化资源管理：聚焦资源管理改进，实现无绑定渲染（bindless rendering），通过检查支持性、创建描述符池、更新描述符集和着色器代码，简化多纹理材质的管理；同时自动化管线布局生成，通过将 GLSL 编译为 SPIR-V 并解析其输出信息生成管线布局，还介绍利用管线缓存提升加载速度，减少管线创建时间。 第 3 章：解锁多线程：讲解基于任务的多线程技术，以 enkiTS 库为例，阐述任务并行的优势及使用方法，实现异步资源加载，创建 I/O 线程与任务，利用 Vulkan 队列实现并行命令生成，还探讨命令缓冲区的分配策略、回收机制以及主次命令缓冲区的使用，提升 CPU 的资源利用率。 第 4 章：实现帧图（Frame Graph）：介绍帧图这一用于管理渲染流程的数据结构，讲解其构建方法，采用数据驱动方式实现帧图，包括拓扑排序实现以及利用帧图驱动渲染，自动化资源屏障放置和资源别名优化内存使用，让渲染流程管理更高效。 第 5 章：开启异步计算：介绍时间线信号量（timeline semaphore），用单个时间线信号量替代多个 fences，简化同步管理；添加独立的异步计算队列，实现计算任务与图形任务并行执行，并以布料模拟为例，展示异步计算在实际场景中的应用，同时介绍计算着色器的优势与使用方法。 第二部分：GPU 驱动渲染（第 6-10 章） 该部分专注于 GPU 驱动的渲染技术，包括 GPU 驱动渲染基础、多光源渲染、阴影添加、可变速率着色以及体积雾添加等内容。 第 6 章：GPU 驱动渲染：将大型网格分解为网格块（meshlets），生成网格块数据，介绍任务着色器与网格着色器，利用它们实现背面剔除和视锥体剔除，还通过计算着色器实现高效的遮挡剔除，生成间接绘制命令，提升渲染效率。 第 7 章：使用聚类延迟渲染实现多光源渲染：简述聚类光照的发展历程，对比前向渲染与延迟渲染技术的差异，实现 G 缓冲区（G-buffer）存储几何和材质信息，构建光照聚类，包括 CPU 端光源分配和 GPU 端光源处理，实现多光源场景的高效渲染。 第 8 章：使用网格着色器添加阴影：回顾阴影技术发展历史，包括阴影体、阴影映射和光线追踪阴影，重点介绍利用网格着色器实现阴影映射，涉及立方体贴图阴影、多视图渲染注意事项、基于光源的网格实例剔除、间接绘制命令生成以及利用 Vulkan 稀疏资源优化阴影内存使用等内容。 第 9 章：实现可变速率着色（Variable Rate Shading）：介绍可变速率着色技术，说明其作用与优势，讲解如何确定着色速率，以及在 Vulkan 中集成可变速率着色，利用特化常量优化性能，在保证图像质量的前提下提升渲染效率。 第 10 章：添加体积雾：从基础原理出发，介绍体积渲染与体积雾的概念，实现体积雾渲染，包括数据注入、光照贡献计算、散射与消光集成、体积雾在场景中的应用，还介绍滤波技术和体积噪声生成（如蓝噪声），提升体积雾的视觉效果。 第三部分：高级渲染技术（第 11-15 章） 此部分深入探讨高级渲染技术，涵盖时间抗锯齿、光线追踪入门以及基于光线追踪的阴影、动态漫反射全局光照和反射效果实现。 第 11 章：时间抗锯齿（Temporal Anti-Aliasing, TAA）：概述抗锯齿技术发展，实现基础 TAA，包括相机抖动、抖动序列选择、运动向量添加，还介绍 TAA 的改进方法，如重投影、历史采样、场景采样、历史约束、解析以及锐化处理，提升图像抗锯齿效果。 第 12 章：光线追踪入门：介绍 Vulkan 中的光线追踪扩展，讲解构建底层加速结构（BLAS）和顶层加速结构（TLAS），定义并创建光线追踪管线，为后续光线追踪相关应用打下基础。 第 13 章：用光线追踪重新实现阴影：实现简单的光线追踪阴影，介绍改进方法，包括运动向量应用、可见性方差计算、可见性计算、滤波可见性以及利用滤波后的可见性结果，提升阴影质量，解决传统阴影技术的缺陷。 第 14 章：用光线追踪添加动态漫反射全局光照（DDGI）：介绍间接光照概念，讲解动态漫反射全局光照（DDGI），通过光线追踪为每个探针生成数据，处理探针偏移、探针辐照度和可见性更新以及探针采样，实现全局光照效果，提升场景光照的真实感。 第 15 章：用光线追踪添加反射：简述屏幕空间反射及其局限性，实现光线追踪反射，还介绍去噪器的实现，优化反射效果，让场景中的反射更真实自然。