Bevy 0.16 刚刚发布 新闻
主要特性
- GPU 驱动渲染(GPU-Driven Rendering) ECS 关系(ECS Relationships)
no_std支持(no_std Support)- 程序化大气散射(Procedural Atmospheric Scattering)
- 贴花(Decals)
- 遮挡剔除(Occlusion Culling)
- 改进的生成 API(Improved Spawn API)
- 统一的错误处理(Unified Error Handling)
- 更快的坐标变换传播(Faster Transform Propagation)
其中这次0.16更新, 我认为重要是下面几个特性
GPU 驱动渲染
cpu 驱动渲染流程
在0.16之前, Bevy 使用的是CPU 驱动渲染. 1、从在CPU端通过相机的视锥体裁剪和遮挡裁剪, 获取所有要渲染的对象. 对每个对象
- CPU将位置(transform),网格(mesh),材质(material),纹理(texture),缓冲区如光照(buffer), 上传到GPU
- CPU 发出绘制命令(drawcall)
- GPU 渲染对象.
gpu驱动渲染流程
1、CPU上传一个包含所有对象信息的缓冲区给GPU, GPU批量处理对象. 2、如果上一帧有新对象生成, CPU会把新的对象信息填充到缓冲区,并标明新的数据位置. 3、如果上一帧有材质被修改,CPU会把材质信息上传到GPU. 4、CPU上传本帧要渲染的对象列表.列表里只有对象的整数ID引用,所以列表很小, 根据场景大小和复杂度,会创建多个列表. 5、对每个对象列表
- CPU 发出drawcall.
- GPU 处理列表里所有的对象,进行裁剪, 确认哪些对象是可见的.
- GPU 渲染对象
对有几万个对象的大场景, GPU驱动渲染会比CPU驱动渲染开销减少3倍以上. 主要是将比较复杂的裁剪计算放到的GPU里, 并且大幅度减少了drawcall 请求.
目前的GPU渲染的限制
新的GPU驱动渲染用了Multi-draw indirect (万人同屏渲染所需技术), Bindless resources 等新技术, 对平台和显卡驱动有要求,具体兼容性表格如下:
| OS | Graphics API | GPU transform | Multi-draw & GPU cull | Bindless resources |
|---|---|---|---|---|
| Windows | Vulkan | ✅ | ✅ | ✅ |
| Windows | Direct3D 12 | ✅ | ❌ | ❌ |
| Windows | OpenGL | ✅ | ❌ | ❌ |
| Linux | Vulkan | ✅ | ✅ | ✅ |
| Linux | OpenGL | ✅ | ❌ | ❌ |
| macOS | Metal | ✅ | ❌ | ➖¹ |
| iOS | Metal | ✅ | ❌ | ➖¹ |
| Android | Vulkan | ➖² | ➖² | ➖² |
| Web | WebGPU | ✅ | ❌ | ❌ |
| Web | WebGL 2 | ❌ | ❌ | ❌ |
¹ Bevy 支持在 Metal 上使用无绑定资源，但当前限制明显较低，可能会导致更多的绘制调用。 ² 一些已知在 Bevy 工作负载中存在问题的 Android 驱动程序已被列入黑名单，这会导致 Bevy 回退到 CPU 驱动渲染。
未来展望
目前GPU驱动渲染只对3D 渲染管道起作用, 其他2D渲染管道、精灵、UI还是由CPU驱动渲染. 后续Bevy会将更多的工作交由GPU驱动渲染. 这次Bevy 0.16 还尝试性的加入了 WESL的支持. WESL 是WGSL的扩展版本,支持下面两个特性:
- imports 可以将着色器拆分为模块化, 可重复使用的文件
- conditional compiliation 条件编译, 可以根据传递给WESl的参数编译出不同的shader.
ECS 关系(Relation)
千呼万唤始出来,没有Relation前, 实体与实体的之间一般关系用Parent/Children关系维护, 不然要自己实现一套机制来维护.
Bevy 0.16 初步实现了 Relationship, 解读一下官方示例
/// 这是一个 关系(relationship) 组件.
/// 这个组件的关系目标(relationship target) 是 `LikedBy`
#[derive(Component)]
#[relationship(relationship_target = LikedBy)]
struct Likes(pub Entity);
/// 这是一个 关系目标(relationship target) 组件.
/// 它会自动维护所有拥有 `Likes` 组件的实体列表
#[derive(Component, Deref)]
#[relationship_target(relationship = Likes)]
struct LikedBy(Vec<Entity>);
// 增加关系
let e1 = world.spawn_empty().id();
let e2 = world.spawn(Likes(e1)).id();
let e3 = world.spawn(Likes(e1)).id();
// e1 is liked by e2 and e3
let liked_by = world.entity(e1).get::<LikedBy>().unwrap();
assert_eq!(&**liked_by, &[e2, e3]);在早期版本中我想实现一架飞机发射导弹, 导弹命中时想知道是谁发射的, 关系维护用了很大一圈查询. ECS有了关系就方便很多了. 注意Bevy目前0.16的ECS关系还是一对多(one-to-many).
[no_std] 支持
Bevy 已经开始对 [no_std] 特性进行支持, 虽然在一些平台上对渲染、音频、资产缺少API支持, 但社区里已经有人在GBA掌机上成功运行Bevy了
我在树莓派4 上跑过std的bevy, 如果可能, 国内的其他一些嵌入式硬件也有可能运行bevy?
统一 错误处理
之前Bevy将错误处理都留给用户自己处理, 错误要么Panic, 要么内部捕获后用其他传出来. 现在Bevy 0.16 的 系统、观察者和命令现在支持返回Result.
pub type Result<T = (), E = BevyError> = core::result::Result<T, E>;BevyError 类似于 anyhow, 接受任何错误类型.
所有的错误现在交由GLOBAL_ERROR_HANDLER进行处理, 默认还是Panic.
部署到生产环境可以通过下面的方式切换到日志记录错误
GLOBAL_ERROR_HANDLER
.set(warn)
.expect("The error handler can only be set once, globally.");其他特性
程序化大气散射
贴花
Forward Decals 前向贴花
Clustered Decals 集群贴花
