feat(render): 纹理图集构建与区块网格构建（面剔除/三通道/光照顶点）
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NianGao Dev
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internal/atlas/atlas.go
Normal file
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internal/atlas/atlas.go
Normal file
@@ -0,0 +1,82 @@
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// Package atlas 纹理图集构建：把纹理键列表打包成单张图（渲染.md §4）。
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//
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// 所有纹理统一按 tileSize 采样（最近邻缩放，保持像素风），
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// 返回图集图像与「纹理键 → 像素矩形」映射，供网格构建换算 UV。
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package atlas
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import (
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"fmt"
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"image"
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"image/draw"
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"image/png"
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"os"
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)
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// Build 打包纹理键列表为图集。
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// resolve：纹理键 → PNG 文件路径；缺失纹理跳过（键不进入 uv 表，运行时用占位纹理）。
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// 列数取「大于等于根号的整数」，使图集接近正方形（GPU 友好）。
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func Build(resolve func(key string) (string, bool), keys []string, tileSize int) (image.Image, map[string]image.Rectangle, error) {
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if len(keys) == 0 {
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return nil, nil, fmt.Errorf("atlas.Build: 纹理列表为空")
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}
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if tileSize <= 0 {
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tileSize = 16
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}
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cols := 1
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for cols*cols < len(keys) {
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cols++
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}
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rows := (len(keys) + cols - 1) / cols
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img := image.NewRGBA(image.Rect(0, 0, cols*tileSize, rows*tileSize))
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uv := make(map[string]image.Rectangle, len(keys))
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for i, key := range keys {
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path, ok := resolve(key)
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if !ok {
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continue // 缺失纹理：跳过（占位）
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}
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tile, err := loadPNG(path)
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if err != nil {
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return nil, nil, fmt.Errorf("atlas.Build %s: %w", key, err)
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}
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x := (i % cols) * tileSize
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y := (i / cols) * tileSize
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r := image.Rect(x, y, x+tileSize, y+tileSize)
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// 最近邻缩放（非标准尺寸纹理保持像素风）
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scaled := scaleNearest(tile, tileSize)
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draw.Draw(img, r, scaled, image.Point{}, draw.Src)
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uv[key] = r
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}
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return img, uv, nil
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}
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// loadPNG 解码 PNG。
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func loadPNG(path string) (image.Image, error) {
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f, err := os.Open(path)
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if err != nil {
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return nil, err
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}
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defer f.Close()
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img, err := png.Decode(f)
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if err != nil {
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return nil, err
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}
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return img, nil
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}
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// scaleNearest 最近邻缩放到 tileSize×tileSize。
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func scaleNearest(src image.Image, size int) image.Image {
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sb := src.Bounds()
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if sb.Dx() == size && sb.Dy() == size {
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return src
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}
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dst := image.NewRGBA(image.Rect(0, 0, size, size))
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for y := 0; y < size; y++ {
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for x := 0; x < size; x++ {
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sx := sb.Min.X + x*sb.Dx()/size
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sy := sb.Min.Y + y*sb.Dy()/size
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dst.Set(x, y, src.At(sx, sy))
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}
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}
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||||
return dst
|
||||
}
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||||
59
internal/atlas/atlas_test.go
Normal file
59
internal/atlas/atlas_test.go
Normal file
@@ -0,0 +1,59 @@
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package atlas
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||||
import (
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"image"
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"path/filepath"
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"testing"
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)
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// testResolve 从真实素材包解析纹理。
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func testResolve(key string) (string, bool) {
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p := filepath.Join("..", "..", "resourcepacks", "texture-pack-default1.20.5-26.2",
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"assets", "minecraft", "textures", key+".png")
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||||
if _, err := filepath.Abs(p); err != nil {
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return "", false
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}
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if _, err := testStat(p); err != nil {
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return "", false
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}
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return p, true
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}
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func testStat(p string) (interface{}, error) {
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f, err := filepath.Glob(p)
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if err != nil || len(f) == 0 {
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return nil, err
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}
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return f[0], nil
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}
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// TestBuild 验证图集打包：UV 矩形齐全、图像尺寸正确。
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func TestBuild(t *testing.T) {
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keys := []string{"block/stone", "block/dirt", "block/grass_block_top"}
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img, uv, err := Build(testResolve, keys, 16)
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if err != nil {
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t.Fatalf("构建图集失败: %v", err)
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}
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b := img.Bounds()
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||||
if b.Dx() != 32 || b.Dy() != 32 {
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t.Fatalf("图集尺寸期望 32×32，实际 %dx%d", b.Dx(), b.Dy())
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||||
}
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for _, k := range keys {
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if _, ok := uv[k]; !ok {
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t.Fatalf("纹理 %s 缺 UV", k)
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}
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}
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||||
// 三个键的 UV 不重叠且各不相同
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if uv[keys[0]] == uv[keys[1]] {
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t.Fatal("UV 矩形重叠")
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}
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}
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// TestScaleNearest 验证最近邻缩放尺寸。
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func TestScaleNearest(t *testing.T) {
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src := image.NewRGBA(image.Rect(0, 0, 32, 32))
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||||
dst := scaleNearest(src, 16)
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||||
if db := dst.Bounds(); db.Dx() != 16 || db.Dy() != 16 {
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||||
t.Fatalf("缩放后尺寸期望 16×16，实际 %dx%d", db.Dx(), db.Dy())
|
||||
}
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||||
}
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136
internal/mesh/mesh.go
Normal file
136
internal/mesh/mesh.go
Normal file
@@ -0,0 +1,136 @@
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||||
// Package mesh 区块网格构建：面剔除 + 顶点格式 + 光照（场景/渲染.md §3）。
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//
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// 网格在 CPU 构建（worker 池），GL 只负责上传——渲染 goroutine 不产生分配压力。
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package mesh
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import (
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"mc/internal/block"
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"mc/internal/chunk"
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)
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// Vertex 顶点格式（渲染.md §5）：位置 + UV + 天空/方块光各 4-bit。
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type Vertex struct {
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X, Y, Z float32
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U, V float32
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Sky, Block uint8
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}
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||||
// ChunkMesh 一个区块的三类网格（渲染.md §6 三 pass）。
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type ChunkMesh struct {
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Opaque []Vertex // 不透明（主 pass）
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Cutout []Vertex // alpha test（树叶/玻璃）
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Translucent []Vertex // 半透明（水，远→近排序 pass）
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}
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// Neighbor 邻居方块查询（跨区块面剔除用，区块管理.md §6）。
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type Neighbor func(x, y, z int32) block.State
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// UVFunc 纹理键 → 图集 UV（归一化坐标，含 inset）。
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type UVFunc func(texKey string) (u0, v0, u1, v1 float32, ok bool)
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||||
// Builder 网格构建器。
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type Builder struct {
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reg *block.Registry
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uv UVFunc
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}
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||||
// NewBuilder 创建构建器。
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func NewBuilder(reg *block.Registry, uv UVFunc) *Builder {
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return &Builder{reg: reg, uv: uv}
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}
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// face 一个面的 4 个角偏移与朝向。
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type faceDef struct {
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dir [3]int32
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corners [4][3]int32
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}
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// faces 六面定义（角顺序与 UV 顶点顺序一致）。
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var faces = [6]faceDef{
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||||
{dir: [3]int32{0, 1, 0}, corners: [4][3]int32{{0, 1, 0}, {1, 1, 0}, {1, 1, 1}, {0, 1, 1}}}, // 顶
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||||
{dir: [3]int32{0, -1, 0}, corners: [4][3]int32{{0, 0, 1}, {1, 0, 1}, {1, 0, 0}, {0, 0, 0}}}, // 底
|
||||
{dir: [3]int32{1, 0, 0}, corners: [4][3]int32{{1, 0, 0}, {1, 0, 1}, {1, 1, 1}, {1, 1, 0}}}, // 东(+x)
|
||||
{dir: [3]int32{-1, 0, 0}, corners: [4][3]int32{{0, 0, 1}, {0, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 1, 1}}}, // 西(-x)
|
||||
{dir: [3]int32{0, 0, 1}, corners: [4][3]int32{{1, 0, 1}, {0, 0, 1}, {0, 1, 1}, {1, 1, 1}}}, // 南(+z)
|
||||
{dir: [3]int32{0, 0, -1}, corners: [4][3]int32{{0, 0, 0}, {1, 0, 0}, {1, 1, 0}, {0, 1, 0}}}, // 北(-z)
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||||
}
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||||
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||||
// faceTexture 面方向 → 注册表纹理面名（block.Registry.Texture 参数）。
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var faceTexture = [6]string{"up", "down", "east", "west", "south", "north"}
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||||
// Build 构建区块网格（面剔除：仅当邻格非完全不透明时生成该面，渲染.md §3.1）。
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func (b *Builder) Build(c *chunk.Chunk, nb Neighbor) *ChunkMesh {
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||||
m := &ChunkMesh{}
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||||
blocks := c.Snapshot()
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||||
baseX, baseZ := float32(c.CX*16), float32(c.CZ*16)
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||||
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||||
for x := 0; x < 16; x++ {
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||||
for y := 0; y < chunk.Height; y++ {
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||||
for z := 0; z < 16; z++ {
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||||
s := blocks[chunk.Index(x, y, z)]
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||||
if s == block.Air {
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||||
continue
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||||
}
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var target *[]Vertex
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||||
switch {
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||||
case b.reg.IsTranslucent(s):
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||||
target = &m.Translucent
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||||
case b.reg.IsCutout(s):
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||||
target = &m.Cutout
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||||
default:
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||||
target = &m.Opaque
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||||
}
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wx := int32(x) + c.CX*16
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||||
wy := int32(y)
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||||
wz := int32(z) + c.CZ*16
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||||
sky, blk := c.SkyLight(x, y, z), c.BlockLight(x, y, z)
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||||
for fi, f := range faces {
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||||
nx := wx + f.dir[0]
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||||
ny := wy + f.dir[1]
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||||
nz := wz + f.dir[2]
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||||
neighbor := nb(nx, ny, nz)
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||||
if b.reg.IsOpaque(neighbor) {
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||||
continue // 面被不透明邻格遮挡（面剔除）
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||||
}
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||||
// 同类型邻格也剔除（水贴水不渲染内面；树叶相邻保留边缘，简化规则）
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||||
if neighbor != block.Air && !b.reg.IsOpaque(neighbor) &&
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||||
b.reg.IsTranslucent(neighbor) == b.reg.IsTranslucent(s) && b.reg.IsTranslucent(s) {
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||||
continue
|
||||
}
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||||
texKey := b.reg.Texture(s, faceTexture[fi])
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||||
u0, v0, u1, v1, ok := b.uv(texKey)
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||||
if !ok {
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||||
u0, v0, u1, v1 = 0, 0, 1, 1
|
||||
}
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||||
for _, corner := range f.corners {
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||||
*target = append(*target, Vertex{
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||||
X: baseX + float32(x) + float32(corner[0]),
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||||
Y: float32(y) + float32(corner[1]),
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||||
Z: baseZ + float32(z) + float32(corner[2]),
|
||||
U: u0 + (u1-u0)*float32(cornerUV(corner, f)[0]),
|
||||
V: v0 + (v1-v0)*float32(cornerUV(corner, f)[1]),
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||||
Sky: sky,
|
||||
Block: blk,
|
||||
})
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||||
}
|
||||
}
|
||||
}
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||||
}
|
||||
}
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||||
return m
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||||
}
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||||
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// cornerUV 角在面上的 UV 权重（0/1），顺序与 corners 一致。
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func cornerUV(c [3]int32, f faceDef) [2]int32 {
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var u, v int32
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switch f.dir {
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case [3]int32{0, 1, 0}, [3]int32{0, -1, 0}: // 顶/底：x→u，z→v
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||||
u, v = c[0], c[2]
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||||
case [3]int32{1, 0, 0}, [3]int32{-1, 0, 0}: // 东/西：z→u，y→v
|
||||
u, v = c[2], 1-c[1]
|
||||
default: // 南/北：x→u，y→v
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||||
u, v = c[0], 1-c[1]
|
||||
}
|
||||
return [2]int32{u, v}
|
||||
}
|
||||
95
internal/mesh/mesh_test.go
Normal file
95
internal/mesh/mesh_test.go
Normal file
@@ -0,0 +1,95 @@
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||||
package mesh
|
||||
|
||||
import (
|
||||
"path/filepath"
|
||||
"testing"
|
||||
|
||||
"mc/internal/block"
|
||||
"mc/internal/chunk"
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||||
)
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||||
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||||
// loadReg 加载注册表。
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||||
func loadReg(t *testing.T) *block.Registry {
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||||
t.Helper()
|
||||
r, err := block.Load(filepath.Join("..", "..", "assets", "config", "blocks.json"))
|
||||
if err != nil {
|
||||
t.Fatalf("加载注册表失败: %v", err)
|
||||
}
|
||||
return r
|
||||
}
|
||||
|
||||
// airNb 邻居查询：全部视为空气（不剔除任何面）。
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||||
func airNb(x, y, z int32) block.State { return block.Air }
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||||
|
||||
// dummyUV 固定 UV（测试不关心贴图坐标）。
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||||
func dummyUV(key string) (float32, float32, float32, float32, bool) {
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||||
return 0, 0, 1, 1, true
|
||||
}
|
||||
|
||||
// TestSingleBlock 单方块 6 面全生成：24 顶点（6 面 × 4 顶点四边形）。
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||||
func TestSingleBlock(t *testing.T) {
|
||||
reg := loadReg(t)
|
||||
stone, _ := reg.ID("stone")
|
||||
c := chunk.New(0, 0)
|
||||
c.Fill(0, 0, 0, block.NewState(stone, 0))
|
||||
c.SetBlockLight(0, 0, 0, 10)
|
||||
|
||||
b := NewBuilder(reg, dummyUV)
|
||||
m := b.Build(c, airNb)
|
||||
if len(m.Opaque) != 24 {
|
||||
t.Fatalf("不透明顶点期望 24，实际 %d", len(m.Opaque))
|
||||
}
|
||||
if len(m.Cutout) != 0 || len(m.Translucent) != 0 {
|
||||
t.Fatalf("其他通道应为空: cutout=%d translucent=%d", len(m.Cutout), len(m.Translucent))
|
||||
}
|
||||
// 顶点光照传递
|
||||
for _, v := range m.Opaque {
|
||||
if v.Block != 10 {
|
||||
t.Fatalf("顶点方块光期望 10，实际 %d", v.Block)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// TestFaceCulling 相邻不透明方块剔除共享面：2 块相邻 → 各 5 面 → 40 顶点。
|
||||
func TestFaceCulling(t *testing.T) {
|
||||
reg := loadReg(t)
|
||||
stone, _ := reg.ID("stone")
|
||||
c := chunk.New(0, 0)
|
||||
c.Fill(0, 0, 0, block.NewState(stone, 0))
|
||||
c.Fill(1, 0, 0, block.NewState(stone, 0))
|
||||
|
||||
// 邻居查询：跨区块查空气，区块内查实际方块
|
||||
nb := func(x, y, z int32) block.State {
|
||||
if x < 0 || x >= 16 || y < 0 || y >= chunk.Height || z < 0 || z >= 16 {
|
||||
return block.Air
|
||||
}
|
||||
return c.Block(int(x), int(y), int(z))
|
||||
}
|
||||
b := NewBuilder(reg, dummyUV)
|
||||
m := b.Build(c, nb)
|
||||
if len(m.Opaque) != 40 {
|
||||
t.Fatalf("面剔除后顶点期望 40，实际 %d", len(m.Opaque))
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// TestChannels 透明分类：火把→cutout，水→translucent（渲染.md §6）。
|
||||
func TestChannels(t *testing.T) {
|
||||
reg := loadReg(t)
|
||||
torch, _ := reg.ID("torch")
|
||||
water, _ := reg.ID("water")
|
||||
c := chunk.New(0, 0)
|
||||
c.Fill(0, 0, 0, block.NewState(torch, 0))
|
||||
c.Fill(2, 0, 0, block.NewState(water, 0))
|
||||
|
||||
b := NewBuilder(reg, dummyUV)
|
||||
m := b.Build(c, airNb)
|
||||
if len(m.Cutout) != 24 {
|
||||
t.Fatalf("火把 cutout 顶点期望 24，实际 %d", len(m.Cutout))
|
||||
}
|
||||
if len(m.Translucent) != 24 {
|
||||
t.Fatalf("水 translucent 顶点期望 24，实际 %d", len(m.Translucent))
|
||||
}
|
||||
if len(m.Opaque) != 0 {
|
||||
t.Fatalf("不应有不透明顶点，实际 %d", len(m.Opaque))
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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