docs: add scene viewport design spec

Co-Authored-By: Claude Opus 4.6 (1M context) <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
2026-03-26 10:20:07 +09:00
parent c19dc6421a
commit 8468f3cce2

View File

@@ -0,0 +1,186 @@
# Scene Viewport Design
## Overview
도킹 패널 안에 3D 씬을 렌더링한다. 오프스크린 텍스처에 Blinn-Phong forward 렌더링 후, UI 시스템에서 텍스처드 쿼드로 표시. 오빗 카메라로 조작.
## Scope
- 오프스크린 렌더 타겟 (color + depth)
- 텍스처를 UI 패널 영역에 표시하는 셰이더/파이프라인
- 오빗 카메라 (회전, 줌, 팬)
- 매 프레임 패널 크기 변경 시 텍스처 재생성
- 데모 씬 (큐브 + 방향광)
## ViewportTexture
오프스크린 렌더 타겟을 관리한다.
```rust
pub struct ViewportTexture {
pub color_texture: wgpu::Texture,
pub color_view: wgpu::TextureView,
pub depth_texture: wgpu::Texture,
pub depth_view: wgpu::TextureView,
pub width: u32,
pub height: u32,
}
```
- `new(device, width, height)` — Rgba8UnormSrgb color + Depth32Float depth 텍스처 생성
- color: usage = RENDER_ATTACHMENT | TEXTURE_BINDING (렌더 타겟 + 후속 샘플링)
- depth: usage = RENDER_ATTACHMENT
- `ensure_size(&mut self, device, w, h)` — 크기 다르면 재생성, 같으면 무시
## ViewportRenderer
오프스크린 텍스처를 UI 위에 텍스처드 쿼드로 그린다.
```rust
pub struct ViewportRenderer {
pipeline: wgpu::RenderPipeline,
sampler: wgpu::Sampler,
bind_group_layout: wgpu::BindGroupLayout,
}
```
- `new(device, surface_format)` — 파이프라인, 샘플러, 바인드 그룹 레이아웃 생성
- `render(encoder, target_view, viewport_texture, screen_w, screen_h, rect)` — 패널 영역에 텍스처 매핑
### 셰이더 (viewport_shader.wgsl)
버텍스 셰이더:
- uniform으로 rect 좌표 (x, y, w, h)와 screen 크기 (screen_w, screen_h) 전달
- 4개 버텍스를 rect 영역에 맞게 NDC로 변환
- UV = (0,0) ~ (1,1)
프래그먼트 셰이더:
- 텍스처 샘플링하여 출력
바인드 그룹:
- group(0) binding(0): uniform (rect + screen)
- group(0) binding(1): texture_2d
- group(0) binding(2): sampler
### 렌더 패스 설정
- target: surface texture view
- LoadOp::Load (기존 클리어된 배경 위에 오버레이)
- scissor rect: 패널 영역으로 클리핑
- 버텍스 버퍼 없음 — vertex_index로 4개 정점 생성 (triangle strip 또는 2 triangles)
## OrbitCamera
에디터 뷰포트 전용 카메라.
```rust
pub struct OrbitCamera {
pub target: Vec3, // 회전 중심점
pub distance: f32, // 중심에서 카메라까지 거리
pub yaw: f32, // 수평 회전 (라디안)
pub pitch: f32, // 수직 회전 (라디안, -PI/2+0.01 ~ PI/2-0.01 클램프)
pub fov_y: f32, // 시야각 (기본 PI/4)
pub near: f32, // 0.1
pub far: f32, // 100.0
}
```
### 카메라 위치 계산
```
position = target + Vec3(
distance * cos(pitch) * sin(yaw),
distance * sin(pitch),
distance * cos(pitch) * cos(yaw),
)
```
### 행렬
- `view_matrix() -> Mat4` — look_at(position, target, up)
- `projection_matrix(aspect: f32) -> Mat4` — perspective(fov_y, aspect, near, far)
- `view_projection(aspect: f32) -> Mat4` — projection * view
### 입력 처리
- `orbit(&mut self, dx: f32, dy: f32)` — 좌클릭 드래그: yaw += dx * sensitivity, pitch += dy * sensitivity (클램프)
- `zoom(&mut self, delta: f32)` — 스크롤: distance *= (1.0 - delta * 0.1), min 0.5 ~ max 50.0
- `pan(&mut self, dx: f32, dy: f32)` — 미들 클릭 드래그: target을 카메라의 right/up 방향으로 이동
입력은 뷰포트 패널 위에 마우스가 있을 때만 처리 (Rect::contains 활용).
## 3D 씬 렌더링
기존 mesh_shader.wgsl (Blinn-Phong)을 재사용한다.
### 데모 씬 구성
- 바닥 평면 (10x10)
- 큐브 3개 (위치 다르게)
- 방향광 1개
### 렌더 패스
- target: ViewportTexture.color_view
- depth: ViewportTexture.depth_view
- LoadOp::Clear (매 프레임 클리어)
- bind group 0: camera uniform (view_proj)
- bind group 1: light uniform
- bind group 2: model transform
- 기존 Mesh, MeshVertex, 파이프라인 생성 패턴 그대로 사용
## UI 통합
```rust
// editor_demo 프레임 루프
let areas = dock.layout(screen_rect);
dock.update(mx, my, mouse_down);
dock.draw_chrome(&mut ui);
for (panel_id, rect) in &areas {
match panel_id {
1 => {
// 뷰포트 패널
viewport_tex.ensure_size(&gpu.device, rect.w as u32, rect.h as u32);
// 오빗 카메라 입력 (패널 위에 마우스 있을 때만)
if rect.contains(mx, my) {
if left_dragging { orbit_cam.orbit(dx, dy); }
if middle_dragging { orbit_cam.pan(dx, dy); }
if scroll != 0.0 { orbit_cam.zoom(scroll); }
}
// 3D 씬 렌더 → 오프스크린 텍스처
render_scene(&mut encoder, &viewport_tex, &orbit_cam, &scene_data);
// 텍스처를 UI에 표시
viewport_renderer.render(&mut encoder, &surface_view, &viewport_tex, screen_w, screen_h, rect);
}
_ => { /* 다른 패널 위젯 */ }
}
}
// UI 오버레이 렌더
ui_renderer.render(...);
```
순서: 3D 씬 렌더 → 뷰포트 텍스처 표시 → UI 오버레이 (탭 바 등은 위에 그려짐)
## File Structure
- `crates/voltex_editor/src/viewport_texture.rs` — ViewportTexture
- `crates/voltex_editor/src/viewport_renderer.rs` — ViewportRenderer
- `crates/voltex_editor/src/viewport_shader.wgsl` — 텍스처드 쿼드 셰이더
- `crates/voltex_editor/src/orbit_camera.rs` — OrbitCamera
- `crates/voltex_editor/src/lib.rs` — 모듈 추가
- `examples/editor_demo/src/main.rs` — 통합
## Testing
### OrbitCamera (순수 수학, GPU 불필요)
- position 계산: 다양한 yaw/pitch에서 카메라 위치 검증
- view_matrix: 알려진 위치에서 행렬 검증
- orbit: dx/dy 입력 후 yaw/pitch 변경 확인
- zoom: distance 변경 + min/max 클램프
- pan: target 이동 방향 검증
- pitch 클램프: +-90도 초과 방지
### ViewportTexture (GPU 필요 — 단위 테스트 불가, 빌드 검증만)
- ensure_size 로직은 크기 비교만이므로 간단한 상태 테스트 가능
### ViewportRenderer (GPU 의존 — 빌드 검증)
- NDC 변환 함수만 별도 추출하여 테스트 가능