# 光线追踪反射

从6.0.0(20) 版本开始，新增光线追踪反射特性。

XEngine Kit提供光线追踪反射（Ray-Traced Reflections）渲染能力。相比于该效果的传统光线追踪实现方式，依托于华为马良GPU的软硬结合优化，XEngine Kit支持FERT(Flexible Entry Raytracing)求交加速技术，可以减少光线与场景几何的求交计算次数，从而降低实现高画质光追效果时的GPU负载。

#### 约束与限制

*   支持的设备类型：此特性依赖设备支持Vulkan光线追踪扩展VK\_KHR\_acceleration\_structure、VK\_KHR\_ray\_query
    
*   可通过以下方式查询相关扩展特性是否支持：
    
    对于Vulkan，使用HMS\_XEG\_EnumerateDeviceExtensionProperties扩展特性查询接口进行查询，如查询结果包含XEG\_RT\_REFLECTION\_EXTENSION\_NAME，则表示支持该特性，若查询结果未包含，则表示不支持该特性。
    

#### 接口说明

以下接口为使用光线追踪反射特性需要使用的接口，关于这些接口的详细说明见接口文档。

| 接口名 | 描述 |
| --- | --- |
| VKAPI_ATTR VkResult VKAPI_CALL HMS_XEG_EnumerateDeviceExtensionProperties (VkPhysicalDevice physicalDevice, uint32_t * pPropertyCount, XEG_ExtensionProperties * pProperties) | XEngine Vulkan扩展特性查询接口。 |
| VKAPI_ATTR VkResult VKAPI_CALL HMS_XEG_CreateRTReflection(VkDevice device, const void* pCreateInfo, XEG_RTReflection* pRtReflection) | 创建XEG_RTReflection对象。 |
| VKAPI_ATTR VkResult VKAPI_CALL HMS_XEG_CmdRenderRTReflection(VkCommandBuffer commandBuffer, XEG_RTReflection rtReflection, const void* pDescription) | 录制计算RT反射命中信息命令。 |
| VKAPI_ATTR void VKAPI_CALL HMS_XEG_DestroyRTReflection(XEG_RTReflection rtReflection) | 销毁XEG_RTReflection对象。 |

#### 业务流程

1.  当用户进入游戏场景时，调用HMS\_XEG\_EnumerateDeviceExtensionProperties接口查询XEngine Kit支持的特性列表。
2.  检查返回列表中是否包含XEG\_RT\_REFLECTION\_EXTENSION\_NAME。若不包含，则当前设备不支持此特性，流程终止。
3.  调用HMS\_XEG\_CreateRTReflection接口创建光线追踪反射实例。
4.  调用HMS\_XEG\_CmdRenderRTReflection接口计算光线追踪反射命中信息。
5.  根据4中计算的反射命中信息，生成反射图像。
6.  将反射图像和游戏的主场景渲染结果进行融合。
7.  进行后续的渲染流程，如UI元素的绘制。待当前帧的渲染完成后，统一调用送显操作。
8.  当游戏退出时，调用HMS\_XEG\_DestroyRTReflection接口销毁光线追踪反射实例。

#### 开发步骤

本章以在Vulkan应用程序中集成为例，说明XEngine Kit集成操作过程。

#### 配置项目

编译HAP包时，Native层so编译需要依赖NDK中的libxengine.so。

*   头文件引用
    
    ```
    #include "xengine/xeg_vulkan_extension.h"
    // ...
    #include "xengine/xeg_vulkan_rt_reflection.h"
    ```
    
*   编写CMakeLists.txt
    
    CMakeLists.txt部分示例代码如下
    
    ```
    find_library(
        # 设置路径变量的名称。
        xengine-lib
        # 指定希望CMake定位的NDK库的名称。
        xengine
    )
    
    target_link_libraries(nativerender PUBLIC
        # ...
        ${xengine-lib}
    )
    ```
    

#### 集成XEngine Kit光线追踪反射（Vulkan）

使用Vulkan图形API搭建图像渲染管线，并集成光线追踪反射效果的代码需要在Native层实现，渲染结果通过XComponent组件显示到屏幕。

在调用XEngine Kit能力前，需要先通过Syscap查询您的目标设备是否支持SystemCapability.Graphic.XEngine系统能力。

1.  调用HMS\_XEG\_EnumerateDeviceExtensionProperties接口，获取XEngine支持的扩展信息，只有在支持XEG\_RT\_REFLECTION\_EXTENSION\_NAME扩展时才可以使用光线追踪反射的相关接口。
    
    ```
    // 查询XEngine支持的Vulkan扩展列表
    std::vector<std::string> supportedExtensions;
    uint32_t propertyCount;
    // physicalDevice为Vulkan物理设备，用户需进行初始化
    HMS_XEG_EnumerateDeviceExtensionProperties(physicalDevice, &propertyCount, nullptr);
    if (propertyCount > 0) {
        std::vector<XEG_ExtensionProperties> properties(propertyCount);
        if (HMS_XEG_EnumerateDeviceExtensionProperties(physicalDevice, &propertyCount, &properties.front()) ==
            VK_SUCCESS) {
            for (auto ext : properties) {
                supportedExtensions.push_back(ext.extensionName);
            }
        }
    }
    // ...
    // 查询是否支持光线追踪反射特性
    if (std::find(supportedExtensions.begin(), supportedExtensions.end(), XEG_RT_REFLECTION_EXTENSION_NAME) ==
        supportedExtensions.end()) {
        // 错误处理
        // ...
    }
    ```
    
2.  声明实例句柄。
    
    ```
    XEG_RTReflection rtReflection = VK_NULL_HANDLE;
    ```
    
3.  调用HMS\_XEG\_CreateRTReflection接口，创建光线追踪反射实例。
    
    ```
    // XEG_RTReflectionCreateInfo为创建xegRTReflection对象信息
    XEG_RTReflectionCreateInfo xegRTReflectionCreateInfo;
    // 指定是否开启快速求交模式。1表示开启快速求交模式
    xegRTReflectionCreateInfo.enableFastTrace = 1;
    xegRTReflectionCreateInfo.pNext = nullptr;
    // 指定XEG_StructureType值，必须是XEG_STRUCTURE_TYPE_RT_REFLECTION_CREATE_INFO
    xegRTReflectionCreateInfo.sType = XEG_STRUCTURE_TYPE_RT_REFLECTION_CREATE_INFO;
    // 指定输入图像尺寸
    // 创建光线追踪反射实例所需的宽高reflectionWidth，reflectionHeight信息为用户自定义参数
    xegRTReflectionCreateInfo.renderSize = VkExtent2D{ reflectionWidth, reflectionHeight };
    // ...
    VkResult ret = HMS_XEG_CreateRTReflection(device, &xegRTReflectionCreateInfo, &rtReflection);
    if (ret != VK_SUCCESS) {
        // 错误处理
        // ...
    }
    ```
    
4.  调用HMS\_XEG\_CmdRenderRTReflection接口下发渲染命令，每帧都需要调用。
    
    ```
    // 反射渲染输入信息
    XEG_RTReflectionDescription xegRTReflectionDescription;
    xegRTReflectionDescription.pNext = nullptr;
    // rayOriginImage.view为用户创建的光线原点图像的VkImageView
    xegRTReflectionDescription.inputRayOriginImage = rayOriginImage.view;
    // rayDirection.view为用户创建的光线方向图像的VkImageView
    xegRTReflectionDescription.inputRayDirectionImage = rayDirection.view;
    // reflectionOutput.view为用户创建的用于记录光线追踪求交结果的VkImageView
    xegRTReflectionDescription.outputReflectionInfoImage = reflectionOutput.view;
    // accelerationStructureBuilder.getTlas()是场景的Top Level光线追踪加速结构
    xegRTReflectionDescription.accelerationStructure = accelerationStructureBuilder.getTlas();
    xegRTReflectionDescription.rayMin = 0.01;
    xegRTReflectionDescription.rayMax = 1e10;
    xegRTReflectionDescription.sType = XEG_STRUCTURE_TYPE_RT_REFLECTION_DESCRIPTION;
    xegRTReflectionDescription.reflectionCullMask = 0xff;
    // drawCmdBuffers[currentBuffer]为命令缓冲区，用户需进行初始化
    VkResult ret = HMS_XEG_CmdRenderRTReflection(
        drawCmdBuffers[currentBuffer], rtReflection, &xegRTReflectionDescription);
    if (ret != VK_SUCCESS) {
        // 错误处理
        // ...
    }
    ```
    
5.  调用HMS\_XEG\_DestroyRTReflection接口销毁实例，释放资源，当特性不再使用或应用退出时需要调用。
    
    ```
    HMS_XEG_DestroyRTReflection(rtReflection);
    ```