Minecraft渲染原理(0)

首先简单介绍一下 Minecraft 源码的获取方式. fabric 开发环境包含了反混淆 Minecraft 源码的工具, 因此最简单的方法是克隆一个 fabric mod 的仓库, 然后调用里面的工具. 考虑到我们的目的是修改 VulkanMod, 不妨直接 git clone https://github.com/xCollateral/VulkanMod.git (或克隆 fabric-example-mod 也可).

在获得了 VulkanMod 的代码仓库后, 在仓库文件夹内执行

./gradlew genSources

即可生成供 IDE 跳转的未混淆的源码包. 这一源码包的文件位置在VulkanMod/.gradle/loom-cache/1.18.2/下, 是一个包含了一大堆 .class 文件的 jar 包.

展开这个 jar 包(解压缩或者使用 jd-gui), 应当得到如下的目录树:

目录树

.
├── META-INF
│   └── MANIFEST.MF
├── com
│   └── mojang
│       └── blaze3d
├── minecraft-project-merged-named-sources.iml
└── net
    └── minecraft
        ├── Bootstrap.java
        ├── GameVersion.java
        ├── MinecraftVersion.java
        ├── SaveVersion.java
        ├── SharedConstants.java
        ├── advancement
        ├── block
        ├── class_6148.java
        ├── class_6567.java
        ├── class_6955.java
        ├── client
        ├── command
        ├── data
        ├── datafixer
        ├── enchantment
        ├── entity
        ├── fluid
        ├── inventory
        ├── item
        ├── loot
        ├── nbt
        ├── network
        ├── obfuscate
        ├── particle
        ├── potion
        ├── predicate
        ├── recipe
        ├── resource
        ├── scoreboard
        ├── screen
        ├── server
        ├── sound
        ├── stat
        ├── state
        ├── structure
        ├── tag
        ├── test
        ├── text
        ├── unused
        ├── util
        ├── village
        └── world

而我们感兴趣的内容主要集中在 net/minecraft/client/ 目录下. 通过搜索所有 java 人都熟悉的 public static void main, 我们知道可以从这一目录下的 net/minecraft/client/main/Main.java 开始梳理游戏客户端的运行逻辑.

net/minecraft/client/main/Main.java

if (minecraftClient.shouldRenderAsync()) {
    thread2 = new Thread("Game thread"){

        @Override
        public void run() {
            try {
                RenderSystem.initGameThread(true);
                minecraftClient.run();
            }
            catch (Throwable throwable) {
                LOGGER.error("Exception in client thread", throwable);
            }
        }
    };
    thread2.start();
    while (minecraftClient.isRunning()) {
    }
} else {
    thread2 = null;
    try {
        RenderSystem.initGameThread(false);
        minecraftClient.run();
    }
    catch (Throwable throwable2) {
        LOGGER.error("Unhandled game exception", throwable2);
    }
}

这段代码充分展现了 ojng 招聘的员工素质, 通过死循环来等待另一个线程结束.

事实上, minecraftClient.shouldRenderAsync() 永远是 false, 因此只有第二个分支会执行; 这导致主线程就是渲染线程.

我们可以据此跳转到

net/minecraft/client/MinecraftClient.java

public void run() {
    this.thread = Thread.currentThread();
    if (Runtime.getRuntime().availableProcessors() > 4) {
        this.thread.setPriority(10);
    }
    try {
        boolean bl = false;
        while (this.running) {
            if (this.crashReportSupplier != null) {
                MinecraftClient.printCrashReport(this.crashReportSupplier.get());
                return;
            }
            try {
                TickDurationMonitor tickDurationMonitor = TickDurationMonitor.create("Renderer");
                boolean bl2 = this.shouldMonitorTickDuration();
                this.profiler = this.startMonitor(bl2, tickDurationMonitor);
                this.profiler.startTick();
                this.recorder.startTick();
                this.render(!bl);
                this.recorder.endTick();
                this.profiler.endTick();
                this.endMonitor(bl2, tickDurationMonitor);
            }
            catch (OutOfMemoryError outOfMemoryError) {
                if (bl) {
                    throw outOfMemoryError;
                }
                this.cleanUpAfterCrash();
                this.setScreen(new OutOfMemoryScreen());
                System.gc();
                LOGGER.error(LogUtils.FATAL_MARKER, "Out of memory", outOfMemoryError);
                bl = true;
            }
        }
    }

724行的 this.render(!bl) 就是我们要找的目标. 这一函数实在太长, 我们只简单罗列正常渲染一帧时其所做事项, 至于退出/重载资源等行为先不管:

• 执行 tick
• 更新鼠标位置(用于gui展开的情况)

  this.mouse.updateMouse();

• 对 RenderSystem.modelViewMatrix 进行一番操作

  MatrixStack matrixStack = RenderSystem.getModelViewStack();
  matrixStack.push();
  RenderSystem.applyModelViewMatrix();

• 绑定 MinecraftClient.framebuffer 对应的 FBO

  this.framebuffer.beginWrite(true);

• 清除雾

  BackgroundRenderer.clearFog();

• 启用材质和剔除

  RenderSystem.enableTexture();
  RenderSystem.enableCull();

• 调用 gameRenderer 进行真正的绘制

  this.gameRenderer.render(this.paused ? this.pausedTickDelta : this.renderTickCounter.tickDelta, l, tick);

• 绘制 toast ^[1]

  this.toastManager.draw(new MatrixStack());

• 绑定默认帧缓冲

  this.framebuffer.endWrite();

• 将 MinecraftClient.framebuffer 对应的 FBO 的内容使用 gameRenderer.blitScreenShader 绘制到默认帧缓冲上

  this.framebuffer.draw(this.window.getFramebufferWidth(), this.window.getFramebufferHeight());

• 交换颜色缓冲, 使默认帧缓冲上的内容显示到屏幕上

  this.window.swapBuffers();

• 等待合适的时间以使帧率不超过设定的限制

  RenderSystem.limitDisplayFPS(j);

由上述过程可知, 一切的魔法都发生在 gameRenderer.render 中. 且听下回分解.

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1. 1.toast是Minecraft在获得成就/获得新配方/完成教程时弹出的框框,大致外观可见assets/minecraft/textures/gui/toasts.png. ↩︎