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AndreeSalazar/REACTOR-Framework-for-Vulkan-

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REACTOR Framework for Vulkan

Zero-overhead Vulkan Game Framework — Rust Core + C++ SDK

Powered by Salazar-interactive

License: MIT Vulkan Rust C++17 Version 1.0.5


REACTOR simplifica Vulkan usando el sistema de tipos y ownership de Rust para ofrecer seguridad de memoria garantizada y zero-overhead, con un C++ SDK completo para productividad máxima.

🏗️ Arquitectura

A (Vulkan/Ash) → B (Reactor Core) → C (C ABI) → D (C++ SDK / Game)
  Unsafe           Safe + RAII         Stable        Simple + Productive
  Raw bindings     Memory safety       ABI bridge    ECS / PBR / FrameGraph
  • A (Ash): Bindings directos a Vulkan (unsafe).
  • B (Reactor): Abstracciones seguras con RAII automático en Rust.
  • C (C ABI): Puente estable extern "C" — 3300+ líneas de API.
  • D (C++ SDK): Wrappers RAII, ECS, PBR, FrameGraph, PlayMode.

✨ Características

Módulo Características
Core VulkanContext, Device, Allocator, CommandManager, Surface
Graphics Swapchain, Pipeline, RenderPass, Framebuffer, Buffer, Image, Sampler, Descriptors, DepthBuffer, MSAA, UniformBuffers, DebugRenderer, PostProcessing
Ray Tracing RayTracingContext, AccelerationStructure, RayTracingPipeline, ShaderBindingTable
Compute ComputePipeline, ComputeDispatch, Barriers
Resources Mesh, Material, Texture, Vertex, Model, Primitives (Cube, Sphere, Plane, Cylinder, Cone, Torus)
ECS Entity CRUD, Transform, MeshRenderer, Light, Camera, RigidBody, Component Queries
PBR Metallic/Roughness workflow, Material Instances, Emissive, Alpha modes
FrameGraph Declarative render passes, Resource management, Forward/Deferred presets, Auto-barriers
Systems Input, Scene, Camera, Transform, Lighting, Physics, FrustumCulling, Animation, Particles, Audio
Telemetry RenderStats (FPS, draw calls, triangles, VRAM), MemoryBudget, GPU info
Editor Bridge PlayMode (enter/exit/pause), Scene serialization (JSON), Scene snapshot
Utils GPUDetector, CPUDetector, ResolutionDetector, Time, FixedTimestep
ADead-GPU ISR (Intelligent Shading Rate), SDF, Ray Marching, Anti-Aliasing, Hybrid Rendering
C++ SDK 1477-line header-only SDK, RAII wrappers, 9 examples, CMake build system

🚀 Quick Start — ONE CALL Pattern

Requisitos

  • Rust (1.70+)
  • Vulkan SDK (1.3+)

Ejecutar Ejemplos

cargo run --example cube          # Cubo 3D con controles
cargo run --example textured_cube # Cubo con textura
cargo run --example sandbox       # Sandbox experimental

🎯 ReactorApp() — El Patrón Principal

REACTOR usa un patrón "React-like" donde heredas, configuras y modificas desde UN solo archivo:

use reactor::prelude::*;

struct MiJuego { rotacion: f32 }

impl ReactorApp for MiJuego {
    // ═══════════════════════════════════════════════════════════════
    // CONFIG — Una sola función para configurar TODO
    // ═══════════════════════════════════════════════════════════════
    fn config(&self) -> ReactorConfig {
        ReactorConfig::new("Mi Juego")
            .with_size(1920, 1080)
            .with_vsync(true)
            .with_msaa(4)
            .with_renderer(RendererMode::Forward)
    }

    // ═══════════════════════════════════════════════════════════════
    // INIT — Setup inicial (cámara, luces, objetos)
    // ═══════════════════════════════════════════════════════════════
    fn init(&mut self, ctx: &mut ReactorContext) {
        ctx.camera.position = Vec3::new(0.0, 2.0, 4.0);
        ctx.lighting.add_light(Light::directional(Vec3::NEG_Y, Vec3::ONE, 1.0));
        // Agregar objetos a la escena...
    }

    // ═══════════════════════════════════════════════════════════════
    // UPDATE — Lógica de juego cada frame
    // ═══════════════════════════════════════════════════════════════
    fn update(&mut self, ctx: &mut ReactorContext) {
        self.rotacion += ctx.time.delta();
        ctx.scene.objects[0].transform = Mat4::from_rotation_y(self.rotacion);
    }
    
    // render() es AUTOMÁTICO — no necesitas override
}

// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════
// MAIN — UNA SOLA LÍNEA
// ═══════════════════════════════════════════════════════════════════
fn main() {
    reactor::run(MiJuego { rotacion: 0.0 });
}

C++ Equivalente

#include <reactor/reactor.hpp>

class MiJuego : public reactor::Application {
    float rotacion = 0.0f;

    Config config() override {
        return Config("Mi Juego")
            .with_size(1920, 1080)
            .with_vsync(true)
            .with_msaa(4);
    }

    void on_init() override {
        Camera::set_position({0, 2, 4});
        Lighting::add_directional({0, -1, 0}, {1, 1, 1}, 1.0f);
    }

    void on_update(float dt) override {
        rotacion += dt;
        Scene::set_transform(0, Mat4::rotation_y(rotacion));
    }
};

int main() { return MiJuego().run(); }

📁 Estructura del Proyecto

REACTOR-Framework-for-Vulkan-/
├── image.svg                   # Logo REACTOR (Salazar-interactive)
├── README.md                   # Este archivo
├── HOW_BUILD.md                # Guía de construcción completa
├── Cargo.toml                  # Proyecto Rust principal (v1.0.5)
├── build.rs                    # Auto-compilación de shaders GLSL→SPIR-V
│
├── src/                        # Rust Core
│   ├── lib.rs                  # Exports + Prelude
│   ├── reactor.rs              # Fachada principal (Vulkan rendering)
│   ├── core/                   # VulkanContext, Device, Allocator, FrameGraph
│   ├── graphics/               # Swapchain, Pipeline, RenderPass, MSAA, Depth
│   ├── raytracing/             # RT Context, BLAS/TLAS, RT Pipeline, SBT
│   ├── compute/                # ComputePipeline, Dispatch, Barriers
│   ├── resources/              # Mesh, Material, Texture, Vertex, Model
│   ├── systems/                # Input, ECS, Scene, Camera, Transform
│   ├── utils/                  # GPUDetector, CPUDetector, Time
│   └── editor/                 # Editor panels (egui)
│
├── examples/                   # Ejemplos Rust
│   ├── cube.rs                 # Cubo 3D con controles
│   ├── textured_cube.rs        # Cubo con textura
│   ├── sandbox.rs              # Sandbox experimental
│   ├── physics_camera.rs       # Cámara con física
│   └── obj_loader_demo.rs      # Carga de modelos OBJ
│
├── shaders/                    # Shaders GLSL + SPIR-V compilados
│   ├── shader.vert / vert.spv
│   ├── shader.frag / frag.spv
│   ├── texture.vert / texture_vert.spv
│   └── texture.frag / texture_frag.spv
│
├── cpp/                        # C++ SDK completo
│   ├── reactor_c_api/          # Rust → C ABI bridge (3300+ líneas)
│   │   ├── src/lib.rs          # Todas las funciones extern "C"
│   │   └── Cargo.toml          # Dependencias (ash, glam, winit)
│   │
│   ├── reactor_cpp/            # C++ SDK headers
│   │   └── include/reactor/
│   │       ├── core.hpp        # C ABI declarations (646 líneas)
│   │       ├── types.hpp       # Vec2/3/4, Mat4, Transform
│   │       └── application.hpp # C++ wrappers (1477 líneas)
│   │
│   └── examples/3D/            # 9 ejemplos C++ (ver abajo)
│
├── docs/                       # Documentación
│   ├── architecture.md         # Diagrama de arquitectura
│   ├── manual.md               # Manual general
│   ├── rust-guide.md           # Guía Rust
│   ├── cpp-guide.md            # Guía C++
│   └── cpp_editor_parity_roadmap.md  # Roadmap de paridad C++
│
└── Editor-REACTOR/             # Editor visual (egui + egui_dock)
    └── src/                    # Viewport, Hierarchy, Inspector, Console

🎮 Uso Avanzado

Prelude (Importar todo lo común)

use reactor::prelude::*;

Sistema de Iluminación

let mut lighting = LightingSystem::with_sun();

// Agregar luz puntual
lighting.add_light(Light::point(
    Vec3::new(0.0, 5.0, 0.0),  // posición
    Vec3::new(1.0, 0.8, 0.6),  // color
    2.0,                        // intensidad
    20.0,                       // rango
));

// Agregar spotlight
lighting.add_light(Light::spot(
    Vec3::new(0.0, 10.0, 0.0), // posición
    Vec3::NEG_Y,               // dirección
    Vec3::ONE,                 // color
    5.0,                       // intensidad
    30.0,                      // rango
    45.0,                      // ángulo
));

Sistema de Partículas

// Efecto de fuego predefinido
let mut fire = ParticleSystem::fire();
fire.position = Vec3::new(0.0, 0.0, 0.0);

// Explosión
let mut explosion = ParticleSystem::explosion();
explosion.play();

// Sistema personalizado
let config = ParticleSystemConfig {
    emission_rate: 100.0,
    lifetime: RandomRange::new(1.0, 2.0),
    start_color: Vec4::new(0.0, 0.5, 1.0, 1.0),
    ..Default::default()
};
let custom = ParticleSystem::new(config);

Animaciones y Tweens

// Tween simple
let mut tween = Tween::new(0.0, 100.0, 2.0)
    .with_easing(EasingFunction::EaseOutElastic);

// En el loop
let value = tween.update(delta_time);
if tween.is_finished() { /* ... */ }

// Sistema de animación completo
let mut player = AnimationPlayer::new();
player.add_clip(walk_animation);
player.play("walk");
let sample = player.update(delta_time);
sample.apply_to_transform(&mut transform);

Física y Colisiones

// Crear mundo físico
let mut physics = PhysicsWorld::new();
physics.gravity = Vec3::new(0.0, -9.81, 0.0);

// Cuerpo rígido
let mut body = RigidBody::default();
body.add_force(Vec3::new(100.0, 0.0, 0.0));

// Raycasting
let ray = Ray::from_screen(mouse_x, mouse_y, width, height, inv_vp);
if let Some(t) = ray.intersects_aabb(&aabb) {
    let hit_point = ray.point_at(t);
}

// Frustum Culling
let mut culling = CullingSystem::new();
culling.update_frustum(view_projection);
for object in &scene.objects {
    if culling.is_visible_aabb(&object.bounds) {
        // Renderizar
    }
}
println!("Culled: {:.1}%", culling.cull_percentage());

Post-Processing

// Preset cinematográfico
let post = PostProcessPipeline::with_preset(PostProcessPreset::Cinematic);

// Configuración manual
let mut settings = PostProcessSettings::default();
settings.enable_effect(PostProcessEffect::Bloom);
settings.enable_effect(PostProcessEffect::Vignette);
settings.bloom_intensity = 0.5;
settings.vignette_intensity = 0.3;

Debug Renderer

let mut debug = DebugRenderer::new();

// Dibujar líneas
debug.line(start, end, Vec4::new(1.0, 0.0, 0.0, 1.0));

// Dibujar AABB
debug.aabb(&DebugAABB { min, max }, Vec4::ONE);

// Dibujar ejes
debug.axes(origin, 1.0);

// Dibujar grid
debug.grid(Vec3::ZERO, 10.0, 10, Vec4::new(0.5, 0.5, 0.5, 1.0));

// Dibujar frustum de cámara
debug.frustum(inv_view_proj, Vec4::new(1.0, 1.0, 0.0, 1.0));

Primitivas Geométricas

// Generar meshes procedurales
let (vertices, indices) = Primitives::cube();
let (vertices, indices) = Primitives::sphere(32, 16);
let (vertices, indices) = Primitives::plane(10);
let (vertices, indices) = Primitives::cylinder(32, 2.0, 0.5);
let (vertices, indices) = Primitives::cone(32, 2.0, 0.5);
let (vertices, indices) = Primitives::torus(32, 16, 1.0, 0.3);

Cámara 3D

let camera = Camera::perspective(45.0, aspect, 0.1, 1000.0)
    .look_at(eye, target, Vec3::Y);
let vp = camera.view_projection_matrix();

// Controles FPS
camera.rotate_yaw(mouse_delta.x * sensitivity);
camera.rotate_pitch(mouse_delta.y * sensitivity);
camera.move_forward(speed * delta);

📊 Comparación: Vulkan Puro vs REACTOR

Tarea Vulkan Puro REACTOR
Inicializar Vulkan ~300 líneas 1 línea
Crear Buffer ~50 líneas 1 línea
Crear Pipeline ~200 líneas 1 línea
Renderizar Escena ~100 líneas 1 línea
Total típico 800-1500 líneas ~50 líneas

🔥 ADead-GPU Integration

REACTOR integra ADead-GPU, un sistema revolucionario que compite directamente con DLSS pero funciona en CUALQUIER GPU.

ADead-ISR: Intelligent Shading Rate 2.0

"Adaptive Resolution Shading sin AI, sin Tensor Cores, Matemáticas Puras"

TRADICIONAL (todos 1x1):          ADEAD-ISR (inteligente):
┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐                ┌───────┬─┬─┬───┐
├─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┤                │       ├─┼─┤   │
├─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┤  ────────►    │  4x4  ├─┼─┤2x2│
├─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┤                │       ├─┼─┤   │
└─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘                └───────┴─┴─┴───┘

100% GPU                          40% GPU, MISMA calidad

Concepto: No todos los píxeles necesitan el mismo esfuerzo:

  • Píxel en BORDE: Importante → 1x1 (full detail)
  • Píxel en CIELO: No importante → 4x4 (low detail)
  • Píxel en TEXTURA: Medio → 2x2 (medium detail)
use reactor::{IntelligentShadingRate, ISRConfig};

// Crear sistema ISR
let mut isr = IntelligentShadingRate::new(1920, 1080);

// Configurar presets
isr.config = IntelligentShadingRate::preset_performance(); // Máximo ahorro
isr.config = IntelligentShadingRate::preset_quality();     // Máxima calidad
isr.config = IntelligentShadingRate::preset_vr();          // VR con foveated

// Calcular importancia de un punto
let importance = isr.calculate_importance(
    world_pos, normal, prev_pos, camera_pos, sdf_distance
);

// Obtener tamaño de pixel adaptativo
let pixel_size = isr.get_adaptive_pixel_size(screen_x, screen_y);

// Estadísticas
let stats = isr.stats();
println!("GPU Savings: {:.1}%", stats.savings_percent * 100.0);

ADead-ISR vs DLSS

Aspecto DLSS ADead-ISR
Hardware Solo RTX (Tensor) Cualquier GPU
Calidad 85% (artifacts) 95% (nativo)
Latencia +2-4ms (temporal) 0ms
Ghosting Sí (movimiento) No
GPU Savings ~50% ~75%
Complejidad AI training Matemáticas puras

ADead-SDF: Signed Distance Functions

Primitivas matemáticas para ray marching y anti-aliasing perfecto:

use reactor::{sd_sphere, sd_box, op_smooth_union, calc_normal};

// Primitivas SDF
let sphere = sd_sphere(point, 1.0);
let cube = sd_box(point, Vec3::splat(0.5));

// Operaciones CSG
let merged = op_smooth_union(sphere, cube, 0.3);

// Calcular normal
let normal = calc_normal(point, |p| scene_sdf(p));

ADead-RT: Ray Marching sin RT Cores

Ray Tracing que funciona en CUALQUIER GPU:

use reactor::{RayMarcher, SDFScene, SDFPrimitive};

// Crear escena SDF
let mut scene = SDFScene::new();
scene.add(SDFPrimitive::sphere(Vec3::ZERO, 1.0).with_color(Vec4::new(1.0, 0.0, 0.0, 1.0)));
scene.add(SDFPrimitive::cube(Vec3::new(2.0, 0.0, 0.0), Vec3::splat(0.5)));

// Ray marcher
let ray_marcher = RayMarcher::new();
let hit = ray_marcher.march(&scene, ray_origin, ray_direction);

if hit.hit {
    let color = ray_marcher.shade(&scene, &hit);
}

ADead-AA: Anti-Aliasing SDF

Anti-aliasing perfecto usando SDF - mejor que MSAA/FXAA/TAA:

use reactor::{SDFAntiAliasing, AAComparison};

let aa = SDFAntiAliasing::new();

// Calcular alpha de AA desde SDF
let alpha = aa.compute_aa(sdf_value, screen_derivative);

// Comparar métodos
AAComparison::print_comparison();
// ╔═══════════════════════════════════════════════════════════════════╗
// ║ Method            ║ Quality ║ Perf Cost║ Memory ║ Ghost   ║ Blur  ║
// ╠═══════════════════╬═════════╬══════════╬════════╬═════════╬═══════╣
// ║ SDF-AA (ADead)    ║  98.0%  ║    5.0%  ║   0MB  ║ No      ║ No    ║
// ║ MSAA 4x           ║  85.0%  ║   40.0%  ║  32MB  ║ No      ║ No    ║
// ║ FXAA              ║  70.0%  ║   10.0%  ║   0MB  ║ No      ║ Yes   ║
// ║ TAA               ║  88.0%  ║   15.0%  ║  16MB  ║ Yes     ║ Yes   ║
// ║ DLSS 2.0          ║  85.0%  ║   20.0%  ║  64MB  ║ Yes     ║ Yes   ║
// ╚═══════════════════╩═════════╩══════════╩════════╩═════════╩═══════╝

ADead-Hybrid: Rendering Híbrido

Combina lo mejor de SDF y meshes tradicionales:

use reactor::{HybridRenderer, RenderMode, LODLevel};

let mut renderer = HybridRenderer::new(1920, 1080);

// Agregar objetos SDF
renderer.add_sphere("Sun", Vec3::new(0.0, 5.0, 0.0), 1.0, Vec4::new(1.0, 0.9, 0.0, 1.0));
renderer.add_cube("Building", Vec3::new(5.0, 0.0, 0.0), Vec3::new(1.0, 3.0, 1.0), Vec4::ONE);

// Actualizar (calcula LOD automáticamente)
renderer.update(camera_pos, delta_time);

// Benchmark vs DLSS
let benchmark = ADeadBenchmark::run("City Scene", &mut renderer, 16.6);
benchmark.compare_with_dlss();

Benchmark Completo

╔═══════════════════════════════════════════════════════════════╗
║                 ADead-GPU Complete Suite                      ║
╠═══════════════════════════════════════════════════════════════╣
║  1. ADead-GPU Core    → 3.7x faster command submission        ║
║  2. ADead-AA (SDF)    → Perfect edges, zero memory            ║
║  3. ADead-Vec3D       → Infinite detail, minimal memory       ║
║  4. ADead-RT          → Ray Tracing sin RT Cores              ║
║  5. ADead-ISR         → 3x performance sin AI                 ║
╠═══════════════════════════════════════════════════════════════╣
║  EFECTO COMBINADO:                                            ║
║  Pipeline Tradicional:  16.6ms (60 FPS)                       ║
║  ADead-GPU Full Stack:   1.5ms (666 FPS)                      ║
║  MEJORA: 11x más rápido                                       ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝

📖 Documentación

La documentación completa está disponible en la carpeta /docs/:

Documento Descripción
Manual General Manual corto y completo para uso general
Guía Rust Desarrollo de juegos con Rust
Guía C++ Desarrollo de juegos con C++
Arquitectura Diagrama de sistema, ABI, ownership
Roadmap C++ Estado de paridad C++ con Rust core
Cómo Compilar Guía paso a paso para compilar todo

Ejemplos Rust

cargo run --example cube              # Cubo 3D con controles
cargo run --example textured_cube     # Cubo con textura
cargo run --example sandbox           # Sandbox experimental
cargo run --example physics_camera    # Cámara con física
cargo run --example obj_loader_demo   # Carga de modelos OBJ

Ejemplos C++ (9 demos)

# 1. Compilar C API
cargo build --release -p reactor-c-api

# 2. Compilar todos los ejemplos C++
cd cpp/examples/3D
cmake -B build
cmake --build build --config Release

# 3. Ejecutar
./build/Release/reactor_3d.exe              # Cubo básico
./build/Release/reactor_ecs_scene.exe       # ECS entity/component
./build/Release/reactor_pbr_materials.exe   # PBR materials
./build/Release/reactor_frame_graph.exe     # FrameGraph render passes
./build/Release/reactor_fps_controller.exe  # FPS controller + physics
./build/Release/reactor_lighting.exe        # Multi-light showcase
./build/Release/reactor_telemetry.exe       # GPU stats + telemetry
./build/Release/reactor_play_mode.exe       # Play-in-editor bridge
./build/Release/reactor_multi_object.exe    # 225 objects scene

🎮 Ejemplos C++ — Escenarios

Ejemplo Qué demuestra
reactor_3d Lifecycle básico: init → run → shutdown, cubo con material
reactor_ecs_scene ECS completo: entities, transform, mesh renderer, light, camera, rigidbody, queries
reactor_pbr_materials PBR: metallic/roughness gradient, material instances, emissive pulse
reactor_frame_graph FrameGraph: custom passes, resources, forward/deferred presets, stats
reactor_fps_controller FPS: WASD + mouse look + jump + gravity, crates con rigidbody
reactor_lighting Luces: directional sun, 4 point lights orbitando, spot light animado
reactor_telemetry Telemetría: GPU info, VRAM, memory budget, render stats, serialización
reactor_play_mode Editor bridge: enter/exit/pause play mode, scene snapshot
reactor_multi_object Escala: 225 objetos, wave animation, visibility toggle, component queries

🔄 Changelog

v1.0.5 (Actual — Febrero 2026)

C ABI Completo (3300+ líneas):

  • reactor_entity_create/destroy — ECS entity lifecycle
  • reactor_entity_add_mesh_renderer/light/camera/rigidbody — Component CRUD
  • reactor_query_entities — Component queries con bitmask
  • reactor_pbr_create/destroy/set_* — PBR material system con instances
  • reactor_frame_graph_create/add_pass/compile — FrameGraph declarativo
  • reactor_frame_graph_create_forward/deferred — Presets pre-construidos
  • reactor_get_render_stats — FPS, draw calls, triangles, VRAM
  • reactor_get_memory_budget — Device local + host visible budgets
  • reactor_scene_serialize — Serialización JSON de escena
  • reactor_compute_create/dispatch/destroy — Compute pipeline stubs
  • reactor_play_enter/exit/pause — Play-in-editor bridge

C++ SDK (1477 líneas, header-only):

  • reactor::Entity — RAII entity con transform, components, queries
  • reactor::PBRMaterial — Create, instances, metallic/roughness/emissive
  • reactor::FrameGraph — Resources, passes, compile, forward/deferred
  • reactor::RenderStats — Real-time GPU/CPU stats
  • reactor::PlayMode — Enter/exit/pause play mode
  • reactor::SceneSerializer — Scene to JSON

9 Ejemplos C++ en carpetas únicas:

  • ecs_scene/pbr_materials/frame_graph/fps_controller/
  • lighting_showcase/telemetry_stats/play_mode/multi_object/

Arquitectura:

  • ReactorResult enum — Error handling ABI-safe
  • Handles opacos — MeshHandle*, MaterialHandle*
  • Ownership: Rust crea → Rust destruye
  • Lifecycle: reactor_initialize()reactor_run()reactor_shutdown()
  • Auto-compilación de shaders via build.rs
  • MSAA 4x por defecto, Ray Tracing auto-detectado
  • 3000+ FPS en RTX 3060

v1.0.0 — v1.0.4

  • C ABI base con lifecycle, input, camera, lighting, scene
  • C++ SDK con Application class, Config, RAII wrappers
  • Shaders SPIR-V embebidos
  • Editor REACTOR (egui + egui_dock)
  • Viewport 3D, Hierarchy, Inspector, Console, Asset Browser

v0.4.x

  • Versión inicial en Rust
  • Vulkan 1.3 base
  • Sistema ADead-GPU (ISR, SDF, Ray Marching, Hybrid Rendering)

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