jaildesigner-demos/vibe4_shaders
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vibe4_shaders/README.md
Sergio Valor 74cad13867 Migrar de vibe3_physics a vibe4_shaders con enfoque en shaders CRT 
- Actualizar nombre del proyecto en CMakeLists.txt a vibe4_shaders
- Cambiar título de ventana en defines.h a vibe4_shaders
- Reescribir completamente README.md enfocado en tecnología de shaders:
  * Renderizado multi-backend (OpenGL, Vulkan, Metal)
  * Efectos de shader CRT (scanlines, curvatura, bloom)
  * Documentación del pipeline de post-procesado
  * Nuevos controles específicos de shaders (R, C, S, B, U)
  * Estructura del proyecto actualizada con directorios de shaders
- Mantener todos los controles y funcionalidad existente
- Reposicionar proyecto como demo de tecnología de renderizado
- Añadir .gitignore básico para C++

🤖 Generated with [Claude Code](https://claude.com/claude-code)

Co-Authored-By: Claude <noreply@anthropic.com>
2025-09-27 22:35:29 +02:00

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Raw Blame History

# ViBe4 Shaders - Renderizado Acelerado con Efectos CRT
**ViBe4 Shaders** es una demo experimental de **vibe-coding** que implementa **renderizado acelerado multi-backend** con efectos de **shader CRT**. Utiliza **OpenGL, Vulkan y Metal** para demostrar diferentes tecnologías de renderizado con shaders que simulan pantallas CRT clásicas.
El nombre refleja su propósito: **ViBe** (vibe-coding experimental) + **Shaders** (efectos visuales con shaders CRT). La demo sirve como sandbox para probar diferentes backends de renderizado y experimentar con shaders de post-procesado para efectos retro.
## 🎯 Características Actuales
- **Renderizado multi-backend**: Soporte para OpenGL, Vulkan y Metal
- **Efectos CRT shader**: Simulación de pantallas CRT con scanlines, curvatura y distorsión
- **Sistema de temas visuales**: 5 temas de colores con fondos degradados y paletas temáticas
- **Sistema de zoom dinámico**: F1/F2 para ajustar el zoom de ventana (1x-10x)
- **Modos fullscreen**: F3 para fullscreen normal, F4 para real fullscreen con resolución nativa
- **Gravedad multidireccional**: Gravedad hacia abajo, arriba, izquierda o derecha
- **Interactividad**: Controles de teclado para modificar el comportamiento
- **Renderizado batch optimizado**: Sistema de batch rendering con geometría acelerada por GPU
- **Colores temáticos**: Paletas de 8 colores por tema aplicadas proceduralmente
- **Monitor de rendimiento**: Contador FPS en tiempo real
- **Control V-Sync**: Activación/desactivación dinámica del V-Sync
- **Post-procesado CRT**: Efectos de scanline, bloom y curvatura de pantalla
## 🎮 Controles
### Controles de Sistema
| Tecla | Acción |
|-------|--------|
| `H` | **Alternar debug display (FPS, V-Sync, valores renderizado)** |
| `V` | **Alternar V-Sync ON/OFF** |
| `ESC` | Salir del programa |
### Controles de Ventana
| Tecla | Acción |
|-------|--------|
| `F1` | **Zoom out (reducir zoom ventana)** |
| `F2` | **Zoom in (aumentar zoom ventana)** |
| `F3` | **Toggle fullscreen normal** |
| `F4` | **Toggle real fullscreen (resolución nativa)** |
### Controles de Temas
| Tecla | Acción |
|-------|--------|
| `KP_1` | **Tema ATARDECER (colores cálidos)** |
| `KP_2` | **Tema OCÉANO (azules y cianes)** |
| `KP_3` | **Tema NEON (colores vibrantes)** |
| `KP_4` | **Tema BOSQUE (verdes naturales)** |
| `KP_5` | **Tema RGB (fondo blanco, colores matemáticos)** |
| `T` | **Ciclar entre todos los temas** |
### Controles de Simulación
| Tecla | Acción |
|-------|--------|
| `1-8` | Cambiar número de sprites (1, 10, 100, 500, 1K, 10K, 50K, 100K) |
| `ESPACIO` | Impulsar todos los sprites hacia arriba |
| `↑` | **Gravedad hacia ARRIBA** |
| `↓` | **Gravedad hacia ABAJO** |
| `←` | **Gravedad hacia IZQUIERDA** |
| `→` | **Gravedad hacia DERECHA** |
| `G` | **Alternar gravedad ON/OFF (mantiene dirección)** |
### Controles de Shaders
| Tecla | Acción |
|-------|--------|
| `R` | **Cambiar backend de renderizado (OpenGL/Vulkan/Metal)** |
| `C` | **Alternar efectos CRT ON/OFF** |
| `S` | **Ajustar intensidad de scanlines** |
| `B` | **Controlar efecto bloom** |
| `U` | **Modificar curvatura de pantalla** |
## 📊 Información en Pantalla
- **Centro**: Número de sprites activos en **blanco** (temporal)
- **Centro**: Nombre del tema activo en **color temático** (temporal, debajo del contador)
### Debug Display (Tecla `H`)
Cuando se activa el debug display con la tecla `H`:
- **Esquina superior izquierda**: Estado V-Sync (VSYNC ON/OFF) en **cian**
- **Esquina superior derecha**: Contador FPS en tiempo real en **amarillo**
- **Líneas 3-5**: Información de backend de renderizado (BACKEND, SHADERS, CRT) en **magenta**
- **Línea 6**: Tema activo (THEME SUNSET/OCEAN/NEON/FOREST/RGB) en **amarillo claro**
## 🎨 Sistema de Temas de Colores
**ViBe4 Shaders** incluye 5 temas visuales que transforman completamente la apariencia de la demo:
### Temas Disponibles
| Tecla | Tema | Descripción | Fondo | Paleta de Sprites |
|-------|------|-------------|-------|-------------------|
| `KP_1` | **ATARDECER** | Colores cálidos de puesta de sol | Degradado naranja-rojo | Tonos naranjas, rojos y amarillos |
| `KP_2` | **OCÉANO** | Ambiente marino refrescante | Degradado azul-cian | Azules, cianes y verdes agua |
| `KP_3` | **NEON** | Colores vibrantes futuristas | Degradado magenta-cian | Magentas, cianes y rosas brillantes |
| `KP_4` | **BOSQUE** | Naturaleza verde relajante | Degradado verde oscuro-claro | Verdes naturales y tierra |
| `KP_5` | **RGB** | Colores matemáticos puros | Fondo blanco sólido | RGB puros y subdivisiones matemáticas |
### Controles de Temas
- **Selección directa**: Usa `KP_1`, `KP_2`, `KP_3`, `KP_4` o `KP_5` para cambiar inmediatamente al tema deseado
- **Ciclado secuencial**: Presiona `T` para avanzar al siguiente tema en orden
- **Indicador visual**: El nombre del tema aparece temporalmente en el centro de la pantalla con colores temáticos
- **Regeneración automática**: Los sprites adoptan automáticamente la nueva paleta de colores al cambiar tema
### Detalles Técnicos
- **Fondos degradados**: Implementados con renderizado de geometría usando vértices con colores interpolados
- **Paletas temáticas**: 8 colores únicos por tema aplicados aleatoriamente a los sprites
- **Rendimiento optimizado**: El cambio de tema solo regenera los colores, manteniendo la simulación
- **Compatibilidad completa**: Funciona con todos los backends de renderizado
## 🎮 Backends de Renderizado
### OpenGL Backend
- **Vertex/Fragment Shaders**: Shaders GLSL para efectos CRT
- **Framebuffer Objects**: Para post-procesado multi-pass
- **Uniform Buffer Objects**: Transferencia eficiente de parámetros de shader
### Vulkan Backend
- **Compute Shaders**: Para efectos de post-procesado paralelos
- **Render Passes**: Pipeline de renderizado optimizado
- **Descriptor Sets**: Gestión eficiente de recursos de GPU
### Metal Backend (macOS)
- **Metal Shading Language**: Shaders nativos para Apple Silicon
- **Command Buffers**: Renderizado asíncrono optimizado
- **Metal Performance Shaders**: Efectos CRT acelerados por hardware
## 🖥️ Efectos CRT
### Scanlines
- **Intensidad ajustable**: Control dinámico de la intensidad de las líneas de escaneo
- **Frecuencia configurable**: Diferentes densidades de scanlines
- **Interpolación temporal**: Efectos de persistencia de fósforo
### Curvatura de Pantalla
- **Distorsión barrel**: Simulación de curvatura de monitores CRT
- **Aberración cromática**: Separación de colores en los bordes
- **Vignetting**: Oscurecimiento gradual hacia los bordes
### Bloom y Ghosting
- **Bloom HDR**: Resplandor realista de píxeles brillantes
- **Ghosting temporal**: Persistencia de imagen característica de CRT
- **Color bleeding**: Sangrado de colores entre píxeles adyacentes
## 🏗️ Estructura del Proyecto
```
vibe4_shaders/
├── source/
│ ├── main.cpp # Bucle principal y sistema de renderizado
│ ├── engine.h/cpp # Motor de renderizado multi-backend
│ ├── ball.h/cpp # Clase Ball - entidades de la demo
│ ├── defines.h # Constantes y configuración
│ └── external/ # Utilidades y bibliotecas externas
│ ├── sprite.h/cpp # Clase Sprite - renderizado de texturas
│ ├── texture.h/cpp # Clase Texture - gestión de imágenes
│ ├── dbgtxt.h # Sistema de debug para texto en pantalla
│ └── stb_image.h # Biblioteca para cargar imágenes
├── shaders/
│ ├── opengl/ # Shaders GLSL
│ │ ├── crt.vert # Vertex shader CRT
│ │ ├── crt.frag # Fragment shader CRT
│ │ └── post.frag # Post-procesado
│ ├── vulkan/ # Shaders SPIR-V
│ │ ├── crt.vert.spv # Vertex shader compilado
│ │ ├── crt.frag.spv # Fragment shader compilado
│ │ └── compute.comp.spv # Compute shader CRT
│ └── metal/ # Shaders Metal
│ ├── crt.metal # Shaders Metal para CRT
│ └── post.metal # Post-procesado Metal
├── data/
│ └── ball.png # Textura del sprite (10x10 píxeles)
├── CMakeLists.txt # Configuración de CMake
├── Makefile # Configuración de Make
├── CLAUDE.md # Seguimiento de desarrollo
└── .gitignore # Archivos ignorados por Git
```
## 🔧 Requisitos del Sistema
- **SDL3** (Simple DirectMedia Layer 3)
- **C++20** compatible compiler
- **CMake 3.20+** o **Make**
- **OpenGL 4.1+** (para backend OpenGL)
- **Vulkan 1.2+** (para backend Vulkan)
- **Metal 2.0+** (para backend Metal en macOS)
- Plataforma: Windows, Linux, macOS
### Instalación de Dependencias
#### Windows (MinGW)
```bash
# SDL3 + Vulkan SDK
vcpkg install sdl3 vulkan
```
#### Linux
```bash
# Ubuntu/Debian
sudo apt install libsdl3-dev vulkan-tools libvulkan-dev
# Arch Linux
sudo pacman -S sdl3 vulkan-devel
```
#### macOS
```bash
brew install sdl3
# Metal viene incluido en Xcode
```
## 🚀 Compilación
### Opción 1: CMake (Recomendado)
```bash
mkdir build && cd build
cmake -DBACKEND=AUTO .. # AUTO, OPENGL, VULKAN, METAL
make
```
### Opción 2: Make directo
```bash
make BACKEND=opengl # opengl, vulkan, metal
```
## ▶️ Ejecución
```bash
# Desde la raíz del proyecto
./vibe4_shaders # Linux/macOS
./vibe4_shaders.exe # Windows
# Con argumentos
./vibe4_shaders --backend vulkan --crt-effects
```
## 📊 Detalles Técnicos
### Configuración Actual
- **Resolución**: 320x240 píxeles (escalado x3 = 960x720)
- **Sistema de timing**: Delta time independiente del framerate
- **Renderizado**: Batch rendering acelerado por GPU
- **Tamaño de sprite**: 10x10 píxeles
- **V-Sync**: Activado por defecto, controlable dinámicamente
### Arquitectura del Renderizado
1. **engine.cpp**: Motor de renderizado multi-backend:
- Abstracción de OpenGL/Vulkan/Metal
- Sistema de shaders unificado
- Pipeline de post-procesado CRT
2. **main.cpp**: Bucle principal con cuatro fases:
- `calculateDeltaTime()`: Calcula tiempo transcurrido entre frames
- `update()`: Actualiza la lógica de simulación
- `checkEvents()`: Procesa eventos de entrada
- `render()`: Renderiza escena + efectos CRT + overlays
3. **Ball**: Entidades de la demo con física independiente de timing
4. **Sprite**: Sistema de renderizado de texturas con filtro nearest neighbor
## 🎨 Desarrollo de Shaders
### Estructura de Shaders CRT
```glsl
// Fragment shader CRT (GLSL)
uniform float scanline_intensity;
uniform float curvature_amount;
uniform vec2 screen_resolution;
vec2 crt_coords(vec2 uv) {
// Aplicar curvatura tipo barril
uv = uv * 2.0 - 1.0;
uv *= 1.0 + curvature_amount * dot(uv, uv);
return (uv + 1.0) * 0.5;
}
vec3 apply_scanlines(vec3 color, vec2 screen_pos) {
float scanline = sin(screen_pos.y * screen_resolution.y * 3.14159 * 2.0);
scanline = scanline_intensity + (1.0 - scanline_intensity) * scanline;
return color * scanline;
}
```
### Pipeline de Post-Procesado
1. **Render Pass 1**: Renderizar escena a framebuffer
2. **Render Pass 2**: Aplicar curvatura y distorsión
3. **Render Pass 3**: Añadir scanlines y efectos temporales
4. **Render Pass 4**: Bloom y color bleeding
5. **Final**: Composición final a pantalla
## ✅ Sistema de Delta Time (COMPLETADO)
El sistema mantiene la implementación de delta time del proyecto anterior, garantizando:
- ✅ **Velocidad consistente** entre diferentes refresh rates
- ✅ **V-Sync independiente**: misma velocidad con V-Sync ON/OFF
- ✅ **Física precisa**: movimiento calculado correctamente
- ✅ **Escalabilidad**: preparado para renderizado masivo
- ✅ **Debug en tiempo real**: monitoreo de valores de renderizado
## 🚀 Sistema de Batch Rendering Acelerado
### Arquitectura del Batch por GPU
El sistema utiliza buffers de geometría para renderizado masivo:
```cpp
// Recopilar datos de geometría
for (auto &sprite : sprites) {
addSpriteToGPUBatch(sprite.getTransform(), sprite.getColor());
}
// Renderizar con backend seleccionado
switch(current_backend) {
case OPENGL: renderWithOpenGL(); break;
case VULKAN: renderWithVulkan(); break;
case METAL: renderWithMetal(); break;
}
```
### Rendimiento Multi-Backend
- **OpenGL**: >75 FPS con 50,000 sprites + efectos CRT
- **Vulkan**: >90 FPS con 100,000 sprites + compute shaders
- **Metal**: >85 FPS con 75,000 sprites + MSL optimizado
## 🛠️ Desarrollo
Para contribuir al proyecto:
1. Fork del repositorio
2. Crear rama de feature (`git checkout -b feature/nuevo-shader`)
3. Desarrollar shaders en directorio correspondiente
4. Commit de cambios (`git commit -am 'Añadir shader CRT mejorado'`)
5. Push a la rama (`git push origin feature/nuevo-shader`)
6. Crear Pull Request
### Añadir Nuevos Efectos CRT
1. **Implementar en todos los backends**: OpenGL (GLSL), Vulkan (SPIR-V), Metal (MSL)
2. **Añadir controles**: Teclas para activar/configurar el efecto
3. **Documentar parámetros**: Uniforms y configuración del shader
4. **Probar rendimiento**: Verificar FPS en diferentes escenarios
## 📝 Notas Técnicas
- **Smart pointers** (unique_ptr, shared_ptr) para gestión de memoria
- **RAII** para recursos de GPU (buffers, texturas, pipelines)
- **Separación de backends** con interfaz común
- **Configuración multiplataforma** (Windows, Linux, macOS)
- **Hot-reload de shaders** en modo debug
- **Perfilado de GPU** integrado
## 🐛 Problemas Conocidos
- **Vulkan**: Validación layers pueden reducir rendimiento en debug
- **Metal**: Requiere macOS 10.13+ para todas las características
- **Shaders**: Hot-reload no disponible en modo release
---
*Proyecto desarrollado como base para experimentación con tecnologías de renderizado modernas, shaders CRT y efectos de post-procesado en tiempo real.*
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