feat: Vulkanバックエンド実装

Promete.Docs/src/content/docs/guide/extends/rendercommand.md

@@ -103,7 +103,7 @@ queue.Enqueue(new DrawPieTextureCommand
 `BeginTrimCommand` / `EndTrimCommand` で描画範囲を矩形に制限します。`Container` ノードの実装で使用されます。
 
 ```csharp
-// トリム開始（物理ピクセル座標で指定）
+// トリム開始（物理ピクセル座標・左上原点で指定）
 queue.Enqueue(new BeginTrimCommand
 {
     X = physicalX,
@@ -151,7 +151,7 @@ public override void Collect(RenderCommandQueue queue, RenderContext ctx)
 ```csharp
 public class MyCommandRunner : CommandRunner<MyCommand>
 {
-    protected override void Execute(MyCommand command, RenderContext ctx)
+    public override void Execute(MyCommand command)
     {
         // コマンドの実行処理
     }

Promete.Example/Kernel/DemoKernel.cs

@@ -7,4 +7,6 @@ public static class DemoKernel
     public static Folder CurrentFolder { get; set; } = FileSystem.Root;
 
     public static int CurrentIndex { get; set; }
+
+    public static bool UseVulkan { get; set; }
 }

Promete.Example/MainScene.cs

@@ -17,9 +17,10 @@ public override void OnUpdate()
     private void OutputUI()
     {
         console.Clear();
-        console.Print("Promete Demo\n");
+        var rendererName = DemoKernel.UseVulkan ? "Vulkan" : "OpenGL";
+        console.Print($"Promete Demo ({rendererName})\n");
         console.Print($"現在のディレクトリ: /{CurrentFolder.GetFullPath()}\n");
-        View.Title = $"Promete Demo - {CurrentFolder.GetFullPath()}";
+        View.Title = $"Promete Demo ({rendererName}) - {CurrentFolder.GetFullPath()}";
 
         for (var i = 0; i < CurrentFolder.Files.Count; i++)
         {

Promete.Example/Program.cs

@@ -1,28 +1,43 @@
 using Promete;
 using Promete.Coroutines;
 using Promete.Example;
+using Promete.Example.Kernel;
 using Promete.GLDesktop;
 using Promete.ImGui;
 using Promete.Input;
+using Promete.Vulkan.Validation;
+using Promete.VulkanDesktop;
 using Promete.Windowing;
 
-var app = PrometeApp
+// --vulkan フラグで実験的な Vulkan バックエンドを使用する
+DemoKernel.UseVulkan = args.Contains("--vulkan");
+
+// --validation フラグで Vulkan バリデーションレイヤーを有効化する (要 Vulkan SDK)
+var useValidation = args.Contains("--validation");
+
+var builder = PrometeApp
     .Create()
     .Use<Keyboard>()
     .Use<Mouse>()
     .Use<Gamepads>()
     .Use<ConsoleLayer>()
     .Use<CoroutineManager>()
-    .Use<ImGuiPlugin>()
-    .BuildWithOpenGLDesktop(
-        WindowOptions.Default with
-        {
-            Title = "Promete Demo",
-            Mode = WindowMode.Resizable,
-            TargetFps = 0,
-            TargetUps = 0,
-            IsVsyncMode = false,
-        }
-    );
+    .Use<ImGuiPlugin>();
+
+if (DemoKernel.UseVulkan && useValidation)
+    builder = builder.UseVulkanValidation();
+
+var options = WindowOptions.Default with
+{
+    Title = DemoKernel.UseVulkan ? "Promete Demo (Vulkan)" : "Promete Demo",
+    Mode = WindowMode.Resizable,
+    TargetFps = 0,
+    TargetUps = 0,
+    IsVsyncMode = false,
+};
+
+var app = DemoKernel.UseVulkan
+    ? builder.BuildWithVulkanDesktop(options)
+    : builder.BuildWithOpenGLDesktop(options);
 
 return app.Run<MainScene>();

Promete.Example/Promete.Example.csproj

@@ -11,6 +11,7 @@
     <ItemGroup>
         <ProjectReference Include="..\Promete.ImGui\Promete.ImGui.csproj" />
         <ProjectReference Include="..\Promete\Promete.csproj" />
+        <ProjectReference Include="..\Promete.Vulkan.Validation\Promete.Vulkan.Validation.csproj" />
     </ItemGroup>
 
     <ItemGroup>

Promete.Example/examples/debug/TrimClampDebugScene.cs

@@ -0,0 +1,189 @@
+using System.Drawing;
+using Promete.Example.Kernel;
+using Promete.Graphics;
+using Promete.Input;
+using Promete.Nodes;
+
+namespace Promete.Example.examples.debug;
+
+/// <summary>
+/// レビュー指摘 #03 の再現シーン。
+///
+/// 発生源は RenderCommandQueue.PushTrim (RenderCommandQueue.cs:97-100)。
+/// トリム矩形の原点が負のとき 0 にクランプするが、クランプした分を size から
+/// 減算しないため、可視領域が「はみ出した量」だけ広いまま残る。
+/// GL / Vulkan 双方のランナーが同じ矩形を受け取る、両バックエンド共通の不具合。
+///
+/// 重要: トリムコンテナ単体では、この不具合は目に見えない。
+/// クリップ矩形はコンテナ自身の位置とサイズから作られるため、過大になった帯は
+/// 必ずそのコンテナの中身より右側、つまり何も描かれていない領域に落ちるためである。
+///
+/// 可視化にはトリムコンテナの入れ子が要る。PushTrim は親トリムとの積集合を取る
+/// (RenderCommandQueue.cs:115-123) ので、外側の過大な幅が内側の積集合に漏れる。
+/// 外側を左へはみ出させて幅を過大にし、内側は画面内に置いて中身を持たせると、
+/// 内側が本来の右端を越えて描画される。
+///
+/// 外側 loc=(-200,140) size=400x150 / 内側 loc=画面(50,140) size=300x150 のとき:
+///   正しい内側クリップ = x 50..200 (幅150)
+///   実装の内側クリップ = x 50..350 (幅300)  -> 150px ぶん余分に見える
+/// </summary>
+[Demo("/debug/trim_clamp", "指摘#03: 入れ子トリムで内側のクリップ幅が過大になる")]
+public class TrimClampDebugScene(ConsoleLayer console, Keyboard keyboard) : Scene
+{
+    private const int TrimTop = 140;
+    private const int TrimHeight = 150;
+
+    private const int OuterWidth = 400;
+    private const int InnerWidth = 300;
+
+    /// <summary>内側コンテナの画面上の左端。外側の可視領域内に置く。</summary>
+    private const int InnerScreenX = 50;
+
+    /// <summary>
+    /// 外側コンテナ。自身は中身を持たず、左へはみ出させてクリップ幅を過大にする役に徹する。
+    /// </summary>
+    private readonly Container _outer = new Container().Size(OuterWidth, TrimHeight);
+
+    /// <summary>内側コンテナ。中身を全域に持ち、外側の過大な幅の影響を受ける。</summary>
+    private readonly Container _inner = new Container().Size(InnerWidth, TrimHeight);
+
+    private Container _guide = null!;
+    private int _outerX = -200;
+
+    public override void OnStart()
+    {
+        _outer.IsTrimmable = true;
+        _inner.IsTrimmable = true;
+
+        // 内側の中身。全域に敷き詰めることで、過大な帯に「切り取られるべき中身」を置く
+        for (var x = 0; x < InnerWidth; x += 20)
+        {
+            var isEven = x / 20 % 2 == 0;
+            _inner.Add(
+                Shape.CreateRect(
+                    x,
+                    0,
+                    x + 19,
+                    TrimHeight - 1,
+                    isEven ? Color.MediumSeaGreen : Color.SeaGreen
+                )
+            );
+        }
+
+        // 外側自身は中身を持たない。トリム枠としてのみ機能させる
+        _outer.Add(_inner);
+        Root.Add(_outer);
+
+        _guide = new Container();
+        Root.Add(_guide);
+
+        SetOuterX(-200);
+
+        console.Print("指摘#03 再現シーン (入れ子トリム)");
+        console.Print("左右キー: 外側コンテナを移動 / R: -200 へ戻す / 0: 0 へ");
+    }
+
+    public override void OnUpdate()
+    {
+        if (keyboard.Left)
+            SetOuterX(_outerX - 4);
+
+        if (keyboard.Right)
+            SetOuterX(_outerX + 4);
+
+        if (keyboard.R.IsKeyDown)
+            SetOuterX(-200);
+
+        if (keyboard.Number0.IsKeyDown)
+            SetOuterX(0);
+
+        if (keyboard.Escape.IsKeyUp)
+            App.LoadScene<MainScene>();
+    }
+
+    /// <summary>
+    /// 外側の位置を更新する。内側は画面上で固定に見えるよう、外側ローカル座標を補正する。
+    /// </summary>
+    private void SetOuterX(int outerX)
+    {
+        _outerX = Math.Clamp(outerX, -OuterWidth, 0);
+
+        _outer.Location = (_outerX, TrimTop);
+
+        // 内側は常に画面 x = InnerScreenX に来るようにする
+        _inner.Location = (InnerScreenX - _outerX, 0);
+
+        UpdateGuide();
+        PrintState();
+    }
+
+    /// <summary>
+    /// 内側の期待クリップ右端 (赤) と、実装が使う右端 (黄) を引く。
+    /// </summary>
+    private void UpdateGuide()
+    {
+        var (expectedRight, actualRight) = ComputeInnerRight();
+
+        var top = TrimTop - 20;
+        var bottom = TrimTop + TrimHeight + 20;
+
+        _guide.Clear();
+        _guide.Add(Shape.CreateLine(expectedRight, top, expectedRight, bottom, Color.Red));
+
+        if (actualRight != expectedRight)
+            _guide.Add(Shape.CreateLine(actualRight, top, actualRight, bottom, Color.Yellow));
+    }
+
+    /// <summary>
+    /// 内側トリムの右端を、期待値と実装値の双方について求める。
+    /// PushTrim と同じく、親トリムとの積集合を左右両端について取る。
+    /// </summary>
+    private (int Expected, int Actual) ComputeInnerRight()
+    {
+        // 外側: 原点を 0 にクランプする際、実装は幅を縮めない
+        var outerClampedX = Math.Max(0, _outerX);
+        var outerExpectedWidth = _outerX < 0 ? OuterWidth + _outerX : OuterWidth;
+
+        var actual = IntersectRight(outerClampedX, outerClampedX + OuterWidth);
+        var expected = IntersectRight(outerClampedX, outerClampedX + outerExpectedWidth);
+
+        return (expected, actual);
+    }
+
+    /// <summary>
+    /// 内側の矩形を親トリム [parentLeft, parentRight] と積集合し、その右端を返す。
+    /// 幅が負にならないよう左端でクランプする。
+    /// </summary>
+    private static int IntersectRight(int parentLeft, int parentRight)
+    {
+        var left = Math.Max(InnerScreenX, parentLeft);
+        var right = Math.Min(InnerScreenX + InnerWidth, parentRight);
+        return Math.Max(left, right);
+    }
+
+    private void PrintState()
+    {
+        var (expectedRight, actualRight) = ComputeInnerRight();
+        var over = actualRight - expectedRight;
+
+        console.Clear();
+        console.Print("指摘#03 再現シーン (入れ子トリム)");
+        console.Print("左右キー: 外側を移動 / R: -200 / 0: 0");
+        console.Print("赤線 = 内側の期待クリップ右端 / 黄線 = 実装が使う右端");
+        console.Print("");
+        console.Print($"外側 loc.X = {_outerX} (size {OuterWidth}x{TrimHeight})");
+        console.Print($"内側 画面X = {InnerScreenX} (size {InnerWidth}x{TrimHeight})");
+        console.Print($"内側クリップ右端  期待 = {expectedRight} / 実装 = {actualRight}");
+        console.Print(
+            over > 0
+                ? $"緑の帯が赤線を {over}px 越えていれば再現"
+                : "過大なし (外側がはみ出していないため一致)"
+        );
+    }
+
+    public override void OnDestroy()
+    {
+        _guide.Destroy();
+        _outer.Destroy();
+    }
+}

Promete.Example/examples/debug/VulkanFrameArenaGrowthDebugScene.cs

@@ -0,0 +1,81 @@
+using System.Drawing;
+using Promete.Example.Kernel;
+using Promete.Input;
+using Promete.Nodes;
+
+namespace Promete.Example.examples.debug;
+
+/// <summary>
+/// レビュー指摘 #02 の再現シーン。
+/// VulkanFrameArena は全バッファを永続マップするが、容量超過で退役したバッファを
+/// Reset()/Dispose() で破棄する際に UnmapMemory を呼ばない。
+/// マップ済みメモリの解放は未定義動作であり、バリデーションレイヤ有効時に検出される。
+///
+/// 1 フレームあたりのプッシュ量が初期容量 256 KB を超えるとアリーナが再確保され、
+/// 旧バッファが退役リストへ入る。矩形 1 個あたり頂点 32 B + インデックス 24 B、
+/// 16 B アライン込みで概ね 64 B 消費するため、4,096 個前後が境界となる。
+/// </summary>
+[Demo("/debug/vulkan_frame_arena_growth", "指摘#02: アリーナ再確保でマップ済みメモリを解放")]
+public class VulkanFrameArenaGrowthDebugScene(ConsoleLayer console, Keyboard keyboard) : Scene
+{
+    /// <summary>初期容量 256 KB を超えない個数。</summary>
+    private const int BelowThreshold = 2000;
+
+    /// <summary>初期容量を明確に超え、毎フレーム退役バッファを生む個数。</summary>
+    private const int AboveThreshold = 8000;
+
+    private readonly Container _container = new();
+
+    private int _shapeCount = BelowThreshold;
+
+    public override void OnStart()
+    {
+        Root.Add(_container);
+        Rebuild();
+
+        console.Print("指摘#02 再現シーン");
+        console.Print("バリデーションレイヤを有効にして実行すること");
+        console.Print("SPACE: 図形数を 2000 <-> 8000 で切り替え");
+        console.Print("8000 側でアリーナが 256KB を超えて再確保され、退役バッファが発生する");
+    }
+
+    public override void OnUpdate()
+    {
+        if (keyboard.Space.IsKeyDown)
+        {
+            _shapeCount = _shapeCount == BelowThreshold ? AboveThreshold : BelowThreshold;
+            Rebuild();
+        }
+
+        if (keyboard.Escape.IsKeyUp)
+            App.LoadScene<MainScene>();
+    }
+
+    /// <summary>
+    /// 指定個数の矩形を敷き詰め、1 フレームのプッシュ量を変化させる。
+    /// </summary>
+    private void Rebuild()
+    {
+        _container.Clear();
+
+        const int columns = 100;
+        for (var i = 0; i < _shapeCount; i++)
+        {
+            var x = i % columns * 6;
+            var y = i / columns * 6;
+            var color = i % 2 == 0 ? Color.SteelBlue : Color.LightSalmon;
+            _container.Add(Shape.CreateRect(x, y, x + 4, y + 4, color));
+        }
+
+        var estimatedBytes = _shapeCount * 64;
+        console.Print(
+            $"図形数={_shapeCount} 推定プッシュ量={estimatedBytes / 1024}KB "
+                + (estimatedBytes > 256 * 1024 ? "(初期容量超過 → 再確保あり)" : "(容量内)")
+        );
+    }
+
+    public override void OnDestroy()
+    {
+        _container.Destroy();
+    }
+}