StuCanvas 简介

StuCanvas 是一个基于 Vulkan 的开源渲染引擎，用于实时与离线科学可视化。

本篇文档介绍 StuCanvas 的部署、使用和扩展方法。

功能模块

StuCanvas 将计算机图形学、CAD 工程和数值计算集成于 C++ API。

1. 参数化建模（2D 与 3D）

以数学方式定义 2D 和 3D 几何结构。该模块采用有向无环图（DAG）执行引擎，支持拉伸、扫掠和布尔等参数化建模操作，实时计算数学关系并构建拓扑表示。

2. 动态几何

创建和处理几何约束。该模块针对更新频率高的交互操作设计，更新顶点和索引缓冲区，支持几何操作。

3. 函数绘制

StuCanvas 将绘图分类为黑盒标量函数与区间定义函数。该模块结合区间算术、L-SHADE 全局搜索算法以及 Marching Squares 和 Marching Cubes 算法，用于提取边界、根与奇异点，并渲染拓扑特征。

4. 非线性编辑（NLE）架构与并发

采用非线性编辑（NLE）架构，支持 $O(1)$ 时间轴定位与跳转，并进行状态重构。该引擎利用多核 CPU 分担数学计算，对接 Vulkan 的计算与图形队列，进行物理与化学模拟。

5. 渲染与 OpenPBR

提供 C++ API，支持实时预览与离线导出。它利用 Vulkan 光线追踪（VK_KHR_ray_tracing_pipeline），并实现 OpenPBR 材质规范，可渲染玻璃、金属晶格与物理光学效果，计算折射、反射和次表面散射。

6. 硬件视频导出

通过 GPU 编码接口（如 NVIDIA NVENC、AMD AMF 和 Intel QuickSync）导出渲染画面，不依赖外部 FFmpeg 二进制文件。支持 AV1、H.265 (HEVC) 和 H.264 格式，分辨率支持至 8192×8192 (8K)，直接捕获帧缓冲区。

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相关指南

使用 StuCanvas 请参考：