Jérôme Bousquié
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type: Roadmap
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title: WSG Engine Development Roadmap
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description: Development roadmap for the WSG engine from prototype to full-featured 3D rendering engine
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tags: [roadmap, development, planning, wsg-lib, 3d-rendering]
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status: stable
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generated: { by: human:jerome, at: 2026-07-31T00:00:00Z }
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# Roadmap WSG — Prototype → Moteur Complet
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> Basé sur l'architecture existante (ARCHI_APP, ARCHI_ARENES, ARCHI_CPU_GPU, ARCHI_RENDU).
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> Objectif : prototype fonctionnel d'abord, enrichissement progressif ensuite.
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> **Point de départ (état réel au 2026-09-16 — la source de vérité est README.md).**
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> Les fondations suivantes existent et fonctionnent déjà ; cette roadmap décrit la **trajectoire à
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> venir** à partir de cet état (elle reprend les étapes 1-4 du README avant la montée GPU-driven) :
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> - Workflow manuel (`Context` + `Renderer` + `PipelineCache`) : ✅ fonctionnel (exemple `manual`).
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> - Façade `App` / `AppBuilder` / `AppHandler` : ✅ **Scene auto-render** (2026-09-16) — la vue de frame
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> est exposée (`Frame::view()`), `render()` dessine la scène en une passe groupée
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> (`App::render_scene`) et la présentation est automatique dans `App::run` (exemple `simple`).
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> - `Scene` avec identifiants **String** (décision prise — voir tableau Notes de Décision) : 🚧 enregistrement seul.
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> - `Camera` / `Transform` et `glam` : types et mathématiques présents (`math/`, `resources/camera.rs`), non branchés au pipeline.
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> **Étape suivante (prochaine itération) — « 3D + éclairage Phong » (ROADMAP 1.3 + 1.5).**
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> Le rendu automatique est aujourd'hui **plat** : le `basic_shader.wgsl` interprète les positions comme
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> déjà en NDC, sans matrice monde/vue/projection ni lumière. L'étape suivante rend la scène réellement
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> 3D et éclairée : créer `standard_shader.wgsl` (Phong : matrice `projection * view * world` + lumière
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> directionnelle), ajouter les uniform buffers (frame : view/proj/light ; par mesh : world matrix dérivée
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> du `Transform`) et les brancher dans `Renderer::render_scene` et `Material`, puis exposer `Camera`/
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> `Transform` à la `Scene` (caméra active) et ajouter un mesh de test (cube) à l'exemple. Objectif MVP :
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> **un mesh 3D éclairé à l'écran**.
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## Phase 1️⃣ — Prototype MVP : Un Mesh 3D éclairé à l'écran
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**Objectif** : Afficher un cube (ou autre mesh) 3D avec un éclairage Phong basique.
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### 1.1 Dépendances & Mathématiques
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- [x] `glam = "0.33"` ajouté (`lib/Cargo.toml`) — déjà présent, utilisé par `math/transform.rs` et `resources/camera.rs`
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- [x] `slotmap` **retiré** — décision prise : **String IDs pour le MVP** ; slotmap reporté à l'étape "handles typés" (voir Notes de Décision)
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- [ ] Créer module `math/` (ou `transform.rs`) :
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- [ ] Struct `Transform { translation: Vec3, rotation: Quat, scale: Vec3 }`
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- [ ] Méthode `to_matrix() -> Mat4` pour calculer la matrice locale
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- [ ] Struct `Camera { position: Vec3, target: Vec3, up: Vec3 }` : resources/camera.rs
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- [ ] Fonctions `view_matrix()` et `projection_matrix(fov, aspect, near, far)`
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### 1.2 Geometry & Mesh
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- [ ] Créer struct `Geometry` (math/geometry.rs) :
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- [ ] `positions: Vec<[f32; 3]>` (obligatoire)
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- [ ] `indices: Option<Vec<u16>>` (optionnel)
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- [ ] `normals: Option<Vec<[f32; 3]>>` (pour Phong)
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- [ ] Refactorer `Mesh` pour contenir :
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- [ ] `geometry: Arc<Geometry>`
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- [ ] `vertex_buffer: wgpu::Buffer`
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- [ ] `index_buffer: Option<wgpu::Buffer>`
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- [ ] `transform: Transform` (état CPU)
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- [ ] Ajouter un mesh de test (cube unitaire) en exemple
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### 1.3 Shader Phong Minimal
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- [ ] Créer `standard_shader.wgsl` :
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- [ ] Vertex shader : projection * view * world * position
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- [ ] Fragment shader : éclairage hémisphérique + diffuse avec une lumière directionnelle
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- [ ] Uniforms : `view_matrix`, `proj_matrix`, `world_matrix`, `light_dir`, `light_color`
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- [ ] Mettre à jour `Material` pour supporter les uniforms du shader Phong
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### 1.4 Scene avec identifiants (MVP : String IDs)
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- [x] `Scene` implémentée avec **String IDs** (`HashMap<String, Arc<Mesh>>`, `...Material`, entités) — état actuel validé ; décision : rester en String IDs pour le MVP
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- [x] Méthodes : `add_mesh()`, `get_mesh()`, `add_material()`, `add_entity()`, `iter_entities()`, `remove_entity()`
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- [ ] **Reporté (étape "Handles typés")** : migrer vers `slotmap` générationnel (`MeshId`/`MaterialId`) quand l'éviction/les performances le justifieront
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### 1.5 Rendu du Prototype
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- [ ] Uniform buffer pour la frame : `view_matrix`, `proj_matrix`, `light_dir`
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- [ ] Uniform buffer par mesh : `world_matrix` (calculée sur CPU pour le MVP)
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- [ ] `Renderer::render()` itère sur les meshes de la Scene et dessine chacun
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- [ ] Exemple fonctionnel : un cube éclairé tourne à l'écran
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## Phase 2️⃣ — Système de Ressources complet
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**Objectif** : Étoffer la Scene avec tous les types de ressources.
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### 2.1 Arènes complètes
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- [ ] `SlotMap<MaterialId, Material>`
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- [ ] `SlotMap<TextureId, Texture>` (struct de base)
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- [ ] `SlotMap<LightId, Light>` (struct de base)
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- [ ] `SlotMap<EntityId, Entity>` pour les entités de la scène
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### 2.2 Entités & Hiérarchie
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- [ ] Struct `Entity { mesh_id: Option<MeshId>, material_id: Option<MaterialId>, transform: Transform }`
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- [ ] `Scene::add_entity()` → retourne `EntityId`
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- [ ] `Scene::iter_entities()` → pour le render loop
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### 2.3 Camera dans la Scene
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- [ ] Intégrer `Camera` comme ressource de la Scene
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- [ ] Permettre plusieurs caméras (actuelle/inactive)
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- [ ] Exposer API : `scene.set_active_camera(camera_id)`
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## Phase 3️⃣ — GPU-Driven Rendering
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**Objectif** : Déléguer les calculs de transformation et culling au GPU (suivre ARCHI_CPU_GPU.md).
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### 3.1 Compute Shader
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- [ ] Buffer `TransformBuffer` (CPU → GPU) : positions/rotations/échelles brutes
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- [ ] Buffer `MatrixBuffer` (GPU calculé) : World Matrices finales
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- [ ] Compute shader : calcul des World Matrices pour tous les meshes
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### 3.2 Frustum Culling GPU
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- [ ] Ajouter `BBox` dans `Geometry` (center + extents)
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- [ ] Buffer `BoundingBoxBuffer` (CPU → GPU, statique)
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- [ ] Compute shader : culling basé sur la frustum de caméra
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- [ ] Buffer `IndirectDrawBuffer` rempli par le GPU
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### 3.3 Rendu Indirect
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- [ ] `draw_indexed_indirect()` au lieu de draw calls individuels
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- [ ] Un seul command draw pour tous les objets visibles
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## Phase 4️⃣ — Fonctionnalités Avancées
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**Objectif** : Qualité visuelle et performances.
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### 4.1 Textures
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- [ ] Struct `Texture` avec chargement d'image
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- [ ] Ajouter `uvs: Option<Vec<[f32; 2]>>` dans `Geometry`
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- [ ] BindGroup pour les textures dans le shader
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- [ ] `Material` supporte une texture diffuse
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### 4.2 Éclairage avancé
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- [ ] Support multi-lumières (directionnelles, ponctuelles)
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- [ ] Lumières hémisphériques
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- [ ] Shadows (optionnel)
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### 4.3 Optimisations
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- [ ] Batching par Material (réduction des state changes GPU)
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- [ ] Level of Detail (LOD)
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- [ ] HDR + Tone Mapping (optionnel)
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## Phase 5️⃣ — Documentation & Polish
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- [ ] Exemple complet : mesh texturé, éclairé, avec caméra orbitale
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- [ ] Documentation API (`docs/ARCHI_SCENE.md`)
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- [ ] Tests unitaires : `Geometry`, `Scene`, `Transform`
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- [ ] README mis à jour avec les nouvelles fonctionnalités
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## Notes de Décision
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| Décision | Raison |
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| **Normals dès Phase 1** | Nécessaires pour le shader Phong ; sans elles, pas d'éclairage |
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| **UVs en Phase 4** | Inutiles avant les textures ; on garde `Geometry` simple au départ |
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| **BBox en Phase 3** | Utile uniquement pour le frustum culling GPU |
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| **World Matrix CPU → MVP, GPU → Phase 3** | Le MVP est plus simple avec un uniform par mesh ; la migration GPU-driven est progressive |
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| **String IDs pour le MVP, slotmap reporté** | Le code et le README utilisent des String IDs (simples, sûrs, figés avant la boucle de rendu) ; `ARCHI_ARENES.md` reste la cible "handles typés" pour plus tard. La dépendance `slotmap` a été retirée tant qu'elle est inutilisée |
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| **Present mode FIFO figé pour l'instant** | Le swapchain utilise `PresentMode::Fifo` avec `desired_maximum_frame_latency: 2` (double buffering vsync) — défaut sûr : pas de tearing, énergie minimale, zéro artefact. On **gèle ce choix** ; `Mailbox` (triple buffering) pourra être exposé en option et `Immediate` restera réservé à l'offscreen, **on s'occupera du present mode le moment venu** (quand le pipeline GPU-driven arrivera, Phase 3) — ce n'est pas bloquant pour les étapes 1-2 |
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