# wds — Renderer-Plan

Stand: 2026-06-12. Entscheidungen aus der irl3d-Analyse, festgehalten bevor
der Projekt-Einstieg über die Kern-Systeme (Signals/KV, CLI-Phase) läuft.

## Ziel

PS1-artiger Look, von vornherein nativ und simpel implementiert statt
emuliert: affines Texture-Mapping, Integer-Vertex-Koordinaten, 16-Bit-Farbe.
Niedrige interne Auflösung (320×240), hochskaliert aufs Fenster.

Referenz ist `../irl3d`: gleiche Engine-Idee (datengetrieben, eine
OBJ-Szene, Signals/KV/Ink), aber dort als 8-Bit-Palette-CPU-Softwarerenderer
in Q16.16. wds ersetzt den Grafikpfad durch echtes GPU-Rastern.

## Hardware-Target

Mittelklasse-Laptop von 2015 (Klasse: i5-5200U + Intel HD 5500).
Konsequenzen:

- Zwei schwache CPU-Kerne → Transformation gehört auf die GPU, die CPU
  bleibt für Physik und Spiellogik frei.
- Per-Frame-Vertex-Streaming (CPU-Transform, GTE-Stil) wäre auf alten
  iGPU-Treibern der riskante Pfad (Buffer-Upload-Stalls) → statische
  Vertex-Buffer, einmal hochgeladen.
- wgpu-Backend: Vulkan primär (ANV unterstützt Gen8+), GL als Fallback
  einplanen. Keine Features jenseits von Baseline-WebGPU benutzen.

## Entscheidungen

1. **wgpu direkt, kein pbio.** pbio ist eine Abstraktion für
   Software-Renderer (8-Bit-Framebuffer + Palette-Blit) — für echtes
   GPU-Rastern Verschwendung. winit + wgpu direkt im Projekt.

2. **Vertex-Shader-Transform mit Pixel-Snapping.** Model→View→Projektion im
   Vertex-Shader. Danach `xy/w` auf das Pixelraster der internen Auflösung
   runden und wieder mit `w` multiplizieren → Vertex-Jitter wie auf der PS1,
   authentisch gerechnet, nicht nachgestellt.

3. **Affines Texture-Mapping via `@interpolate(linear)`.** WGSL kann die
   perspektivische Korrektur pro Varying abschalten. UVs (und ggf.
   Vertex-Colors) linear interpolieren → das Textur-Wobbeln kommt gratis.
   Gegenmittel bleibt wie auf der PS1 das Unterteilen großer Flächen im
   Asset, nicht Shader-Tricks.

4. **RGB555 + Ordered Dithering im Fragment-Shader.** wgpu hat kein
   555-Render-Target-Format; Render-Target bleibt RGBA8 bei 320×240, aber
   der Fragment-Shader quantisiert auf 5 Bit pro Kanal mit 4×4-Bayer-Dither.
   Die Farbreduktion ist echt, nur das Speicherformat ist modern.
   Das 16. Bit entspricht dem PS1-Maskbit → bei uns **1-Bit-Alpha**
   (Alpha-Test, kein Blending) — Fortführung der Index-0-Transparenz
   aus irl3d.

5. **Z-Buffer: ja.** Ordering-Tables wären nur eine technische Hürde, kein
   ästhetischer Gewinn. Standard-Depth-Buffer auf dem internen Target.

6. **UVs aus dem OBJ (`vt`).** irl3d ignoriert `vt` und mappt planar über
   Welt-Koordinaten; wds liest echte UVs. PS1-Spiele hatten handgemachte
   UVs — das gehört zum Look.

7. **Licht: gebacken zuerst.** Nur Gouraud-Shading wäre zu einseitig.
   Plan: Lichteffekte in die Szene backen (Blender → Vertex-Colors),
   im Shader mit der Textur multiplizieren und mitquantisieren. Dynamische
   per-Vertex-Punktlichter (im Vertex-Shader, additiv auf die gebackene
   Farbe) als spätere Stufe. Kein Per-Pixel-Lighting.

## Pipeline-Skizze

```
statische VBOs (Pos i16/f32, UV, Vertex-Color)
  → Vertex-Shader: Model·View·Proj, dann Snap auf 320×240-Raster
  → Raster (Hardware), UV/Color @interpolate(linear)
  → Fragment: Texel-Fetch (nearest), × Vertex-Color,
              Alpha-Test (1 Bit), RGB555-Quantisierung + 4×4-Bayer
  → RGBA8-Offscreen 320×240 + Depth
  → Blit-Pass: Nearest-Upscale mit Letterbox (4:3) aufs Fenster
```

Draw-Granularität wie irl3d: pro Instance ein Draw (Uniform: Pos + Yaw),
Material-Batching später, wenn es weh tut.

## Offene Punkte

- **Asset-Pipeline:** Texture-Painting in Blender ist mühsam. Kandidaten
  für Textur-pro-Fläche-Workflows: TrenchBroom (Map-Format-Import nötig),
  Crocotile 3D, Blockbench. Entscheidung wenn der Szenen-Loader ansteht.
- **Texturformat:** direkte True-Color-Texturen statt 8-Bit-CLUT-TGA —
  wir arbeiten durchgehend mit 15-Bit-True-Color, es gibt keine globale
  Palette mehr (das `load_palette`-Verb ist entfernt). Offen bleibt nur
  das Dateiformat (TGA/PNG) und ob Quantisierung beim Import oder erst
  im Shader passiert.
- **Fog / Distance-Fade:** irl3d hat hartes Pop-In bei `CULL_DIST` —
  in wds von Anfang an als Fade Richtung Sky-Farbe einplanen (im Shader
  trivial, passt zur PS1).
- **Skybox:** Cubemap wie irl3d oder schlicht Far-Plane-Farbe + Fog.
- Interne Auflösung umschaltbar lassen (QVGA/VGA wie irl3d).

## Aus irl3d portierbar (renderer-unabhängig)

signals, kv, ink, story_ctrl, game (ActionCtx-Idee), physics, pick,
camera, obj-Loader (um `vt` erweitern), tga, wav, audio, assets,
fix/math (Q16.16 bleibt für Spiellogik/Physik sinnvoll; der Renderer
selbst rechnet f32 — die GPU kennt ohnehin nur Floats).

## Projektphasen

1. **CLI-Phase (läuft):** KV-Store, Signal/Action-Dispatcher,
   Ink-Integration, Konsolen-REPL als erstes Frontend. Deferred Actions
   als Daten (`hide_object`, `play_sound`), damit spätere Subsysteme sie
   konsumieren, ohne dass der Kern sie kennt.
2. Datenmodell (Mesh/Instance/Material/Scene + TOML-Formate) headless.
3. Renderer nach diesem Plan, gegen das stehende Datenmodell.
4. Physik, Audio, Panel-UI andocken (Ports aus irl3d).
