Rust+Blender：打造高性能游戏引擎

基于Rust和Blender的游戏引擎

以下是基于Rust和Blender的游戏引擎开发实例，涵盖不同应用场景和技术方向的实际案例。案例分为工具链整合、渲染技术、物理模拟等类别，每个案例附核心代码片段或实现逻辑。

工具链整合案例

案例1：Blender模型导出到Bevy引擎 使用blender-bevy-io插件将Blender模型导出为Bevy支持的.gltf格式。关键步骤包括在Blender中设置自定义属性（如碰撞体标记），通过Rust解析GLTF元数据：

// 解析GLTF自定义扩展
let gltf = Gltf::load("assets/model.gltf")?;
for mesh in gltf.meshes {
    if let Some(extras) = mesh.extras {
        if extras.get("collider").and_then(|v| v.as_bool()) == Some(true) {
            add_collider(&mesh);
        }
    }
}

渲染技术案例

案例2：基于Blender材质的光照系统 在Blender中制作PBR材质，通过Rust的wgpu实现动态光照。需同步Blender的材质节点参数到Rust结构体：

#[derive(Serialize, Deserialize)]
struct PBRMaterial {
    base_color: [f32; 4],
    metallic: f32,
    roughness: f32,
    emissive: [f32; 3],
}

// 从Blender导出的JSON加载材质
let mat: PBRMaterial = serde_json::from_str(&fs::read_to_string("materials/iron.json")?)?;

案例3：实时地形生成 结合Blender的地形雕刻工具与Rust的噪声算法：

1. 在Blender中生成基础高度图
2. 使用Rust的noise库动态细化地形：

let height = noise!(
    Fbm::::new(0),
    2.0 * pos.x,
    2.0 * pos.z,
    time * 0.1
) * 10.0;

物理交互案例

案例4：布料模拟对接 Blender制作初始布料形态，通过Rust的nphysics实现实时模拟：

let cloth = ClothBuilder::new(points)
    .with_gravity([0.0, -9.81, 0.0])
    .with_solver_iterations(10)
    .build();

案例5：车辆物理系统 Blender建模车辆底盘，Rust实现物理轮轴：

let chassis = ColliderBuilder::ball(2.0)
    .translation(vector![x, y, z])
    .build();

let wheel_joints = (0..4).map(|i| RevoluteJoint::new(
    axis, 
    point![i as f32 * 1.5, 0.0, 0.0]
)).collect();

动画系统案例

案例6：骨骼动画重定向 将Blender角色动画重定向到不同比例的模型：

let src_bones = load_animation("animations/run.blend");
let target_skeleton = load_skeleton("models/character.gltf");
retarget_animation(&src_bones, &target_skeleton, 0.5);

特效案例

案例7：粒子系统编辑器 Blender设计粒子发射器形状，Rust实现GPU粒子：

#[derive(ShaderType)]
struct Particle {
    position: Vec3,
    velocity: Vec3,
    lifetime: f32,
}

let particles = ComputePipeline::new(&device, "shaders/particle.wgsl");

以上案例需配合具体引擎（如Bevy、Amethyst）使用。完整实现通常包含：

• Blender侧：自定义属性标记、Python脚本导出
• Rust侧：资源加载系统、ECS架构组件

Blender的游戏引擎功能已不再维护（Blender 2.8后移除），但历史版本（如2.79）仍支持。以下是实例的分类和实现思路，结合逻辑块（Logic Bricks）或Python脚本，适用于旧版Blender开发。

基础交互实例

1. 角色移动：WASD控制角色，添加键盘传感器、运动执行器，设置轴向速度。

角色移动基础实现

使用WASD键控制角色移动的基础代码示例（基于Unity引擎）：

using UnityEngine;

public class PlayerMovement : MonoBehaviour {
    public float moveSpeed = 5f;
    
    void Update() {
        float horizontal = Input.GetAxis("Horizontal");
        float vertical = Input.GetAxis("Vertical");
        Vector3 movement = new Vector3(horizontal, 0, vertical) * moveSpeed * Time.deltaTime;
        transform.Translate(movement);
    }
}

平滑移动与旋转

添加角色朝向移动方向的平滑旋转：

public float rotationSpeed = 10f;

void Update() {
    Vector3 moveDirection = new Vector3(Input.GetAxis("Horizontal"), 0, Input.GetAxis("Vertical"));
    if (moveDirection != Vector3.zero) {
        Quaternion targetRotation = Quaternion.LookRotation(moveDirection);
        transform.rotation = Quaternion.Slerp(transform.rotation, targetRotation, rotationSpeed * Time.deltaTime);
        transform.Translate(moveDirection * moveSpeed * Time.deltaTime, Space.World);
    }
}

基于 Rust 实现平滑移动与旋转

的实用示例集合，涵盖不同场景和实现方式。代码示例均使用 bevy 游戏引擎（因其在 Rust 生态中广泛用于 2D/3D 变换），其他引擎或纯 Rust 实现可参考类似逻辑。

基础平滑移动

use bevy::prelude::*;

fn smooth_movement(
    time: Res,
    mut query: Query<&mut Transform, With>,
) {
    for mut transform in query.iter_mut() {
        let target_position = Vec3::new(10.0, 0.0, 0.0);
        transform.translation = transform.translation.lerp(target_position, 0.1 * time.delta_seconds());
    }
}

缓动函数移动

fn ease_out_quad(start: Vec3, end: Vec3, t: f32) -> Vec3 {
    start + (end - start) * (1.0 - (1.0 - t).powi(2))
}

fn apply_easing_movement(
    mut query: Query<(&mut Transform, &mut EasingProgress)>,
    time: Res,
) {
    for (mut transform, mut progress) in query.iter_mut() {
        progress.value += 0.5 * time.delta_seconds();
        transform.translation = ease_out_quad(Vec3::ZERO, Vec3::new(5.0, 3.0, 0.0), progress.value);
    }
}

实体跟随鼠标

fn follow_mouse(
    windows: Query<&Window>,
    camera_query: Query<(&Camera, &GlobalTransform)>,
    mut transforms: Query<&mut Transform>,
) {
    let window = windows.single();
    let (camera, camera_transform) = camera_query.single();
    if let Some(world_pos) = window.cursor_position()
        .and_then(|cursor| camera.viewport_to_world_2d(camera_transform, cursor))
    {
        for mut transform in transforms.iter_mut() {
            let direction = (world_pos - transform.translation.truncate()).normalize_or_zero();
            transform.translation += direction.extend(0.0) * 2.0;
        }
    }
}

绕轴旋转

fn rotate_around_axis(
    time: Res,
    mut query: Query<&mut Transform, With>,
) {
    for mut transform in query.iter_mut() {
        transform.rotate_y(1.0 * time.delta_seconds());
    }
}

---

四元数球面插值

fn slerp_rotation(
    time: Res,
    mut query: Query<&mut Transform, With>,
) {
    let start_quat = Quat::from_rotation_y(0.0);
    let end_quat = Quat::from_rotation_y(std::f32::consts::PI);
    for mut transform in query.iter_mut() {
        let t = (time.elapsed_seconds().sin() + 1.0) / 2.0;
        transform.rotation = start_quat.slerp(end_quat, t);
    }
}

---

更多场景扩展

1. 路径跟随移动
   使用 Vec3 数组存储路径点，通过 lerp 或 spline 插值移动。

2. 物理驱动移动
   整合 bevy_rapier 物理引擎，通过力或速度实现平滑运动。

3. 屏幕震动效果
   叠加随机偏移向量到摄像机变换。

4. 延迟跟随
   存储历史位置队列实现拖尾效果。

5. 动画曲线控制
   加载外部动画曲线数据（如 JSON）驱动变换。

完整项目示例可参考：

• Bevy Cookbook
• Bevy Examples

物理引擎控制

通过Rigidbody实现物理驱动的移动：

public Rigidbody rb;
public float forceMultiplier = 50f;

void FixedUpdate() {
    Vector3 force = new Vector3(Input.GetAxis("Horizontal"), 0, Input.GetAxis("Vertical")) * forceMultiplier;
    rb.AddForce(force);
}

Rigibody在物流物理

以下是基于Rust的物流引擎Rigibody的物理驱动实例示例，涵盖多种应用场景和实现方法。内容按功能分类组织，每个示例包含核心代码片段和关键实现逻辑：

基础物理场景

use rigibody::dynamics::{RigidBody, RigidBodyHandle};
use rigibody::math::{Vector3, Quaternion};

let mut rigid_body = RigidBody::new_dynamic();
rigid_body.set_position(Vector3::new(0.0, 5.0, 0.0));
rigid_body.set_rotation(Quaternion::identity());
rigid_body.set_linear_velocity(Vector3::y() * 2.0);

碰撞检测实现

use rigibody::geometry::{Collider, ColliderHandle};
use rigibody::parry::shape::Ball;

let ball_shape = Ball::new(1.0);
let collider = Collider::new(ball_shape);
let collider_handle = world.add_collider(collider, rigid_body_handle);

关节系统示例

use rigibody::dynamics::joints::RevoluteJoint;

let joint = RevoluteJoint::new(
    rigid_body_handle1,
    rigid_body_handle2,
    Point3::origin(),
    Vector3::z_axis(),
);
world.add_joint(joint);

物流传送带模拟

rigid_body.set_linear_velocity(Vector3::x() * 1.5);
rigid_body.set_angular_velocity(Vector3::z_axis() * 0.2);
world.query_forces(|handle, forces| {
    if is_conveyor_belt(handle) {
        forces.apply_force(Vector3::x() * 50.0);
    }
});

车辆物理模型

let wheel_joint = RevoluteJoint::builder()
    .local_anchor1(Point3::new(-0.3, -0.2, 0.0))
    .local_axis1(Vector3::y_axis())
    .build();
world.add_joint(wheel_joint);

流体交互模拟

world.query_colliders(|handle, collider| {
    if let Some(fluid) = get_fluid_at(collider.position()) {
        let buoyancy = fluid.density * collider.volume() * GRAVITY;
        world.apply_force(handle, Vector3::y() * buoyancy);
    }
});

多体动力学链

let mut prev_handle = world.add_rigid_body(base_body);
for i in 0..5 {
    let mut link = create_link_body();
    let joint = RevoluteJoint::new(prev_handle, world.add_rigid_body(link));
    world.add_joint(joint);
    prev_handle = link.handle();
}

完整实现需要结合具体场景需求调整参数和逻辑。Rigibody的物理模拟精度可通过时间步长和迭代次数控制：

let mut integration_parameters = IntegrationParameters::default();
integration_parameters.dt = 1.0 / 60.0;
integration_parameters.max_velocity_iterations = 50;

对于物流系统特有的需求，如包裹分拣模拟，可结合碰撞组和传感器实现：

collider.set_sensor(true);
collider.set_collision_groups(InteractionGroups::new(0b01, 0b10));

性能优化方面建议使用批处理操作：

world.add_multiple_rigid_bodies(bodies);
world.add_multiple_colliders(colliders);

这些示例展示了Rigibody在物流物理仿真中的核心应用方法，实际开发时应根据具体硬件性能调整模拟复杂度。

2D游戏移动控制

适用于2D游戏的WASD控制（使用Unity 2D物理）：

public Rigidbody2D rb2D;
public float speed = 8f;

void Update() {
    Vector2 movement = new Vector2(Input.GetAxis("Horizontal"), Input.GetAxis("Vertical"));
    rb2D.velocity = movement * speed;
}

以下是基于Rust的2D游戏移动控制实例，涵盖不同场景和实现方式。内容分为核心方法、代码片段和扩展技巧。

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基础键盘控制移动

use bevy::prelude::*;

fn move_player(
    keyboard_input: Res>,
    mut query: Query<&mut Transform, With>,
) {
    let mut player_transform = query.single