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使用 Rust 和 Bevy 创建你的第一个三维渲染应用程序

article 2024/11/15 4:40:37

为什么选择 Rust 进行三维开发？

Rust 的特点使其非常适合用于三维开发：

内存安全性：Rust 的所有权系统和严格的编译器检查可以防止常见的内存错误，如空指针和数据竞争。
高性能：Rust 是一门系统编程语言，能够直接与硬件交互，提供与 C++ 相媲美的性能。
现代工具链：Rust 拥有 Cargo 包管理器和 Rust 编译器，能够轻松管理项目依赖和构建流程。

Bevy 引擎简介

Bevy 是 Rust 生态中一个新兴的游戏引擎，专为现代游戏开发设计。它具有以下特点：

ECS 架构：Bevy 使用实体组件系统（ECS）架构，方便管理复杂场景和对象。
模块化设计：你可以根据需求自由组合 Bevy 的模块，构建自定义游戏引擎。
跨平台支持：Bevy 可以在 Windows、macOS、Linux 等多平台上运行。

项目设置

首先，我们需要创建一个新的 Rust 项目，并将 Bevy 添加为依赖项。

创建项目：
在终端中运行以下命令来创建一个新项目：
```
cargo new bevy_cube
cd bevy_cube
```

配置 Cargo.toml：
在项目的 Cargo.toml 文件中，添加 Bevy 引擎的依赖项：

[package]
name = "bevy_cube"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

[dependencies]
bevy = "0.11"  # 使用 Bevy 的最新稳定版本

编写主程序

接下来，我们将编写 Rust 代码来创建一个简单的三维场景，其中包含一个旋转的立方体。

use bevy::prelude::*;

fn main() {
    App::new()
        .add_plugins(DefaultPlugins) // 加载默认插件，包括渲染、窗口管理等
        .add_startup_system(setup.system()) // 设置初始场景
        .add_system(rotate_cube.system()) // 添加旋转立方体的系统
        .run(); // 运行应用程序
}

// 初始场景设置函数
fn setup(
    mut commands: Commands,
    mut materials: ResMut<Assets<StandardMaterial>>,
    mut meshes: ResMut<Assets<Mesh>>,
) {
    // 添加摄像机
    commands.spawn_bundle(PerspectiveCameraBundle {
        transform: Transform::from_xyz(0.0, 5.0, 10.0).looking_at(Vec3::ZERO, Vec3::Y),
        ..Default::default()
    });

    // 添加光源
    commands.spawn_bundle(PointLightBundle {
        point_light: PointLight {
            intensity: 1500.0,
            shadows_enabled: true,
            ..Default::default()
        },
        transform: Transform::from_xyz(4.0, 8.0, 4.0),
        ..Default::default()
    });

    // 添加一个立方体
    commands.spawn_bundle(PbrBundle {
        mesh: meshes.add(Mesh::from(shape::Cube { size: 1.0 })),
        material: materials.add(StandardMaterial {
            base_color: Color::rgb(0.8, 0.2, 0.2),
            ..Default::default()
        }),
        transform: Transform::from_xyz(0.0, 0.0, 0.0),
        ..Default::default()
    });
}

// 旋转立方体的系统
fn rotate_cube(time: Res<Time>, mut query: Query<&mut Transform, With<Handle<Mesh>>>) {
    for mut transform in query.iter_mut() {
        transform.rotation = Quat::from_rotation_y(1.0 * time.delta_seconds()) * transform.rotation;
    }
}

代码解析

Bevy 引擎集成：使用 App::new() 创建 Bevy 应用程序，并添加默认插件和自定义系统。
初始场景设置：
- 摄像机：通过 PerspectiveCameraBundle 创建一个透视摄像机，以观察三维场景。
- 光源：PointLightBundle 添加了一个点光源，用于照亮立方体。
- 立方体：PbrBundle 用于创建一个立方体网格，并应用简单的材质。
旋转系统：rotate_cube 系统每帧都会更新立方体的旋转，使其围绕 Y 轴旋转。