用 Rust + Bevy 打造修仙卡牌游戏：ECS架构与程序化特效实战

用 Rust + Bevy 打造修仙卡牌游戏：从零上架 Windows 商店的技术复盘

一名独立开发者如何用 Rust 和 Bevy 引擎，打造出拥有四相位终极特效的修仙肉鸽卡牌游戏《九界：渡劫》，并成功登陆 Windows 商店。

一、项目缘起：为什么选择 Rust + Bevy？

作为一名技术博主，我一直想挑战游戏开发。当决定要做一款修仙题材的肉鸽卡牌游戏时，我面临一个关键选择：用什么技术栈？

Unity？太重，而且个人版有启动画面限制。Godot？学习曲线尚可，但性能调优不够透明。最终，我选择了 Rust + Bevy 0.15，这个决定让我受益匪浅。

为什么是 Rust？

内存安全：不用担心悬垂指针和内存泄漏
零成本抽象：高级特性不会带来运行时开销
生态活跃：crates.io 上有丰富的游戏开发库

为什么是 Bevy？

ECS 架构：数据驱动的实体组件系统，性能卓越
热重载开发：代码改动即时生效，开发体验丝滑
现代渲染：基于 WGPU，跨平台支持优秀

二、项目架构：模块化设计全览

复制代码

bevy-card-battler/
├── src/
│   ├── main.rs          # 主入口，窗口初始化
│   ├── lib.rs           # 库入口，模块导出
│   ├── components/      # 组件定义
│   ├── systems/         # 系统实现
│   ├── plugins/         # 插件封装
│   ├── resources/       # 全局资源
│   └── states/          # 游戏状态
├── assets/              # 游戏资源
├── tests/               # 集成测试
└── docs/                # 技术文档

核心设计原则：

插件化：每个功能模块都是独立 Plugin
状态驱动：使用 Bevy State 管理游戏流程
资源池化：纹理、材质统一管理

三、核心亮点：万剑归宗四相位特效

这是游戏最震撼的技能特效，我将其拆分为四个艺术相位：

第一相位：万剑齐鸣 (0% ~ 20%)

飞剑从虚空中"撕裂"而出，斜插向天际。核心是后坐力算法：

rust 复制代码

// 先沉一下，再极速弹射
let progress = strike_t / 0.2;
let recoil = if progress < 0.3 {
    -30.0 * (progress / 0.3)  // 下沉
} else {
    -30.0 + 350.0 * ((progress - 0.3) / 0.7)  // 弹射
};
p.position.y = start_y + recoil;

第二相位：八卦剑轮 (20% ~ 45%)

立体三层圆锥形剑阵，每层有不同的旋转速度和呼吸节奏：

rust 复制代码

// 三层圆锥结构
for layer in 0..3 {
    let base_angle = layer_angle * layer as f32;
    let radius = layer_radius * (layer + 1) as f32;

    // 呼吸颤动效果
    let breathing = (time * 8.0 + layer as f32).sin() * 15.0;
    p.position.x = center_x + (angle + breathing).cos() * radius;
}

第三相位：瞬狱锁定 (45% ~ 55%)

全屏突然静止，飞剑调头指向敌人，背景变暗。关键是减速曲线：

rust 复制代码

// 3次贝塞尔减速
let ease_t = cubic_bezier((strike_t - 0.45) / 0.1);
let slowdown = 1.0 - ease_t * 0.95;  // 降至 5% 速度
p.velocity *= slowdown;

第四相位：极速穿心 (55% ~ 100%)

极长残影流光，切向突刺。使用三次贝塞尔曲线实现轨迹：

rust 复制代码

// 贝塞尔曲线轨迹
let p0 = current_pos;
let p1 = current_pos + tangent * 200.0;
let p2 = enemy_pos - tangent * 100.0;
let p3 = enemy_pos;

let t = (strike_t - 0.55) / 0.45;
let curve_pos = cubic_bezier_point(p0, p1, p2, p3, t);
p.position = curve_pos;

四、程序化粒子系统：告别美术资源依赖

传统游戏开发需要美术提供大量粒子贴图，我用程序化生成解决了这个问题：

水墨写意晕染贴图

rust 复制代码

// 运行时生成 128x128 晕染贴图
for y in 0..height {
    for x in 0..width {
        let dx = x as f32 - 63.5;
        let dy = y as f32 - 63.5;
        let dist = (dx*dx + dy*dy).sqrt() / 64.0;

        // 边缘扰动模拟自然墨迹
        let angle = dy.atan2(dx);
        let noise = (angle * 4.0).sin() * 0.12
                  + (angle * 7.0).cos() * 0.08;

        let alpha = (1.0 - dist * dist).powi(2);
        data[idx + 3] = (alpha * 255.0) as u8;
    }
}

灵气烧灼特效（雷击）

rust 复制代码

// 多层频率噪声模拟雷击分叉
let noise = (angle * 5.0).sin() * 0.15
          + (angle * 13.0).cos() * 0.07
          + (angle * 27.0).sin() * 0.03;

// 中心深紫，向外烟熏扩散
scorch_data[i] = (intensity.powf(2.5) * 40.0) as u8;   // R
scorch_data[i+1] = (intensity.powf(3.0) * 15.0) as u8; // G
scorch_data[i+2] = (intensity.powf(1.8) * 70.0) as u8; // B

优势：

零美术依赖，全代码生成
动态调整参数，即时预览
体积小，整包仅 50MB

五、AI 模型集成：固有偏差补偿机制

游戏中的 3D 角色模型使用 AI 生成，但 AI 模型存在固有朝向偏差。我实现了一套实时补偿算法：

rust 复制代码

// 检测玩家与敌人的相对位置
let to_enemy = (enemy_pos - player_pos).normalize();
let to_enemy_angle = to_enemy.y.atan2(to_enemy.x);

// 应用固有偏差补偿（AI 模型特性）
const BIAS_COMPENSATION: f32 = std::f32::consts::PI / 2.0;
let target_angle = to_enemy_angle + BIAS_COMPENSATION;

// 平滑旋转插值
transform.rotation = Quat::from_rotation_z(
    lerp_angle(current_angle, target_angle, 0.15)
);

这样确保角色始终正确朝向敌人，不受 AI 模型原始朝向影响。

六、TDD 开发实践：17/17 测试全覆盖

为了确保特效质量，我采用 TDD（测试驱动开发）模式：

测试覆盖矩阵

测试类型	用例数	覆盖内容
时间区间验证	4	四相位边界检测
后坐力函数	2	沉降弹射曲线
圆锥结构	2	三层螺旋排列
呼吸颤动	2	正弦波偏移
NaN 防护	4	边界值保护
位置验证	3	坐标有效性

关键 Bug 修复

Bug #1: 负数 delay 导致 NaN

rust 复制代码

// ❌ 问题代码
let delay = 0.06 - (i as f32 * 0.015);  // i=11 时 = -0.105

// ✅ 修复方案
let delay = (0.06 - (i as f32 * 0.015)).max(0.0);

Bug #2: 实体删除后仍更新 Transform

rust 复制代码

// ❌ 错误顺序
if p.is_dead() {
    commands.entity(entity).despawn_recursive();
}
// ... 后续代码仍尝试访问 entity

// ✅ 正确顺序
// 先更新 Transform
if let Some(mut ec) = commands.get_entity(entity) {
    ec.insert(Transform::from_rotation(...));
}
// 再检查死亡
if p.is_dead() {
    commands.entity(entity).despawn_recursive();
}

七、Windows 商店上架经验

打包配置

toml 复制代码

# Cargo.toml
[profile.release]
opt-level = 3      # 最高优化
lto = "fat"        # 链接时优化
codegen-units = 1  # 单编译单元
strip = true       # 去除调试符号

MSIX 打包脚本

batch 复制代码

# build_msix.bat
cargo build --release
makemsix pack ...

上架清单

✅ 应用图标（多尺寸）
✅ 截图（4-8 张）
✅ 隐私政策（本地存储声明）
✅ 内容评级
✅ 年龄分级

八、性能优化技巧

1. 精准控制 Bevy 特性

toml 复制代码

# 移除默认特性，按需加载
bevy = { version = "0.15", default-features = false, features = [
    "animation", "bevy_asset", "bevy_audio", "bevy_render",
    "multi_threaded", "png", "jpeg", "vorbis", "mp3",
    "tonemapping_luts", "bevy_pbr", "bevy_picking", "bevy_state"
] }

2. 渲染设置优化

rust 复制代码

RenderPlugin {
    render_creation: WgpuSettings {
        power_preference: PowerPreference::HighPerformance,
        ..default()
    }.into(),
    ..default()
}

3. 日志系统分层

rust 复制代码

// 文件 + 控制台双层日志
let file_appender = RollingFileAppender::new(Rotation::DAILY, &log_dir, "jiujie.log");
let filter = EnvFilter::try_from_default_env()
    .unwrap_or_else(|_| "wgpu=error,bevy=info,jiujie=debug".into());

九、技术栈总结

技术	版本	用途
Rust	2021 Edition	核心语言
Bevy	0.15	游戏引擎
rand	0.8	随机数生成
serde	1.0	序列化
image	0.25	图像处理
winit	0.30	窗口管理

十、未来规划

#Rust #Bevy引擎 #游戏开发 #独立游戏 #Windows商店 #技术分享 #开源项目

Windows 商店完成上架"九界渡劫"，大伙们可以体验一下效果