Luma 引擎

现代化 · 模块化 · 数据驱动 · 高性能 2D 游戏引擎 基于 C++20 与 C# (.NET 9 CoreCLR) 构建，旨在成为 Unity 2D 的强大替代方案。

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• English Version
• 引擎架构

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目录

• 概览与设计哲学

• 核心特性与性能概览

  • 性能对比：Luma vs. Unity DOTS
  • 功能一览

• 技术栈

• 渲染系统说明（新增 Nut 渲染器）

• Shader 模块系统（新增）

• 快速开始

• 编辑器断点调试支持

• 核心系统概述

• 项目状态与路线图

• 贡献指南

• 许可证

• 社区与支持

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概览与设计哲学

Luma 引擎专注于构建极致性能与现代化工作流的 2D 游戏引擎：

• 数据驱动：场景、组件、动画以可序列化数据为核心。
• 模块化架构：渲染、物理、音频均可独立替换。
• 性能优先：ECS + 并行 JobSystem。

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核心特性与性能概览

性能对比：Luma vs. Unity DOTS

Unity 版本：6.1 LTS；同一硬件与等价场景设置。

实体数量	Luma 引擎 (FPS)	Unity DOTS (FPS)	性能倍数
100,000	~200	~30	~6.6×
200,000	~112	~15	~7.0×
1,000,000	~25	~2	~12.5×

物理模拟（Box2D，10,000 动态刚体）

指标	Luma	Unity	性能倍数
总帧时间	2.40 ms	45.45 ms	18.9×
理论 FPS	~416	~22	18.9×

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功能一览

• 现代 ECS（EnTT）

• JobSystem 并行计算（C++/C# 协同）

• 蓝图节点系统（可编译为 C#）

• C++ / C# 热重载互操作

• Box2D 物理、Tilemap、UI、音频系统

• Skia + Nut 混合渲染管线

• 自定义材质管线 / 实例化渲染

• Shader 模块系统 + Shader 预热

• 跨平台编辑器：Windows / Linux / Android

• 发行支持：DX12 / DX11 / Vulkan / OpenGL / GLES

• 高性能粒子系统

  • 粒子碰撞（与物理系统协作）
  • 动画粒子（Flipbook/帧动画）
  • 粒子自定义材质
  • 效果器组合（Modifiers Stack）
  • 完整生命周期管理

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技术栈

分类	技术	说明
核心语言	C++20 / C# (.NET 9)	性能与灵活性
ECS 框架	EnTT	高性能 ECS
渲染后端	Skia + Nut(wgpu/dawn)	2D + 自定义 GPU pipeline
物理引擎	Box2D	2D 动力学
音频	SDL3 Audio	多声道混音
编辑器 UI	Dear ImGui	即时模式 UI
序列化	yaml-cpp / json	数据驱动

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渲染系统说明

Luma 的渲染系统现支持 双路径混合渲染：

Skia 渲染路径

• 主要用于 UI / 矢量 / 调试图形
• 兼容性高、开发效率高

Nut Renderer

基于 Dawn (wgpu) 的现代 GPU 渲染器：

• 支持 自定义材质 Shader Pipeline
• 支持 实例化渲染（Instancing）
• 支持 批处理渲染
• 高性能且完全可扩展

混合渲染架构

UI / Debug → Skia
Sprites / Tilemap / Custom Mesh / Particles → Nut Renderer

两者在同一帧内进行分层合成。

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Shader 模块系统

全新的 shader 构建系统支持模块化语义：

模块导出

export ModuleA;
export F.C1;

模块导入

import ModuleA;
import ::C1;

支持跨模块引用与符号聚合。

特性总结

• 多模块组合
• 导出 / 导入符号
• 支持 shader1 → shader2 模块注入
• 构建时自动依赖解析

Shader 预热（Shader Preheat）

运行前预编译所有 shader：

• 避免首帧卡顿
• 支持后台并行加载
• 借助 JobSystem 进行多线程编译

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快速开始

环境依赖

1. 安装：Git、CMake (≥ 3.21)、Vulkan SDK、现代 C++ 编译器。
2. 使用 Vcpkg 管理依赖。
3. 手动解压 Skia 与 CoreCLR：

Luma/
├── External/
│   ├── coreclr-win-x64/
│   └── skia-win/

构建

git clone https://github.com/NGLSG/Luma.git
cd Luma
mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=E:/vcpkg/scripts/buildsystems/vcpkg.cmake
cmake --build . --config Release

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编辑器断点调试支持

支持 Rider 与 Visual Studio 2022/2026 的 C# 脚本断点调试。

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核心系统概述

• 资产系统：GUID 管理 + 缓存 + 热重载

• 脚本系统：CoreCLR + P/Invoke 双向调用

• 渲染系统：Skia + Nut、插值补帧、批处理

• 物理系统：Box2D 固定步长

• 音频系统：多线程空间混音

• 任务调度：工作窃取算法

• 动画系统：参数化状态机

• 粒子系统：

  • 基于 Nut Renderer 的高性能实现
  • 粒子碰撞（与物理系统交互）
  • 效果器组合（Modifiers）
  • 动画粒子（Sprite Sheet / Flipbook）
  • 自定义材质粒子
  • 完整生命周期管理（Spawn/Update/Recycle）

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项目状态与路线图

已完成功能

• ECS / JobSystem / 动画状态机 / UI / Tilemap
• C# 热重载、双向互操作、Profiler
• 多后端渲染（DX12/DX11/VK/GL/GLES）
• Nut 渲染器
• 自定义材质
• Shader 模块 + Shader 预热
• 粒子系统

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路线图

优先级	功能	状态	目标时间
中	Editor 适配 Android Pad设备	计划中	2025 Q4
低	编辑器 UI 现代化	研究中	2025 Q4

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贡献指南

• 类型/函数：PascalCase

• 变量：camelCase

• 公共 API：Doxygen 注释

• 工作流：

  1. 从 master 创建分支
  2. 通过构建与测试
  3. 发起 PR 并附上说明

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许可证

基于 MIT License 开源。

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社区与支持

平台	加入方式
Discord	https://discord.gg/BJBXcRkh
QQ 群	913635492

商务合作： 📧 Email：gug777514@gmail.com

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Luma Engine — 点亮 2D 世界的下一代游戏引擎。

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