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docs: 新增架构设计文档

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2026-05-23 13:22:39 +08:00
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# gen2d 多智能体架构设计
## 概述
gen2d 是一个 AI 驱动的 2D 游戏素材生成工具。核心思路是采用**多智能体协作流水线**，将素材生成拆分为 **处理前 → 处理中 → 处理后** 三个阶段，每个阶段由专门的 subagent 负责。
## 整体架构
```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Orchestrator │
│ (生成任务编排主控 Agent) │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
│ │ │
┌────▼────┐ ┌────▼────┐ ┌────▼────┐
│ 预处理 │ │ 生成执行 │ │ 后处理 │
│ Agents │ │ Agents │ │ Agents │
└─────────┘ └─────────┘ └─────────┘
```
---
## 一、处理前 — 提示词工程 & 风格注入
### 1.1 PromptRewriter Agent
- **职责**：将用户输入的简短/模糊提示词改写为高质量生成提示词
- **输入**：用户原始文本 + 素材类型标签（sprite/tilemap/ui/background/effect）
- **输出**：结构化生成提示词（含主体描述、风格描述、技术参数、负向提示词）
- **策略**：
- 补全缺失细节（如未指定视角则根据素材类型推断默认视角）
- 注入游戏美术专用术语（pixel art / hand-drawn / vector flat 等）
- 添加质量关键词（"masterpiece", "clean edges", "game-ready"）
### 1.2 StyleInjector Agent
- **职责**：将风格种子参数注入提示词，确保跨批次一致性
- **输入**：改写后的提示词 + StyleSeed 对象
- **输出**：带有风格约束的最终提示词
- **StyleSeed 数据结构**：
- `palette`: 主色调 + 辅助色 + 高光/阴影色
- `lineWeight`: 线条粗细等级
- `styleRef`: 参考图特征向量（可选，来自用户上传的参考图）
- `resolution`: 目标分辨率 (16/32/48/64/128/256)
- `artStyle`: 美术风格枚举 (pixel/cartoon/hand-drawn/vector/flat)
### 1.3 TagInjector Agent
- **职责**：注入管线兼容性标签和技术参数
- **注入内容**：
- 分辨率标签：`--ar 1:1 --res 64x64`（根据素材类型自动选择）
- 格式标签：`--format png --alpha`
- 引擎兼容标签：`--spritesheet-ready`, `--tileable`（瓦片类素材）
- 命名标签：`{category}_{name}` 前缀
---
## 二、处理时 — 生成 & 风格控制
### 2.1 Orchestrator（主控 Agent）
- **职责**：接收预处理后的任务，拆分子任务，调度生成 Agent，收集结果
- **核心流程**：
1. 解析用户请求，确定素材类型和数量（如"角色的8方向行走动画 × 4帧" → 32个子任务）
2. 查询缓存（相同提示词+参数 → 直接返回）
3. 将子任务入队，按优先级调度生成 Agent
4. 返回 jobId，前端通过轮询/WebSocket 获取进度
5. 所有子任务完成后触发后处理流程
### 2.2 生成 Agent 类型
每种素材类型对应一个专精 Agent：
| Agent | 职责 | 特殊约束 |
|-------|------|---------|
| SpriteGenerator | 角色精灵、多帧动画序列 | 帧间一致性、锚点对齐 |
| TilemapGenerator | 无缝地形瓦片 | 边缘无缝拼接验证 |
| UIGenerator | 按钮、血条、对话框、图标 | UI 安全区、九宫格切片 |
| BackgroundGenerator | 横版/俯视场景背景 | 视差层支持、滚动连续性 |
| EffectGenerator | 火焰/烟雾/魔法粒子帧 | 帧动画循环、透明度渐变 |
### 2.3 两阶段生成机制
- **Phase 1 — 低分辨率预览**：以目标分辨率的 1/4 快速生成缩略图，用户确认方向
- **Phase 2 — 高分辨率出图**：确认后生成全分辨率素材
- 减少无效生成消耗，节省 API 调用成本
---
## 三、处理后 — 质量监督 & 管线适配
### 3.1 QualitySupervisor Agent
- **职责**：评估生成素材质量，决定是否需要重新生成
- **检查维度**：
- 边缘清晰度（无模糊/锯齿）
- Alpha 通道正确性（背景是否完全透明）
- 风格一致性（与 StyleSeed 的偏差是否在阈值内）
- 分辨率匹配（输出尺寸是否与目标一致）
- 帧完整性（多帧素材是否缺帧）
- 无缝拼接（瓦片类素材的四边连接测试）
- **输出**：每张素材的质量评分 (0-100) + 问题描述
- **决策**：评分 < 阈值 → 自动触发重新生成（最多重试 3 次）
### 3.2 FormatAdapter Agent
- **职责**：将原始生成结果转换为游戏引擎可用的格式
- **功能**：
- **SpriteSheet 打包**：将单帧图片合并为 spritesheet，生成 JSON/CSV 元数据（帧位置、尺寸、锚点、碰撞框）
- **元数据生成**：
```json
{
"frames": [
{
"name": "walk_down_0",
"rect": [0, 0, 64, 64],
"anchor": [32, 56],
"duration": 100
}
],
"meta": { "size": [512, 512], "format": "RGBA8888" }
}
```
- **引擎导出**：可选生成 `.aseprite` 元数据或 Unity `.meta` 文件
- **命名规范化**：确保输出遵循 `{category}_{name}_{index}.png`
### 3.3 Cache & Dedup
- **请求去重**：相同 `(提示词, 参数, StyleSeed)` 的生成请求直接返回缓存结果
- **缓存分层**：
- L1: 内存 LRU（热点素材快速响应）
- L2: 本地文件/对象存储（持久化，跨实例共享）
---
## 四、API 设计
所有接口统一前缀 `/api/v1/`，统一响应格式：
```json
{ "code": 0, "message": "ok", "data": {} }
```
### 4.1 素材生成
| 方法 | 路径 | 说明 |
|------|------|------|
| POST | `/api/v1/generate` | 提交生成任务，返回 jobId |
| GET | `/api/v1/generate/:jobId` | 查询任务状态与进度 |
| GET | `/api/v1/generate/:jobId/result` | 获取生成结果（素材 URL + 元数据） |
| WS | `/api/v1/generate/:jobId/ws` | WebSocket 实时进度推送 |
请求体示例 (POST /api/v1/generate)：
```json
{
"prompt": "a brave knight in shining armor",
"assetType": "sprite",
"styleSeedId": "seed_abc123",
"params": {
"resolution": 64,
"frames": { "directions": 8, "framesPerDirection": 4 },
"format": "spritesheet"
}
}
```
### 4.2 风格管理
| 方法 | 路径 | 说明 |
|------|------|------|
| POST | `/api/v1/style/seed` | 创建风格种子（可上传参考图） |
| GET | `/api/v1/style/seed/:id` | 获取风格种子详情 |
| GET | `/api/v1/style/seeds` | 列出所有风格种子 |
| POST | `/api/v1/style/extract` | 从参考图提取风格特征向量 |
### 4.3 缓存管理
| 方法 | 路径 | 说明 |
|------|------|------|
| DELETE | `/api/v1/cache/:key` | 清除特定缓存 |
| POST | `/api/v1/cache/clear` | 批量清除缓存 |
---
## 五、后端 Service 层结构
```
backend/internal/
├── handler/ # HTTP handlers (薄层)
│ ├── generate.go # 生成相关接口
│ ├── style.go # 风格种子接口
│ ├── cache.go # 缓存管理接口
│ └── health.go # [已有] 健康检查
├── service/ # 业务逻辑层
│ ├── orchestrator.go # 主控 Agent：任务编排与调度
│ ├── preprocess.go # 预处理：PromptRewriter + StyleInjector + TagInjector
│ ├── generator.go # 生成器注册与调度
│ ├── postprocess.go # 后处理：QualitySupervisor + FormatAdapter
│ ├── style.go # 风格种子管理 & 特征提取
│ └── inference.go # AI 模型调用封装
├── model/ # 数据模型
│ ├── response.go # [已有] 统一响应
│ ├── task.go # 生成任务模型
│ ├── style.go # 风格种子模型
│ └── asset.go # 素材模型
├── middleware/ # 中间件
│ ├── cors.go
│ ├── logger.go
│ └── ratelimit.go
├── config/ # [已有] 配置
│ └── config.go
├── queue/ # 异步任务队列
│ └── jobqueue.go
└── cache/ # 缓存层
└── cache.go
```
---
## 六、前端集成
### 核心交互流程
```
用户输入提示词 → 选择风格种子 → 配置参数 → 提交生成
→ 轮询/WebSocket 进度 → 预览缩略图 → 确认/调整 → 下载素材包
```
### 关键组件树
```
App
├── AssetGenerator # 生成工作台（主页面）
│ ├── PromptInput # 提示词输入 + 素材类型选择
│ ├── StyleSelector # 风格种子选择器（含预览色板）
│ ├── ParamPanel # 参数面板（分辨率/帧数/格式/引擎）
│ └── ReferenceUpload # 参考图上传
├── GenerationProgress # 生成进度展示
│ ├── ProgressBar # 总进度
│ ├── ThumbnailGrid # 缩略图网格（低分辨率预览）
│ └── AssetCard # 单张素材预览 + 质量评分
├── StyleManager # 风格种子管理
│ └── StylePalette # 色板可视化
└── ExportPanel # 导出面板
├── FormatSelector # 格式选择（spritesheet/json/unity/godot）
└── DownloadButton # 打包下载
```
### 状态管理 (zustand)
- `useGenerationStore` — 生成任务队列、进度、结果
- `useStyleStore` — 风格种子列表、当前选中风格
- `useWebSocket` — WebSocket 连接管理 (自定义 hook)