Ratty 是一个 GPU 加速渲染的终端模拟器，其核心创新在于将 3D 图形以内联方式嵌入终端缓冲区。与传统终端模拟器仅处理文本和 ANSI 转义序列不同，Ratty 构建了一套名为 Ratty Graphics Protocol（RGP）的通信协议，使得应用程序能够在终端单元格空间中注册、锚定和动画化 3D 资源。这一设计灵感源自 TempleOS 的 DolDoc 文档格式 —— 在该系统中，命令行动态包含精灵图和 3D 网格作为一等公民，而非孤立的多媒体附件。Ratty 采用 Rust 语言开发，底层渲染栈由 Ratatui（终端缓冲区建模）、Parley（文本塑形）、Vello（GPU 光栅化）和 Bevy（3D 场景管理）组成，通过分层架构将终端仿真与视觉呈现解耦。
渲染管线：五阶段流水线与数据跨域
Ratty 的渲染管线遵循严格的五阶段顺序：应用程序在 PTY 中运行并生成终端转义序列；vt100 解析器将这些序列转换为终端屏幕状态；Ratatui 根据该状态构建终端缓冲区并通过 parley_ratatui 在 GPU 上完成文本渲染；渲染结果以 RGBA 格式回读到 CPU 内存；最后 Bevy 将该纹理作为 3D 场景中的材质进行呈现。关键实现细节在于 Ratatui 将光标建模为一个普通的单元格位置，然后在 Bevy 侧独立创建一个 CursorModel 实体，通过计算单元格坐标到场景空间的映射来同步光标位置。具体映射公式为：cell_width = viewport_size.x / cols; cell_height = viewport_size.y / rows，再通过 x = -viewport_size.x * 0.5 + (cursor_col + 0.5) * cell_width 将终端坐标转换为 3D 空间位置。这种解耦设计使得光标可以独立于文本渲染进行动画 —— 例如配置旋转速度为 1.4 rad/s、上下浮动速度为 2.2 rad/s、浮动幅度为单元格高度的 15%。
当前管线的主要瓶颈在于第四阶段的 CPU 回读操作。Vello 在 GPU 上完成光栅化后，数据必须跨越设备边界回到主机内存，再复制到 Bevy 的纹理对象中。这一跨域传输引入了不可忽视的延迟开销，也意味着 Ratty 尚未实现真正的 GPU 共享纹理路径。如果未来要消除这一瓶颈，需要构建专门的 Bevy 渲染集成，直接在 Bevy 的渲染世界设备上渲染到 Bevy 自有纹理，而非经由 CPU 中转。这需要更深入的 wgpu/Bevy 内部 API 调用，但能将端到端延迟降低一个数量级。
RGP 协议：APC 承载的 3D 对象控制
Ratty Graphics Protocol 是整个内联 3D 功能的核心抽象层。协议消息通过 APC（Application Program Command）控制序列承载，格式为 ESC _ ratty;g;<verb> [; <key=value> ...] ESC \，其中 ratty 为协议命名空间、g 为图形子命名空间、<verb> 为操作动词。目前 RGP 定义了四个基本操作：支持查询（s）、资源注册（r）、对象放置（p）和对象删除（d）。
支持查询操作用于应用程序探测终端能力，响应参数包括协议版本（v）、支持的模型格式（fmt，值为 obj 或 glb）、路径注册（path）、动画支持（anim）、深度控制（depth）、颜色指定（color）和亮度调整（brightness）。资源注册操作用 r 动词，携带 id（对象标识符）、fmt（格式）和 path（模型路径）参数。对象放置操作用 p 动词，除了关联已注册资源的 id，还需指定锚点坐标 row 和 col、尺寸 w 和 h，以及可选的动画开关、缩放系数、深度偏移、颜色值和亮度值。深度参数控制对象在终端平面之下的距离，是实现分层效果的关键；颜色参数接受 RGB 十六进制格式如 7fd0ff。
RGP 的设计哲学强调终端单元格作为空间锚点的概念。当应用程序将 3D 模型放置在某单元格后，该单元格成为模型的附着点 —— 单元格移动时，模型随之移动，这与 TempleOS 的 DolDoc 内联精灵语义一致。为了简化应用程序集成，Ratty 提供了 ratatui-ratty crate，应用程序只需声明一个 RattyGraphic 对象并配置其参数，即可自动生成对应的 RGP 消息。Widget 层并不直接在终端缓冲区中绘制像素，而是向 stdout 写入 RGP 转义序列，由 Ratty 终端自行解析并渲染到 3D 场景中。
Cursor 配置参数与动画调优
对于需要定制 3D 光标场景的开发者，Ratty 在配置文件中暴露了完整的控制参数。模型相关参数包括：path 指定 OBJ 或 GLB 模型文件路径、scale_factor 相对于单元格尺寸的缩放倍数、brightness 材质亮度系数、x_offset 单元格内的水平偏移量（0.5 表示居中）、plane_offset 终端 3D 平面之外的推离距离。动画参数包括：spin_speed 绕 Y 轴的旋转角速度（单位应为 rad/s 量级）、bob_speed 上下浮动频率、bob_amplitude 浮动幅度占单元格高度的比例、visible 控制是否显示自定义光标模型。默认配置中旋转速度为 1.4、浮动速度为 2.2、浮动幅度为 0.08，可作为调参基准。
需要特别注意的是，plane_offset 在 3D 模式下尤为关键 —— 它控制光标与变形终端表面之间的距离。当用户使用 Ctrl+Alt+Up/Down 调整 warp 参数使终端表面发生透视变形时，过小的 plane_offset 会导致光标穿透终端平面而过犹不及；过大的值则使光标脱离终端主体，失去视觉关联性。建议在 2D 模式下设置较小的 plane_offset（如 10–15），在 3D warp 模式下增大至 20–25，以保持光标始终悬浮于终端表面之上。
资源开销与部署考量
Ratty 在设计上并非追求轻量 —— 它本质上是一个嵌入式游戏引擎（Bevy + wgpu）的终端模拟器外壳，因此资源消耗显著高于传统终端如 Alacritty 或 kitty。文档披露其内存占用通常超过 300MB，且首次编译需要拉取约 600 个 Rust 依赖项。对于日常开发场景，这一开销可能难以接受；但对于需要富媒体终端演示、交互式数据可视化或 Terminal Tuesdays 直播素材的场景，Ratty 提供了独特的能力组合。远程使用场景（如 SSH 连接）中 GPU 加速语义的传递需要额外考虑 —— 当前架构下所有 3D 渲染逻辑运行在本地 GPU 上，远程端仅传输终端文本流，这与图形协议如 Kitty Graphics 的工作方式类似。
资料来源：https://github.com/orhun/ratty、https://blog.orhun.dev/introducing-ratty/
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