Spatial着色器

Spatial着色器

空间着色器用于为三维对象着色.它们是Godot提供的最复杂的着色器类型.空间着色器是高度可配置的,具有不同的渲染模式和不同的渲染选项(例如:次表面散射、透射、环境遮挡、边缘照明等).用户可以选择编辑顶点、片段、和光照处理器功能,以影响如何绘制对象.

渲染模式

渲染模式	描述
blendmix	混合混合模式(alpha是透明度),默认.
blend_add	添加剂混合模式.
blend_sub	减法混合模式.
blend_mul	乘法混合模式.
depth_draw_opaque	仅绘制不透明几何体的深度(不透明).
depth_draw_always	始终绘制深度(不透明和透明).
depth_draw_never	永远不要画深度.
depth_draw_alpha_prepass	对透明几何体进行不透明的深度预传.
depth_test_disable	禁用深度测试.
cull_front	剔除正面.
cull_back	剔除背面(默认).
cull_disabled	剔除禁用(双面).
unshaded	结果只是反射. 材质中不会发生照明/阴影.
diffuse_lambert	漫反射的Lambert着色(默认).
diffuse_lambert_wrap	Lambert包(取决于粗糙度)用于漫射.
diffuse_oren_nayar	Oren Nayar弥漫.
diffuse_burley	Burley(迪士尼PBS)弥漫.
diffuse_toon	香椿着色为漫反射.
specular_schlick_ggx	Schlick-GGX用于镜面反射(默认).
specular_blinn	Blinn for specular(兼容性).
specular_phong	Phong for specular(兼容性).
specular_toon	香椿镜面反射.
specular_disabled	禁用镜面反射.
skip_vertex_transform	VERTEX/NORMAL/等.需要在顶点函数中手动进行转换.
world_vertex_coords	VERTEX/NORMAL/等.是以世界坐标而不是局部坐标修改的.
确保正确_法线	当对网格应用非均匀尺度时.
vertex_lighting	使用基于顶点的照明.
specular_disabled	在着色器中禁用阴影计算.
ambient_light_disabled	禁用环境光和辐射度图的收益.
shadow_to_opacity	光照会改变alpha值,阴影部分是不透明的,而没有阴影的地方是透明的.对于AR中将阴影堆叠到一个照相机反馈中很有用.

内置

标记为 “in” 的值是只读的.标记为 “out” 的值是可以选择写入的,不一定包含合理的值.标记为 “inout” 的值提供一个合理的默认值,并且可以选择写入.采样器不是写入的对象,它们没有被标记.

全局内置

全局内置的功能随处可见,包括自定义功能.

内置	描述
in float TIME	全球时间,以秒为单位.

顶点内置

顶点数据(VERTEX, NORMAL, TANGENT, BITANGENT) 是在本地模型空间中呈现.如果不写入,这些值将不会被修改,并按其原来的样子传递.

通过使用 world_vertex_coords 渲染模式,它们可以选择性地在世界空间中呈现.

用户可以禁用内置的modelview变换(以后仍会发生投影),并通过以下代码手动完成:

shader_type spatial;
render_mode skip_vertex_transform;
void vertex() {
    VERTEX = (MODELVIEW_MATRIX * vec4(VERTEX, 1.0)).xyz;
    NORMAL = normalize((MODELVIEW_MATRIX * vec4(NORMAL, 0.0)).xyz);
    // same as above for binormal and tangent, if normal mapping is used
}

其他的内置函数,如UV、UV2和COLOR,如果没有修改,也会传递给fragment片段函数.

用户可以使用内置的”位置”覆盖模型视图矩阵和投影转换.当使用”位置”时,将忽略”顶点”中的值,不会发生投影.然而,传递给片段着色器的值仍然来自于”顶点”.

对于实例化,INSTANCE_CUSTOM变量包含实例自定义数据. 使用粒子时,此信息通常是:

** x**: 以弧度表示的旋转角度.
** y**: 寿命期间的相位(0到1).
** z**: 动画帧.

这允许你轻松地将着色器调整为使用默认粒子材质的粒子系统.在编写自定义粒子着色器时,可以根据需要使用这个值.

内置	描述
in vec2 VIEWPORT_SIZE	视区大小(以像素为单位).
输入输出mat4 WORLD_MATRIX	模型空间到世界空间变换.
in mat4 INV_CAMERA_MATRIX	观看空间变换的世界空间.
输入输出mat4 PROJECTION_MATRIX	查看空间以剪切空间变换.
in mat4 CAMERA_MATRIX	查看空间到世界空间变换.
输入输出mat4 MODELVIEW_MATRIX	用于查看空间变换的模型空间(如果可能,请使用).
输入输出mat4 INV_PROJECTION_MATRIX	用于查看空间变换的剪辑空间.
输入输出vec3 VERTEX	局部坐标中的顶点.
输出vec4 POSITION	如果写入,则覆盖最终顶点位置.
输入输出vec3 NORMAL	局部坐标法线.
输入输出vec3 TANGENT	局部坐标切线.
输入输出vec3 BINORMAL	局部坐标次法线.
out float ROUGHNESS	顶点照明的粗糙度.
输入输出vec2 UV	紫外线主通道.
输入输出vec2 UV2	紫外辅助通道.
输入bool OUTPUT_IS_SRGB	当计算发生在sRGB色彩空间时为 `true` (GLES2为 `true` ,GLES3为 `false` ).
输入输出vec4 COLOR	顶点颜色.
输入输出float POINT_SIZE	点渲染的点大小.
in int INSTANCE_ID	实例化的实例ID.
in vec4 INSTANCE_CUSTOM	实例自定义数据(主要用于粒子).

片段内置

Godot片段处理器函数的默认用法是设置对象的材质属性,并让内置渲染器处理最终的阴影.但是,你无需使用所有这些属性,如果你不写入它们,Godot将优化掉相应的功能.

内置	描述
in vec2 VIEWPORT_SIZE	视区大小(以像素为单位).
在vec4 FRAGCOORD	屏幕空间中像素中心的坐标.`xy`表示窗口位置,如果不使用`DEPTH`,则`z`表示片段深度.原点在左下角.
在mat4 WORLD_MATRIX	模型空间到世界空间变换.
in mat4 INV_CAMERA_MATRIX	观看空间变换的世界空间.
in mat4 CAMERA_MATRIX	查看空间到世界空间变换.
in mat4 PROJECTION_MATRIX	查看空间以剪切空间变换.
in mat4 INV_PROJECTION_MATRIX	用于查看空间变换的剪辑空间.
in vec3 VERTEX	来自顶点函数的顶点(默认情况下,在视图空间中).
in vec3 VIEW	从摄像机到碎片位置的向量(在视图空间中).
in bool FRONT_FACING	`true` ,如果当前面是正面.
输入输出vec3 NORMAL	来自于顶点函数的法向量(默认情况下,在视图空间中).
输入输出vec3 TANGENT	来自顶点函数的切线.
输入输出vec3 BINORMAL	来自顶点函数的Binormal.
out vec3 NORMALMAP	如果从纹理中读取法线而不是NORMAL,在这里设置normal.
out float NORMALMAP_DEPTH	从变量上方深度. 默认为1.0.
in vec2 UV	来自顶点功能的UV.
in vec2 UV2	来自顶点功能的UV2.
输入bool OUTPUT_IS_SRGB	当计算发生在sRGB色彩空间时为 `true` (GLES2为 `true` ,GLES3为 `false` ).
in vec4 COLOR	来自顶点功能的颜色.
out vec3 ALBEDO	反射(默认为白色).
out float ALPHA	Alpha (0..1);如果写入,材质将进入透明管道.
out float ALPHA_SCISSOR	如果写入,则丢弃低于一定量alpha的值.
out float METALLIC	Metallic (0..1).
out float SPECULAR	镜面.默认为0.5,最好不要修改,除非你想改变IOR.
out float ROUGHNESS	粗糙度(0..1).
out float RIM	边缘(0-1区间).如果使用,Godot计算边缘照明.
out float RIM_TINT	边缘色调,从0(白色)到1(反射).如果使用,Godot会计算边缘光照.
out float CLEARCOAT	小幅增加镜面团块.如果使用,Godot计算清漆涂层.
out float CLEARCOAT_GLOSS	清漆涂层的光泽度.如果使用,Godot计算清漆涂层.
out float ANISOTROPY	用于根据切线空间扭曲镜面斑点.
out vec2 ANISOTROPY_FLOW	失真方向,与流程图一起使用.
out float SSS_STRENGTH	次表面散射强度.如果使用,物体将应用次表面散射.
out vec3 TRANSMISSION	传输掩码(默认值0,0,0).允许光穿过物体.只在使用时应用.
out vec3 EMISSION	发射颜色(HDR可以超过1,1,1).
out float AO	环境遮挡.与预焙环境遮挡一起使用.
out float AO_LIGHT_AFFECT	环境遮挡对灯光的影响程度(取值在0到1之间.默认为0).
sampler2D SCREEN_TEXTURE	内置纹理,用于从屏幕上读取. Mipmap包含越来越模糊的副本.
sampler2D DEPTH_TEXTURE	内置纹理,用于从屏幕读取深度. 必须使用INV_PROJECTION转换为线性.
out float DEPTH	自定义深度值(0..1).
in vec2 SCREEN_UV	屏幕当前像素的UV坐标.
in vec2 POINT_COORD	用POINT_SIZE绘制点的坐标.

内置灯光

编写光处理器功能是完全可选的.您可以通过设置渲染_模式为”无阴影”来跳过光照函数.如果没有写入光照函数,Godot将使用片段函数中写入的材质属性来为您计算光照(取决于渲染_模式).

要写一个光照函数,要给 DIFFUSE_LIGHT 或 SPECULAR_LIGHT 指定一些东西.不指定任何东西意味着不处理光照.

每个像素中的每个光都调用光照函数.在每个光类型的循环中被调用.

下面是一个使用兰伯特光照模型的自定义光函数的例子:

void light() {
    DIFFUSE_LIGHT += clamp(dot(NORMAL, LIGHT), 0.0, 1.0) * ATTENUATION * ALBEDO;
}

如果你想把这些光照加在一起,使用”+=”运算符将光线添加到”漫反射_光照”函数中,而不是覆盖它.

警告

如果启用了``vertex_lighting``渲染模式,或者在项目设置中启用了**Rendering渲染>Quality质量>Shading着色>强制顶点着色**,则不会运行``light()``函数.(在移动平台上默认启用.)

内置	描述
in float TIME	经过的总时间(秒).
in vec2 VIEWPORT_SIZE	视区大小(以像素为单位).
在vec4 FRAGCOORD	屏幕空间中像素中心的坐标.`xy`表示窗口位置,如果不使用`DEPTH`,则`z`表示片段深度.原点在左下角.
在mat4 WORLD_MATRIX	模型空间到世界空间变换.
in mat4 INV_CAMERA_MATRIX	观看空间变换的世界空间.
in mat4 CAMERA_MATRIX	查看空间到世界空间变换.
in mat4 PROJECTION_MATRIX	查看空间以剪切空间变换.
in mat4 INV_PROJECTION_MATRIX	用于查看空间变换的剪辑空间.
in vec3 NORMAL	法向量,在视图空间中.
in vec2 UV	来自顶点功能的UV.
in vec2 UV2	来自顶点功能的UV2.
in vec3 VIEW	视图向量,在视图空间中.
in vec3 LIGHT	灯光向量,在视图空间中.
in vec3 ATTENUATION	基于距离或阴影的衰减.
输入bool OUTPUT_IS_SRGB	当计算发生在sRGB色彩空间时为 `true` (GLES2为 `true` ,GLES3为 `false` ).
in vec3 ALBEDO	基础反射.
in vec3 LIGHT_COLOR	光的颜色乘以能量.
out float ALPHA	Alpha (0..1);如果写入,材质将进入透明管道.
in float ROUGHNESS	粗糙度.
in vec3 TRANSMISSION	您的第一个片段函数.
out vec3 DIFFUSE_LIGHT	漫射光效果.
out vec3 SPECULAR_LIGHT	镜面光效果.