初始天空盒-2
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,49 @@
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# 2026-09-22
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## 修正云层的透视（world/sky/cartoon_sky.gdshader）
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用户指出云的透视不对：球极投影虽然保角、无极点、无缝，但**代价是完全没有空气透视** ——
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云从地平线到天顶一样大，看着像一块贴在天上的平顶。这一条是保角投影的固有性质，
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不是参数能救的，必须换投影。
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### 三种投影的取舍（结论：用软化分母的平面投影）
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| 投影 | 半径 | 天顶 | 透视 | 结论 |
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| 平面 `dir.xz/dir.y` | 无上限 | 奇点 | 正确（4~6 倍） | 低仰角频率爆炸 → 摩尔纹/地毯 |
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| 球极 `dir.xz/(1+dir.y)` | ≤1 | 圆心（安全） | **无** | 平顶感 |
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| 软化平面 `dir.xz/(dir.y+k)` | ≤1/k | 安全 | 2~3 倍 | **采用** |
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`k`（uniform `cloud_plane_offset`，默认 0.6）是唯一的调节量：
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- 半径上限 `1/k` → 噪声频率有界，不会在地平线处爆炸
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- 近天顶处 `p ≈ (π/2−e)/(1+k)`，是局部均匀缩放，**不是奇点**，云不会朝一点收拢
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- 角尺寸比 地平线:天顶 = `(1+k)/k²`，k=0.6 时约 4.4；云尺寸从 45° 的 17°
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平滑降到 10° 的 7.8°
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- 方位角方向天然无缝
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- 副作用：云的宽高比恒为 1.4~1.7（略扁），对卡通云反而是好事
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### 配套的两个抑制
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1. **距离细节衰减**：`fbm(p, detail)` 里 `amp *= 0.5 * detail`，`detail = mix(1.0, 0.35, far)`。
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远处云的屏幕频率更高，不砍高频倍频会闪烁。
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2. **距离云量抑制**：`thresh += far * 0.10`。低仰角处每单位立体角的云数量更多，
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不抑制就糊成一片「地毯」。`far = 1.0 - smoothstep(0.06, 0.45, dir.y)`。
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最终取值：coverage 0.55 / scale 4.0 / plane_offset 0.60 / horizon_fade 0.08 / edge 0.16。
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## 重要：.tres 里的 shader_parameter 会被 Godot 清掉
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`cartoon_sky.tres` 被 Godot 重存过一次，`shader_parameter/*` 全部丢失（同时补上了 uid），
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天空悄悄退回着色器默认值 —— 而且不会报任何错，只是画面跑偏。
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**对策：把调好的美术取值直接写成 uniform 的默认值**，`.tres` 只保留对 shader 的引用。
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这样即使参数被清掉，画面也不会变。Inspector 里未覆盖的参数本来就会显示着色器默认值，
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所以用起来没区别。
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顺带：`.tres` 现在被 Godot 补上了 `uid://bi632suyifms5`，`main.tscn` 里仍按 path 引用，能用。
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## 待办 / 可选后续
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- 地面还是灰白色 (0.55,0.58,0.62)，被天空的蓝色环境光染成了淡紫；另外天空下半球的
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`ground_color` (0.29,0.33,0.38) 在地面边缘外露出一条灰带。两处一起调会协调很多。
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- `star_amount` 默认 0，太阳落到地平线以下会自动淡入星空，还没实测过夜景。
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Binary file not shown.
@@ -6,16 +6,17 @@ shader_type sky;
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渲染顺序： 渐变天空 → 地面半球 → 星星 → 太阳 → 云层 → 地平线雾霭
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所有参数都暴露在 Inspector 里（按分组排列），可以实时调、不用重新编译。
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云与星星全部由 hash / value-noise / fbm 现场生成。
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调好的美术取值直接写在下面的 uniform 默认值里 —— 这样即使 .tres 里的
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shader_parameter 被清掉，画面也不会跑偏。
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=========================================================================== */
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// ----------------------------------------------------------- 渐变天空 -----
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group_uniforms Gradient;
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uniform vec3 zenith_color : source_color = vec3(0.118, 0.357, 0.851); // 天顶
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uniform vec3 mid_color : source_color = vec3(0.353, 0.651, 0.941); // 中段
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uniform vec3 horizon_color : source_color = vec3(0.851, 0.933, 1.000); // 地平线
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||||
uniform vec3 zenith_color : source_color = vec3(0.090, 0.300, 0.780); // 天顶
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||||
uniform vec3 mid_color : source_color = vec3(0.280, 0.600, 0.950); // 中段
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uniform vec3 horizon_color : source_color = vec3(0.780, 0.880, 1.000); // 地平线
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uniform vec3 ground_color : source_color = vec3(0.290, 0.329, 0.384); // 地面半球
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uniform float gradient_bias : hint_range(0.10, 6.00) = 0.85; // 渐变挤压
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uniform float gradient_bias : hint_range(0.10, 6.00) = 1.40; // 渐变挤压
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uniform float band_count : hint_range(0.00, 20.00) = 0.00; // 0=平滑，>0=色阶数
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uniform float band_sharpness : hint_range(0.00, 1.00) = 0.90; // 色阶硬度
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@@ -43,13 +44,14 @@ uniform vec3 star_color : source_color = vec3(0.85, 0.90, 1.00);
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// ---------------------------------------------------------------- 云层 -----
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group_uniforms Clouds;
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uniform vec4 cloud_color : source_color = vec4(1.000, 1.000, 1.000, 1.0); // 受光面
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uniform vec4 cloud_shadow_color : source_color = vec4(0.624, 0.761, 0.910, 1.0); // 背光面
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uniform vec4 cloud_rim_color : source_color = vec4(1.000, 0.914, 0.722, 1.0); // 边缘辉光
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uniform float cloud_coverage : hint_range(0.0, 1.0) = 0.46; // 云量
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uniform float cloud_scale : hint_range(0.50, 12.0) = 4.0; // 云团大小（越大云越小越多）
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uniform float cloud_horizon_fade : hint_range(0.0, 0.60) = 0.18; // 地平线淡出高度（sin 仰角）
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uniform float cloud_edge : hint_range(0.005, 0.60) = 0.10; // 轮廓软硬
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uniform float cloud_warp : hint_range(0.0, 3.0) = 0.55; // 揉皱程度（蓬松感）
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uniform vec4 cloud_shadow_color : source_color = vec4(0.450, 0.620, 0.880, 1.0); // 背光面
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uniform vec4 cloud_rim_color : source_color = vec4(1.000, 0.930, 0.760, 1.0); // 边缘辉光
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uniform float cloud_coverage : hint_range(0.0, 1.0) = 0.55; // 云量
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uniform float cloud_scale : hint_range(0.50, 12.0) = 4.0; // 云团大小（越大云越小越多）
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uniform float cloud_plane_offset : hint_range(0.05, 2.00) = 0.60; // 云层投影软化常数 k
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uniform float cloud_horizon_fade : hint_range(0.0, 0.60) = 0.08; // 地平线淡出高度（sin 仰角）
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uniform float cloud_edge : hint_range(0.005, 0.60) = 0.16; // 轮廓软硬
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uniform float cloud_warp : hint_range(0.0, 3.0) = 0.30; // 揉皱程度（蓬松感）
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uniform float cloud_speed : hint_range(0.0, 1.0) = 0.010; // 飘动速度
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uniform vec2 cloud_direction = vec2(1.0, 0.25); // 风向
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uniform float cloud_shading : hint_range(0.0, 1.0) = 0.55; // 明暗对比
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@@ -58,9 +60,9 @@ uniform float cloud_opacity : hint_range(0.0, 1.0) = 1.0;
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// ------------------------------------------------------------ 地平线雾霭 ---
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group_uniforms Haze;
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uniform vec3 haze_color : source_color = vec3(0.851, 0.929, 1.000);
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uniform float haze_strength : hint_range(0.0, 1.0) = 0.55;
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uniform float haze_height : hint_range(0.0, 0.60) = 0.14;
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uniform vec3 haze_color : source_color = vec3(0.800, 0.890, 1.000);
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uniform float haze_strength : hint_range(0.0, 1.0) = 0.35;
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uniform float haze_height : hint_range(0.0, 0.60) = 0.09;
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// ===========================================================================
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// 噪声工具
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@@ -94,8 +96,9 @@ float gradient_noise(vec2 p) {
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return mix(mix(a, b, u.x), mix(c, d, u.x), u.y);
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}
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// 5 个倍频的分形噪声：每个倍频先旋转再平移，避免出现轴向条纹
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float fbm(vec2 p) {
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// 5 个倍频的分形噪声：每个倍频先旋转再平移，避免出现轴向条纹。
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// detail < 1 时高频倍频快速衰减 —— 用于远处的云，防止屏幕频率掉到像素级别以下闪烁。
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float fbm(vec2 p, float detail) {
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float sum = 0.0;
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float amp = 0.5;
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float norm = 0.0;
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@@ -104,7 +107,7 @@ float fbm(vec2 p) {
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sum += amp * gradient_noise(p);
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norm += amp;
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p = rot * p * 2.03 + 11.31;
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amp *= 0.5;
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amp *= 0.5 * detail;
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}
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return sum / norm;
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}
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@@ -123,13 +126,13 @@ float posterize(float t, float n, float sharp) {
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// 云密度场：先做一次廉价的 domain warp 把噪声揉皱，云朵才会蓬松。
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// 返回未归一化的原始 fbm —— 调用方需要它来算方向性明暗。
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float cloud_field(vec2 p, float warp_amt) {
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float cloud_field(vec2 p, float warp_amt, float detail) {
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if (warp_amt > 0.001) {
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vec2 w = vec2(gradient_noise(p * 0.5 + vec2(13.7, 5.1)),
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gradient_noise(p * 0.5 + vec2(2.3, 21.9)));
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p += w * warp_amt;
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}
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return fbm(p);
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return fbm(p, detail);
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}
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// ===========================================================================
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@@ -194,16 +197,24 @@ void sky() {
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col += sun_col * (1.0 - below);
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// --------------------------------------------------------------- 云层 --
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// 球极投影：把上半球保角地映到一张圆盘上（天顶落在圆心，地平线落在半径 1）。
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// 保角 = 云朵形状不被拉伸；天顶只是圆盘的圆心，不会像方位角等距投影那样
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// 把云朝一个点收拢。云的角尺寸从地平线到天顶平滑放大 2 倍，接近真实透视。
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vec2 uv = (dir.xz / (1.0 + dir.y)) * cloud_scale;
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// 云层投影：uv = dir.xz / (dir.y + k)，即把视线投到一张水平云层上，
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// 但分母里加了个软化常数 k。一次解决四件事：
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// · 半径有上限 1/k —— 噪声频率不会在地平线处爆炸，不会拉出拖影或摩尔纹
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// · 天顶不再是奇点 —— 近天顶处映射退化成局部均匀缩放，云不会朝一点收拢
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// · 云的角尺寸从地平线到天顶平滑放大 2~3 倍 —— 保留空气透视；而保角投影
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// 整片天的云一样大，看上去像一块贴图的平顶
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// · 方位角方向天然无缝
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vec2 uv = (dir.xz / max(dir.y + cloud_plane_offset, 0.02)) * cloud_scale;
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float far = 1.0 - smoothstep(0.06, 0.45, dir.y);
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// 远处云的屏幕频率更高 —— 按距离砍掉高频倍频，避免闪烁
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float detail = mix(1.0, 0.35, far);
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vec2 wind = cloud_direction;
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if (length(wind) < 0.0001) {
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wind = vec2(1.0, 0.0);
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}
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uv += normalize(wind) * (TIME * cloud_speed * 3.0);
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uv += normalize(wind) * (TIME * cloud_speed * 12.0);
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// 形状采样 + 朝太阳方位偏移一次的采样 → 得到方向性明暗
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vec2 sun_az = sun_dir.xz;
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@@ -213,14 +224,15 @@ void sky() {
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sun_az = normalize(sun_az);
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vec2 light_off = sun_az * (cloud_shading * 0.8);
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float raw = cloud_field(uv, cloud_warp);
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float raw_lit = cloud_field(uv + light_off, cloud_warp);
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float raw = cloud_field(uv, cloud_warp, detail);
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float raw_lit = cloud_field(uv + light_off, cloud_warp, detail);
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// 原始 fbm 落在 -0.4..0.4 附近，拉开对比后映射到 0..1 再交给阈值
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float dens = clamp(raw * 1.3 + 0.5, 0.0, 1.0);
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// 云量控制阈值：coverage 越大，阈值越低，云越多
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float thresh = mix(0.80, 0.10, cloud_coverage);
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// 云量控制阈值：coverage 越大，阈值越低，云越多。
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// 远处再抬高一截 —— 低仰角处每单位立体角里的云更多，不抑制会糊成一片「地毯」。
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float thresh = mix(0.80, 0.10, cloud_coverage) + far * 0.10;
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float mask = smoothstep(thresh, thresh + cloud_edge, dens);
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// 受光判定：朝太阳方向采样到的密度更低 → 当前点处在迎光侧。
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