初始天空盒
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,70 @@
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# 2026-09-21
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## 程序化卡通天空（world/sky/）
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新增 `res://world/sky/cartoon_sky.gdshader` + `cartoon_sky.tres`（Sky 资源，内含调好的 ShaderMaterial），
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并让 `world/main.tscn` 的 WorldEnvironment 改用它；同时把 `Sun` 的 light_color 调成暖白
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(1.0, 0.97, 0.90)，项目设置开了 `rendering/anti_aliasing/quality/use_debanding`。
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渲染顺序：渐变天空 → 地面半球 → 星空 → 太阳 → 云 → 地平线雾霭。
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全部由噪声现场生成，无贴图。参数按 Gradient / Sun / Stars / Clouds / Haze 分组暴露在 Inspector。
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### Godot shader 踩坑（重要，下次直接避开）
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1. **`mat2(a,b,c,d)` 不合法**。Godot 着色器语言只接受列向量构造：`mat2(vec2, vec2)`。
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同理 mat3 要用三个 vec3。报错形式是
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`Invalid arguments for the built-in function: "mat2(float,float,float,float)"`。
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2. **天空着色器的编译错误不在 `logs_read(source="editor")` 里**，除非触发一次编译。
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可靠的取错方式：改完 → `filesystem_manage(op="scan")` → `project_run` →
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`logs_read(source="editor", include_details=true)`。game 日志只给一行
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`version_get_shader: Parameter "version" is null`，没用。
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3. **`smoothstep(edge0, edge1, x)` 不要写 edge0 > edge1**，改成 `1.0 - smoothstep(...)`。
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4. 变量重名（同一函数内二次声明）会报 `Redefinition of 'x'`，直接让整个 shader 编译失败。
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5. shader 编译失败时天空渲染成**纯黑**，不是品红 —— 别以为是资源没挂上。
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6. **编辑器里的 Shader 面板会缓存旧的编译报错**。外部改完 .gdshader + scan 之后，
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面板可能仍显示上一次失败的 `mat2(float,float,float,float)` 之类信息，
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而 Debugger → Errors 已经是空的。判定方法：看 `logs_read(source="editor")` 是否为空，
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再 `project_run` 一次看天空是否正常。**不要照着这条过期报错去改代码。**
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注意：如果 Shader 标签页里留着一份旧的未保存副本，从面板里保存会把我改好的文件覆盖回去。
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### 云的形态（花了最多时间）
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- **别用「水平云平面」投影 `uv = dir.xz / dir.y`**：低仰角处透视压缩成 10:1，
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云被拉成细条；若再对 dir.y 做硬 clamp，被钉死的距离会让噪声只随方位角变化，
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直接拉出**竖条拖影**。
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- **也别用方位角等距投影**（`uv = normalize(dir.xz) * acos(dir.y)`）：天顶是极点，
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云会全部朝圆心收拢，抬头就看得见。
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- **正解是球极投影 `uv = dir.xz / (1.0 + dir.y)`**：保角 → 形状不拉伸；
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天顶只是圆盘圆心而非收缩极点；方位角天然无缝；角尺寸从地平线到天顶只放大 2 倍，
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接近真实透视。这个投影配 2D Perlin 出图最好。
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- **噪声用 Perlin 梯度噪声，不要 value noise**：value noise 在格点处梯度为零，
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阈值化后会切出一块块多边形的棱角（"晶体"感）。
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- **三维 Perlin 在这台机器上不行**：sin 系哈希（`fract(sin(dot(p,k))*43758)`）在大坐标
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（fbm 第 3~4 个倍频时 dot 可达 1e4）下掉精度，高频倍频退化成纯噪声 → 云变成细丝。
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Hoskins 的 fract 系哈希精度安全，但出图仍偏块状。最终放弃 3D，回到 2D Perlin。
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- **阈值要压在 fbm 分布均值之上**。阈值贴着均值时等值线本身就很纠结，
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云会变成一张"蛛网"；抬到 +0.5σ 以上才是干净的团块。
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### 当前调好的参数
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coverage 0.33 / scale 5.0 / edge 0.16 / warp 0.30 / horizon_fade 0.18 / speed 0.01，
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云影色 (0.45,0.62,0.88)，边缘辉光 (1,0.93,0.76)。
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## Sun 阴影（当天稍后）
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`/Main/Sun` 开了 `shadow_enabled = true`；同时把 `directional_shadow_max_distance`
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从默认 100 收到 40（场景只有 40×40，收窄后阴影贴图分辨率集中到实际范围，边缘干净很多），
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并开 `directional_shadow_blend_splits` 消除 split 之间的接缝。
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### 又一个 Godot MCP 坑
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`node_set_property` 写 **bool** 属性会失败：`true` 和 `1` 都被序列化成 String，
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报 `WRONG_TYPE: Cannot write String to a bool property`。
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**bool 属性只能直接改 .tscn，再 `scene_open(force_reload=true)`。**
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（Color / Vector3 用 dict 传是正常的，`light_color` 就是这么改的。）
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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。
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换成草绿之类的固有色会协调很多 —— 这是目前画面里最突兀的一处。
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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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+1
-1
@@ -31,7 +31,7 @@ spring_length = 4.0
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[node name="Camera" type="Camera3D" parent="CameraRig/SpringArm" unique_id=52294557]
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transform = Transform3D(1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 4)
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fov = 70.0
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fov = 82.2
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[node name="Body" type="Node3D" parent="." unique_id=394283421]
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+7
-10
@@ -1,6 +1,7 @@
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[gd_scene format=3 uid="uid://bp8l1uwgshc86"]
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[ext_resource type="PackedScene" uid="uid://bekuuw153mv03" path="res://player/player.tscn" id="1_gjxf3"]
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[ext_resource type="Sky" path="res://world/sky/cartoon_sky.tres" id="2_cartoon"]
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[sub_resource type="BoxShape3D" id="BoxShape3D_hyim0"]
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size = Vector3(40, 0.5, 40)
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@@ -14,19 +15,11 @@ subdivide_depth = 8
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albedo_color = Color(0.5529412, 0.5803922, 0.61960787, 1)
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roughness = 0.9
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[sub_resource type="ProceduralSkyMaterial" id="ProceduralSkyMaterial_cmo1i"]
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sky_top_color = Color(0.38, 0.45, 0.55, 1)
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||||
sky_horizon_color = Color(0.65, 0.67, 0.7, 1)
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ground_bottom_color = Color(0.2, 0.17, 0.13, 1)
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||||
ground_horizon_color = Color(0.65, 0.67, 0.7, 1)
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[sub_resource type="Sky" id="Sky_i1eo7"]
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sky_material = SubResource("ProceduralSkyMaterial_cmo1i")
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[sub_resource type="Environment" id="Environment_gu74f"]
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background_mode = 2
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sky = SubResource("Sky_i1eo7")
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sky = ExtResource("2_cartoon")
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ambient_light_source = 3
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reflected_light_source = 2
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[node name="Main" type="Node3D" unique_id=58155864]
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@@ -42,6 +35,10 @@ surface_material_override/0 = SubResource("StandardMaterial3D_spvjk")
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[node name="Sun" type="DirectionalLight3D" parent="." unique_id=910400852]
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transform = Transform3D(0.8660248, 0.3830344, -0.32138094, 0, 0.6427605, 0.76606715, 0.5000011, -0.66343313, 0.5566465, 0, 0, 0)
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light_color = Color(1, 0.97, 0.9, 1)
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shadow_enabled = true
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directional_shadow_blend_splits = true
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directional_shadow_max_distance = 40.0
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[node name="Player" parent="." unique_id=869687860 instance=ExtResource("1_gjxf3")]
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transform = Transform3D(1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0.3, 0)
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@@ -0,0 +1,249 @@
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shader_type sky;
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/* ===========================================================================
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Cartoon Sky · 纯程序化，零贴图
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---------------------------------------------------------------------------
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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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=========================================================================== */
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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 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 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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// ---------------------------------------------------------------- 太阳 -----
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group_uniforms Sun;
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uniform float follow_scene_light : hint_range(0.0, 1.0) = 1.0; // 跟随场景平行光
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uniform vec3 sun_direction = vec3(0.35, 0.55, 0.35); // 不跟随时手动指定
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uniform vec3 sun_core_color : source_color = vec3(1.000, 0.976, 0.878);
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uniform vec3 sun_halo_color : source_color = vec3(1.000, 0.827, 0.478);
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uniform float sun_disk_size : hint_range(0.0, 0.40) = 0.035; // 弧度
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uniform float sun_disk_softness : hint_range(0.0, 1.0) = 0.20;
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uniform float sun_halo_size : hint_range(0.0, 2.00) = 0.55;
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uniform float sun_halo_strength : hint_range(0.0, 4.00) = 0.65;
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uniform float sun_bloom_strength : hint_range(0.0, 4.00) = 0.35;
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uniform float sun_intensity : hint_range(0.0, 8.00) = 1.70;
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// ---------------------------------------------------------------- 星空 -----
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group_uniforms Stars;
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uniform float star_amount : hint_range(0.0, 1.0) = 0.0; // 太阳落山后自动淡入
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uniform float star_density : hint_range(10.0, 160.0) = 60.0;
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uniform float star_size : hint_range(0.005, 0.30) = 0.050;
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uniform float star_twinkle : hint_range(0.0, 1.0) = 0.65;
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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 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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uniform float cloud_rim : hint_range(0.0, 2.0) = 0.40; // 描边辉光强度
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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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// ===========================================================================
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// 噪声工具
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// ===========================================================================
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float hash21(vec2 p) {
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p = fract(p * vec2(123.34, 456.21));
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p += dot(p, p + 45.32);
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return fract(p.x * p.y);
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}
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// 伪随机梯度方向（每个分量 -1..1）。用 fract 混合而不是 sin，
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// 大坐标下也不会掉精度。
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vec2 hash22(vec2 p) {
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vec3 p3 = fract(vec3(p.x, p.y, p.x) * vec3(0.1031, 0.1030, 0.0973));
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||||
p3 += dot(p3, vec3(p3.y, p3.z, p3.x) + 33.33);
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||||
return fract(vec2((p3.x + p3.y) * p3.z, (p3.x + p3.z) * p3.y)) * 2.0 - 1.0;
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}
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// 梯度噪声（Perlin）。相比 value noise，它在格点处不会出现「梯度为零」的平台，
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// 等值线是有机的团块 —— 阈值化之后不会切出一块块多边形的棱角。
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float gradient_noise(vec2 p) {
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vec2 i = floor(p);
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||||
vec2 f = fract(p);
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// 五次插值：二阶导连续
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vec2 u = f * f * f * (f * (f * 6.0 - 15.0) + 10.0);
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||||
float a = dot(hash22(i), f);
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||||
float b = dot(hash22(i + vec2(1.0, 0.0)), f - vec2(1.0, 0.0));
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||||
float c = dot(hash22(i + vec2(0.0, 1.0)), f - vec2(0.0, 1.0));
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||||
float d = dot(hash22(i + vec2(1.0, 1.0)), f - vec2(1.0, 1.0));
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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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float sum = 0.0;
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float amp = 0.5;
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float norm = 0.0;
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mat2 rot = mat2(vec2(0.80, 0.60), vec2(-0.60, 0.80));
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||||
for (int i = 0; i < 5; i++) {
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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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||||
}
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||||
return sum / norm;
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||||
}
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||||
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||||
// 卡通色阶：把 0..1 压成 n 段硬边色块（n<0.5 时原样返回 = 平滑）
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float posterize(float t, float n, float sharp) {
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||||
if (n < 0.5) {
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return t;
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}
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float s = t * n;
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||||
float base = floor(s);
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||||
float fr = s - base;
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||||
float e = mix(0.5, 0.015, clamp(sharp, 0.0, 1.0));
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||||
return (base + smoothstep(0.5 - e, 0.5 + e, fr)) / n;
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||||
}
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||||
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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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||||
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)));
|
||||
p += w * warp_amt;
|
||||
}
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||||
return fbm(p);
|
||||
}
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||||
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||||
// ===========================================================================
|
||||
// 主函数
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||||
// ===========================================================================
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||||
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||||
void sky() {
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||||
vec3 dir = normalize(EYEDIR);
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||||
|
||||
// ---------------------------------------------------------- 渐变天空 --
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||||
float up = clamp(dir.y, 0.0, 1.0);
|
||||
float t = pow(up, 1.0 / max(gradient_bias, 0.05));
|
||||
t = posterize(t, band_count, band_sharpness);
|
||||
|
||||
vec3 col = mix(horizon_color, mid_color, smoothstep(0.02, 0.30, t));
|
||||
col = mix(col, zenith_color, smoothstep(0.30, 0.80, t));
|
||||
|
||||
// 地平线以下：压向地面色
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||||
float below = 1.0 - smoothstep(-0.05, 0.005, dir.y);
|
||||
col = mix(col, ground_color, below * 0.9);
|
||||
|
||||
// --------------------------------------------------------------- 太阳 --
|
||||
vec3 sun_dir = normalize(sun_direction);
|
||||
if (LIGHT0_ENABLED && follow_scene_light > 0.5) {
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||||
sun_dir = normalize(LIGHT0_DIRECTION);
|
||||
}
|
||||
float sun_dot = clamp(dot(dir, sun_dir), -1.0, 1.0);
|
||||
// 小角度近似，比 acos 数值稳定得多
|
||||
float ang = sqrt(max(2.0 * (1.0 - sun_dot), 0.0));
|
||||
|
||||
// 太阳低于地平线时自动入夜
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||||
float night = 1.0 - smoothstep(-0.10, 0.08, sun_dir.y);
|
||||
|
||||
// --------------------------------------------------------------- 星空 --
|
||||
if (star_amount > 0.001 && night > 0.001 && dir.y > -0.02) {
|
||||
vec2 suv = vec2(atan(dir.x, dir.z), dir.y);
|
||||
vec2 gv = suv * star_density;
|
||||
vec2 id = floor(gv);
|
||||
vec2 f = fract(gv) - 0.5;
|
||||
float rnd = hash21(id);
|
||||
// 稀疏化：只有一小部分格子长星星
|
||||
float keep = step(0.93, rnd);
|
||||
vec2 offset = (vec2(hash21(id + 3.7), hash21(id + 9.1)) - 0.5) * 0.7;
|
||||
float d = length(f - offset);
|
||||
float twinkle = mix(1.0, 0.30 + 0.70 * sin(TIME * (1.5 + rnd * 4.0) + rnd * 40.0), star_twinkle);
|
||||
float star = (1.0 - smoothstep(0.0, max(star_size, 0.0001), d)) * keep * twinkle;
|
||||
col += star_color * star * star_amount * night * smoothstep(-0.02, 0.10, dir.y);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// --------------------------------------------------------------- 太阳 --
|
||||
// 硬边圆盘
|
||||
float disk_in = max(sun_disk_size * (1.0 - sun_disk_softness * 0.85), 0.0001);
|
||||
float disk = 1.0 - smoothstep(disk_in, max(sun_disk_size, disk_in + 0.0001), ang);
|
||||
// 光晕
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float halo = pow(1.0 - smoothstep(sun_disk_size, sun_disk_size + max(sun_halo_size, 0.0001), ang), 2.0);
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// 大范围泛光
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float bloom = pow(max(sun_dot, 0.0), 12.0);
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vec3 sun_col = sun_core_color * (disk * sun_intensity)
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+ sun_halo_color * (halo * sun_halo_strength * sun_intensity)
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+ sun_halo_color * (bloom * sun_bloom_strength);
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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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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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// 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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if (length(sun_az) < 0.0001) {
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sun_az = vec2(1.0, 0.0);
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}
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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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// 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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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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// 再按厚度压暗云芯，最后压成 3 段，得到赛璐璐风格的两面明暗。
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float lit = clamp((raw - raw_lit) * cloud_shading * 20.0 + 0.5, 0.0, 1.0);
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float thickness = smoothstep(thresh, thresh + 0.5, dens);
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lit = clamp(lit - thickness * 0.32, 0.0, 1.0);
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lit = posterize(lit, 3.0, 0.9);
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vec3 cloud_col = mix(cloud_shadow_color.rgb, cloud_color.rgb, lit);
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// 边缘辉光：靠近轮廓、且朝太阳那一侧
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float interior = smoothstep(thresh, thresh + cloud_edge * 2.0, dens);
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float rim = mask * (1.0 - interior) * smoothstep(0.45, 0.95, lit) * cloud_rim;
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cloud_col += cloud_rim_color.rgb * rim;
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// 越贴近地平线越淡
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float cloud_a = mask * cloud_opacity * smoothstep(0.0, max(cloud_horizon_fade, 0.001), dir.y);
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col = mix(col, cloud_col, cloud_a);
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// ----------------------------------------------------------- 地平线雾 --
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float haze = pow(1.0 - smoothstep(0.0, max(haze_height, 0.001), abs(dir.y)), 2.0);
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col = mix(col, haze_color, haze * haze_strength * (1.0 - cloud_a * 0.7));
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COLOR = col;
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}
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@@ -0,0 +1 @@
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uid://de7313djio1xm
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@@ -0,0 +1,9 @@
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[gd_resource type="Sky" format=3 uid="uid://bi632suyifms5"]
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[ext_resource type="Shader" uid="uid://de7313djio1xm" path="res://world/sky/cartoon_sky.gdshader" id="1_cartoon"]
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[sub_resource type="ShaderMaterial" id="ShaderMaterial_cartoon"]
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shader = ExtResource("1_cartoon")
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[resource]
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sky_material = SubResource("ShaderMaterial_cartoon")
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