shader_type sky;

/* ===========================================================================
   Cartoon Sky  ·  纯程序化，零贴图
   ---------------------------------------------------------------------------
   渲染顺序： 渐变天空 → 地面半球 → 星星 → 太阳 → 云层 → 地平线雾霭

   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。
   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
   shader_parameter 被清掉，画面也不会跑偏。
   =========================================================================== */

// ----------------------------------------------------------- 渐变天空 -----
group_uniforms Gradient;
uniform vec3  zenith_color    : source_color = vec3(0.090, 0.300, 0.780); // 天顶
uniform vec3  mid_color       : source_color = vec3(0.280, 0.600, 0.950); // 中段
uniform vec3  horizon_color   : source_color = vec3(0.780, 0.880, 1.000); // 地平线
uniform vec3  ground_color    : source_color = vec3(0.290, 0.329, 0.384); // 地面半球
uniform float gradient_bias   : hint_range(0.10, 6.00) = 1.40;  // 渐变挤压
uniform float band_count      : hint_range(0.00, 20.00) = 0.00; // 0=平滑，>0=色阶数
uniform float band_sharpness  : hint_range(0.00, 1.00) = 0.90;  // 色阶硬度

// ---------------------------------------------------------------- 太阳 -----
group_uniforms Sun;
uniform float follow_scene_light : hint_range(0.0, 1.0) = 1.0; // 跟随场景平行光
uniform vec3  sun_direction      = vec3(0.35, 0.55, 0.35);     // 不跟随时手动指定
uniform vec3  sun_core_color     : source_color = vec3(1.000, 0.976, 0.878);
uniform vec3  sun_halo_color     : source_color = vec3(1.000, 0.827, 0.478);
uniform float sun_disk_size      : hint_range(0.0, 0.40) = 0.035; // 弧度
uniform float sun_disk_softness  : hint_range(0.0, 1.0) = 0.20;
uniform float sun_halo_size      : hint_range(0.0, 2.00) = 0.55;
uniform float sun_halo_strength  : hint_range(0.0, 4.00) = 0.65;
uniform float sun_bloom_strength : hint_range(0.0, 4.00) = 0.35;
uniform float sun_intensity      : hint_range(0.0, 8.00) = 1.70;

// ---------------------------------------------------------------- 星空 -----
group_uniforms Stars;
uniform float star_amount   : hint_range(0.0, 1.0) = 0.0;   // 太阳落山后自动淡入
uniform float star_density  : hint_range(10.0, 160.0) = 60.0;
uniform float star_size     : hint_range(0.005, 0.30) = 0.050;
uniform float star_twinkle  : hint_range(0.0, 1.0) = 0.65;
uniform vec3  star_color    : source_color = vec3(0.85, 0.90, 1.00);

// ---------------------------------------------------------------- 云层 -----
group_uniforms Clouds;
uniform vec4  cloud_color        : source_color = vec4(1.000, 1.000, 1.000, 1.0); // 受光面
uniform vec4  cloud_shadow_color : source_color = vec4(0.450, 0.620, 0.880, 1.0); // 背光面
uniform vec4  cloud_rim_color    : source_color = vec4(1.000, 0.930, 0.760, 1.0); // 边缘辉光
uniform float cloud_coverage   : hint_range(0.0, 1.0) = 0.55;   // 云量
uniform float cloud_scale      : hint_range(0.50, 12.0) = 4.0;  // 云团大小（越大云越小越多）
uniform float cloud_plane_offset : hint_range(0.05, 2.00) = 0.60; // 云层投影软化常数 k
uniform float cloud_horizon_fade : hint_range(0.0, 0.60) = 0.08; // 地平线淡出高度（sin 仰角）
uniform float cloud_edge       : hint_range(0.005, 0.60) = 0.16; // 轮廓软硬
uniform float cloud_warp       : hint_range(0.0, 3.0) = 0.30;   // 揉皱程度（蓬松感）
uniform float cloud_speed      : hint_range(0.0, 1.0) = 0.010;  // 飘动速度
uniform vec2  cloud_direction  = vec2(1.0, 0.25);               // 风向
uniform float cloud_shading    : hint_range(0.0, 1.0) = 0.55;   // 明暗对比
uniform float cloud_rim        : hint_range(0.0, 2.0) = 0.40;   // 描边辉光强度
uniform float cloud_opacity    : hint_range(0.0, 1.0) = 1.0;

// ------------------------------------------------------------ 地平线雾霭 ---
group_uniforms Haze;
uniform vec3  haze_color    : source_color = vec3(0.800, 0.890, 1.000);
uniform float haze_strength : hint_range(0.0, 1.0) = 0.35;
uniform float haze_height   : hint_range(0.0, 0.60) = 0.09;

// ===========================================================================
//  噪声工具
// ===========================================================================

float hash21(vec2 p) {
	p = fract(p * vec2(123.34, 456.21));
	p += dot(p, p + 45.32);
	return fract(p.x * p.y);
}

// 伪随机梯度方向（每个分量 -1..1）。用 fract 混合而不是 sin，
// 大坐标下也不会掉精度。
vec2 hash22(vec2 p) {
	vec3 p3 = fract(vec3(p.x, p.y, p.x) * vec3(0.1031, 0.1030, 0.0973));
	p3 += dot(p3, vec3(p3.y, p3.z, p3.x) + 33.33);
	return fract(vec2((p3.x + p3.y) * p3.z, (p3.x + p3.z) * p3.y)) * 2.0 - 1.0;
}

// 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，
// 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。
float gradient_noise(vec2 p) {
	vec2 i = floor(p);
	vec2 f = fract(p);
	// 五次插值：二阶导连续
	vec2 u = f * f * f * (f * (f * 6.0 - 15.0) + 10.0);
	float a = dot(hash22(i), f);
	float b = dot(hash22(i + vec2(1.0, 0.0)), f - vec2(1.0, 0.0));
	float c = dot(hash22(i + vec2(0.0, 1.0)), f - vec2(0.0, 1.0));
	float d = dot(hash22(i + vec2(1.0, 1.0)), f - vec2(1.0, 1.0));
	return mix(mix(a, b, u.x), mix(c, d, u.x), u.y);
}

// 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。
// 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。
float fbm(vec2 p, float detail) {
	float sum = 0.0;
	float amp = 0.5;
	float norm = 0.0;
	mat2 rot = mat2(vec2(0.80, 0.60), vec2(-0.60, 0.80));
	for (int i = 0; i < 5; i++) {
		sum += amp * gradient_noise(p);
		norm += amp;
		p = rot * p * 2.03 + 11.31;
		amp *= 0.5 * detail;
	}
	return sum / norm;
}

// 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）
float posterize(float t, float n, float sharp) {
	if (n < 0.5) {
		return t;
	}
	float s = t * n;
	float base = floor(s);
	float fr = s - base;
	float e = mix(0.5, 0.015, clamp(sharp, 0.0, 1.0));
	return (base + smoothstep(0.5 - e, 0.5 + e, fr)) / n;
}

// 云密度场：先做一次廉价的 domain warp 把噪声揉皱，云朵才会蓬松。
// 返回未归一化的原始 fbm —— 调用方需要它来算方向性明暗。
float cloud_field(vec2 p, float warp_amt, float detail) {
	if (warp_amt > 0.001) {
		vec2 w = vec2(gradient_noise(p * 0.5 + vec2(13.7, 5.1)),
		              gradient_noise(p * 0.5 + vec2(2.3, 21.9)));
		p += w * warp_amt;
	}
	return fbm(p, detail);
}

// ===========================================================================
//  主函数
// ===========================================================================

void sky() {
	vec3 dir = normalize(EYEDIR);

	// ---------------------------------------------------------- 渐变天空 --
	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
	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) {
		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
	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
	float halo = pow(1.0 - smoothstep(sun_disk_size, sun_disk_size + max(sun_halo_size, 0.0001), ang), 2.0);
	// 大范围泛光
	float bloom = pow(max(sun_dot, 0.0), 12.0);

	vec3 sun_col = sun_core_color * (disk * sun_intensity)
	             + sun_halo_color * (halo * sun_halo_strength * sun_intensity)
	             + sun_halo_color * (bloom * sun_bloom_strength);
	col += sun_col * (1.0 - below);

	// --------------------------------------------------------------- 云层 --
	// 云层投影：uv = dir.xz / (dir.y + k)，即把视线投到一张水平云层上，
	// 但分母里加了个软化常数 k。一次解决四件事：
	//   · 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
	//   · 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
	//   · 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
	//     整片天的云一样大，看上去像一块贴图的平顶
	//   · 方位角方向天然无缝
	vec2 uv = (dir.xz / max(dir.y + cloud_plane_offset, 0.02)) * cloud_scale;
	float far = 1.0 - smoothstep(0.06, 0.45, dir.y);

	// 远处云的屏幕频率更高 —— 按距离砍掉高频倍频，避免闪烁
	float detail = mix(1.0, 0.35, far);

	vec2 wind = cloud_direction;
	if (length(wind) < 0.0001) {
		wind = vec2(1.0, 0.0);
	}
	uv += normalize(wind) * (TIME * cloud_speed * 12.0);

	// 形状采样 + 朝太阳方位偏移一次的采样 → 得到方向性明暗
	vec2 sun_az = sun_dir.xz;
	if (length(sun_az) < 0.0001) {
		sun_az = vec2(1.0, 0.0);
	}
	sun_az = normalize(sun_az);
	vec2 light_off = sun_az * (cloud_shading * 0.8);

	float raw = cloud_field(uv, cloud_warp, detail);
	float raw_lit = cloud_field(uv + light_off, cloud_warp, detail);

	// 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
	float dens = clamp(raw * 1.3 + 0.5, 0.0, 1.0);

	// 云量控制阈值：coverage 越大，阈值越低，云越多。
	// 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」。
	float thresh = mix(0.80, 0.10, cloud_coverage) + far * 0.10;
	float mask = smoothstep(thresh, thresh + cloud_edge, dens);

	// 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。
	// 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。
	float lit = clamp((raw - raw_lit) * cloud_shading * 20.0 + 0.5, 0.0, 1.0);
	float thickness = smoothstep(thresh, thresh + 0.5, dens);
	lit = clamp(lit - thickness * 0.32, 0.0, 1.0);
	lit = posterize(lit, 3.0, 0.9);

	vec3 cloud_col = mix(cloud_shadow_color.rgb, cloud_color.rgb, lit);

	// 边缘辉光：靠近轮廓、且朝太阳那一侧
	float interior = smoothstep(thresh, thresh + cloud_edge * 2.0, dens);
	float rim = mask * (1.0 - interior) * smoothstep(0.45, 0.95, lit) * cloud_rim;
	cloud_col += cloud_rim_color.rgb * rim;

	// 越贴近地平线越淡
	float cloud_a = mask * cloud_opacity * smoothstep(0.0, max(cloud_horizon_fade, 0.001), dir.y);
	col = mix(col, cloud_col, cloud_a);

	// ----------------------------------------------------------- 地平线雾 --
	float haze = pow(1.0 - smoothstep(0.0, max(haze_height, 0.001), abs(dir.y)), 2.0);
	col = mix(col, haze_color, haze * haze_strength * (1.0 - cloud_a * 0.7));

	COLOR = col;
}