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Godot 4 Shader 基础语法与数学，包含类型系统、Uniform变量、内置函数及实用技巧。
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Basé sur la classification professionnelle SOC
| name | godot-shader-fundamentals |
| description | Godot 4 Shader 基础语法与数学，包含类型系统、Uniform变量、内置函数及实用技巧。 |
Shader 是一种运行在 GPU 上的特殊程序，负责决定如何处理网格模型的数据（如顶点位置、颜色、法线等）以及如何将它们绘制到屏幕上。Godot 引擎的 Shader 语言基于 GLSL，进行了简化和扩展。
Godot 4 支持 5 种 Shader 类型：
用于 3D 场景中的物体渲染，如网格、地形等。
shader_type spatial;
void vertex() {
// 顶点着色器：处理每个顶点
}
void fragment() {
// 片段着色器：处理每个像素
}
void light() {
// 光照着色器：处理光照计算
}
用于 2D 场景中的渲染，如 Sprite2D、Control 组件、ColorRect 等。
shader_type canvas_item;
void vertex() {
// 顶点着色器
}
void fragment() {
// 片段着色器
COLOR = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); // 输出红色
}
shader_type particles;
void start() {
// 粒子产生时调用
}
void process() {
// 粒子每帧更新时调用
}
void fragment() {
// 粒子片段着色器
}
| 类型 | 描述 |
|---|---|
void | 空类型 |
bool | 布尔类型 |
int | 有符号整型 |
float | 浮点数 |
bvec2/3/4 | 2/3/4 维布尔向量 |
ivec2/3/4 | 2/3/4 维整型向量 |
vec2/3/4 | 2/3/4 维浮点向量 |
| 类型 | 描述 |
|---|---|
mat2 | 2x2 矩阵 |
mat3 | 3x3 矩阵 |
mat4 | 4x4 矩阵 |
| 类型 | 描述 |
|---|---|
sampler2D | 2D 纹理采样器 |
samplerCube | 立方体纹理采样器 |
sampler3D | 3D 纹理采样器 |
Uniform 变量用于从 CPU 端向 GPU 端传递数据。
shader_type canvas_item;
uniform float my_float = 1.0;
uniform vec4 my_color;
uniform sampler2D my_texture;
| Hint | 描述 |
|---|---|
hint_range(min, max) | 范围提示 |
source_color | 颜色提示 |
hint_albedo | 纹理提示（默认白色） |
hint_normal | 法线纹理提示 |
uniform vec4 hurt_color : source_color;
uniform float hurt_intensity : hint_range(0.0, 1.0) = 0.0;
uniform float progress : hint_range(0.0, 1.0, 0.1) = 0.5;
| 变量 | 描述 | 值 |
|---|---|---|
PI | 圆周率 | 3.14159265359 |
TAU | 2倍圆周率 | 6.28318530718 |
E | 自然常数 e | 2.71828182846 |
| 变量 | 描述 |
|---|---|
TIME | 从游戏开始经过的时间（秒） |
FRAME | 当前帧编号 |
| 变量 | 描述 |
|---|---|
UV | 当前像素的 UV 坐标（0.0 ~ 1.0） |
float abs(float x)
float floor(float x)
float ceil(float x)
float round(float x)
float fract(float x)
float min(float x, float y)
float max(float x, float y)
float clamp(float x, min_val, max_val)
float step(float edge, float x)
float mix(float x, float y, float alpha)
float smoothstep(float edge0, float edge1, float x)
sin(x), cos(x), tan(x)
asin(x), acos(x), atan(x)
float dot(vec2 x, vec2 y)
vec3 cross(vec3 x, vec3 y)
float length(vec2 v)
vec2 normalize(vec2 v)
float distance(vec2 a, vec2 b)
vec2 reflect(vec2 I, vec2 N)
vec3 refract(vec3 I, vec3 N, float eta)
shader_type canvas_item;
uniform vec2 scale = vec2(2.0, 2.0);
uniform vec2 pivot = vec2(0.5, 0.5);
void vertex() {
UV -= pivot;
UV /= scale;
UV += pivot;
}
shader_type canvas_item;
render_mode unshaded;
uniform float angular_speed = 1.0;
uniform vec2 pivot = vec2(0.5, 0.5);
void vertex() {
UV -= pivot;
float rot = TIME * angular_speed;
UV *= mat2(
vec2(sin(rot), -cos(rot)),
vec2(cos(rot), sin(rot))
);
UV += pivot;
}
shader_type canvas_item;
uniform vec2 scroll_speed = vec2(1, 0.0);
void fragment() {
vec2 offset_uv = UV + cos(TIME) * scroll_speed;
COLOR = texture(TEXTURE, offset_uv);
}
shader_type canvas_item;
void fragment() {
vec4 color = texture(TEXTURE, UV);
float gray = dot(color.rgb, vec3(0.299, 0.587, 0.114));
COLOR = vec4(vec3(gray), color.a);
}
shader_type canvas_item;
uniform float brightness = 0.0;
uniform float contrast = 1.0;
uniform float saturation = 1.0;
void fragment() {
vec4 color = texture(TEXTURE, UV);
color.rgb += brightness;
color.rgb = (color.rgb - 0.5) * contrast + 0.5;
float gray = dot(color.rgb, vec3(0.299, 0.587, 0.114));
color.rgb = mix(vec3(gray), color.rgb, saturation);
COLOR = color;
}
float random(float x) {
return fract(sin(x) * 43758.5453);
}
float noise(vec2 st) {
vec2 i = floor(st);
vec2 f = fract(st);
float a = random(i);
float b = random(i + vec2(1.0, 0.0));
float c = random(i + vec2(0.0, 1.0));
float d = random(i + vec2(1.0, 1.0));
vec2 u = f * f * (3.0 - 2.0 * f);
return mix(a, b, u.x) + (c - a) * u.y * (1.0 - u.x) + (d - b) * u.x * u.y;
}
float fbm(vec2 st) {
float value = 0.0;
float amplitude = 0.5;
float frequency = 1.0;
for (int i = 0; i < 6; i++) {
value += amplitude * noise(st * frequency);
frequency *= 2.0;
amplitude *= 0.5;
}
return value;
}
shader_type canvas_item;
void fragment() {
vec2 center = vec2(0.5, 0.5);
float radius = 0.4;
float dist = length(UV - center);
float circle = step(radius, dist);
COLOR = vec4(vec3(circle), 1.0);
}
void fragment() {
float wave = sin(UV.y * 10.0 + TIME * 2.0) * 0.1 + 0.5;
COLOR = vec4(vec3(wave), 1.0);
}
void fragment() {
float stripe = sin(UV.y * 20.0 + TIME * 5.0);
stripe = stripe * 0.5 + 0.5;
COLOR = vec4(vec3(stripe), 1.0);
}
// 错误：多次采样
void fragment() {
float r = texture(TEXTURE, UV).r;
float g = texture(TEXTURE, UV + vec2(0.1, 0.0)).g;
}
// 正确：单次采样
void fragment() {
vec4 tex = texture(TEXTURE, UV);
float r = tex.r;
float g = tex.g;
}
// 避免
if (condition) {
color = a;
} else {
color = b;
}
// 推荐：使用 step 或 mix
color = mix(a, b, step(threshold, value));
Godot 4.x .tscn 场景文件纯文本格式规范与 AI 操作指南 — 文件结构、资源引用、 Transform 变换、属性值格式、信号连接，以及 AI 直接读写 .tscn 文件的操作方法。
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