9. 2.5D材质与着色器

EVOCOSMOS2026/4/14大约 8 分钟

9. 2.5D材质与着色器

材质是什么？

想象你做了一个泥塑小人，光秃秃的泥土颜色看起来很单调。这时候你给它涂上颜色、贴上花纹、刷上光泽——这个"装扮"的过程，就是给模型添加材质。

在 Godot 里，材质（Material） 就是决定一个物体"看起来是什么样子"的配方。它告诉渲染引擎：这个物体是金属的还是木头的？表面光滑还是粗糙？会不会反光？

没有材质的模型就像没穿衣服的人体模型——形状有了，但没有质感。

Godot 中的材质类型

Godot 4 提供了几种主要的材质类型，各有用途：

1. StandardMaterial3D（标准材质）

这是最常用的材质，适合大多数情况。就像一个"万能调色盘"，你可以调节颜色、光泽、透明度等各种参数，不需要写任何代码。

适合： 普通物体、角色、道具

2. ORM 材质（ORMMaterial3D）

ORM 是三个单词的缩写：

Occlusion（遮蔽）：哪些地方被遮住了光
Roughness（粗糙度）：表面有多粗糙
Metallic（金属度）：是否像金属一样反光

这种材质把三张贴图合并成一张，节省内存，适合追求性能的项目。

3. ShaderMaterial（着色器材质）

这是最灵活的材质，允许你用代码完全自定义渲染效果。就像从"买现成衣服"变成"自己设计裁缝"——可以做出任何效果，但需要学习着色器语言。

2.5D 常用材质风格

2.5D 游戏有几种经典的视觉风格，每种风格对材质的要求不同：

低多边形风格（Low Poly）

低多边形风格的特点是面数少、颜色纯、没有复杂光影。就像折纸艺术——简单但有独特美感。

材质设置：

关闭法线贴图
使用纯色 Albedo（颜色贴图）
将 Roughness（粗糙度）调高（接近 1.0）
Metallic（金属度）设为 0

在 Godot 编辑器中：

选中 MeshInstance3D 节点
在 Inspector 面板找到 Material
新建 StandardMaterial3D
设置 Albedo Color 为你想要的颜色
将 Roughness 调到 0.9 以上

卡通风格（Toon/Cel Shading）

卡通风格模仿手绘动漫的感觉：颜色分成明显的色阶（不是渐变），加上黑色轮廓线。就像《塞尔达传说：风之杖》那种感觉。

实现方式：

使用 ShaderMaterial 自定义光照计算
将光照分成 2-3 个色阶（亮面/暗面/中间）
添加轮廓线（后面会有示例）

像素风格（Pixel Art）

像素风格在 2.5D 中很特别：3D 场景 + 像素贴图。关键是让贴图保持像素感，不要被模糊处理。

材质设置：

导入贴图时，将 Filter 设为 Nearest（最近邻过滤）
这样像素边缘保持清晰，不会被模糊

在 Godot 中设置像素贴图：

在 FileSystem 面板找到贴图文件
点击贴图，在 Import 面板
将 Filter 改为 Nearest
点击 Reimport

贴图类型详解

贴图就是"图片"，不同类型的贴图负责描述物体外观的不同方面：

Albedo（反照率/颜色贴图）

这是最基础的贴图，就是物体的"底色"。就像给人画像时先画皮肤颜色。

Normal Map（法线贴图）

法线贴图是一张蓝紫色的图片，它不改变模型的实际形状，但能让光照产生凹凸感的错觉。就像在平整的墙上画出砖块纹理的阴影——看起来有立体感，但实际上是平的。

2.5D 中的使用建议： 低多边形风格通常不用法线贴图；写实风格可以用来增加细节。

Roughness（粗糙度贴图）

控制表面的光滑程度：

值接近 0 = 非常光滑（像镜子）
值接近 1 = 非常粗糙（像砂纸）

Emission（自发光贴图）

让物体自己发光，不依赖场景中的灯光。适合做霓虹灯、魔法效果、UI 元素。

ShaderMaterial 入门

着色器是什么？

着色器（Shader）是运行在显卡上的小程序，专门负责计算每个像素的颜色。

用一个比喻：普通材质就像"预设菜单"，你只能选已有的菜；着色器就像"自己下厨"，可以做任何菜，但需要知道怎么做。

Godot 使用自己的着色器语言 GLSL 风格，语法类似 C 语言。

着色器的基本结构

shader_type spatial;  // 声明这是3D着色器

void vertex() {
    // 在这里修改顶点位置
}

void fragment() {
    // 在这里计算像素颜色
    ALBEDO = vec3(1.0, 0.0, 0.0);  // 红色
}

实用 2.5D 着色器示例

示例1：卡通轮廓线着色器

这个着色器给物体添加黑色轮廓线，实现卡通效果：

// outline_shader.gdshader
shader_type spatial;
render_mode unshaded, cull_front;

uniform float outline_width : hint_range(0.0, 0.1) = 0.02;
uniform vec4 outline_color : source_color = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);

void vertex() {
    // 沿法线方向膨胀顶点，形成轮廓
    VERTEX += NORMAL * outline_width;
}

void fragment() {
    ALBEDO = outline_color.rgb;
}

使用方法：

在 res://shaders/ 目录新建文件 outline.gdshader
粘贴上面的代码
给角色模型添加一个额外的 MeshInstance3D（复制一份）
将这个复制体的材质设为 ShaderMaterial，使用这个着色器
调整 outline_width 参数控制轮廓粗细

示例2：像素化后处理着色器

这个着色器让整个画面产生像素化效果：

// pixelate_shader.gdshader
shader_type canvas_item;

uniform int pixel_size : hint_range(1, 32) = 4;

void fragment() {
    vec2 uv = SCREEN_UV;
    vec2 screen_size = vec2(textureSize(SCREEN_TEXTURE, 0));

    // 将UV坐标对齐到像素格子
    float px = float(pixel_size) / screen_size.x;
    float py = float(pixel_size) / screen_size.y;
    uv = floor(uv / vec2(px, py)) * vec2(px, py);

    COLOR = texture(SCREEN_TEXTURE, uv);
}

使用方法：

在场景中添加 CanvasLayer 节点
在 CanvasLayer 下添加 ColorRect 节点，设置为全屏
给 ColorRect 添加 ShaderMaterial，使用这个着色器

用代码动态修改材质

有时候我们需要在游戏运行时改变物体的颜色或材质，比如角色受伤变红、拾取道具发光等。

using Godot;

public partial class MaterialController : Node3D
{
    [Export] private MeshInstance3D _meshInstance;

    // 原始颜色
    private Color _originalColor = Colors.White;

    public override void _Ready()
    {
        // 重要：必须先复制材质，否则会影响所有使用同一材质的物体
        var material = _meshInstance.GetActiveMaterial(0) as StandardMaterial3D;
        if (material != null)
        {
            // 创建材质的独立副本
            _meshInstance.SetSurfaceOverrideMaterial(0, (StandardMaterial3D)material.Duplicate());
            _originalColor = material.AlbedoColor;
        }
    }

    // 切换到受伤颜色（红色）
    public void SetHurtColor()
    {
        var material = _meshInstance.GetSurfaceOverrideMaterial(0) as StandardMaterial3D;
        if (material != null)
        {
            material.AlbedoColor = new Color(1.0f, 0.2f, 0.2f); // 红色
        }
    }

    // 恢复原始颜色
    public void ResetColor()
    {
        var material = _meshInstance.GetSurfaceOverrideMaterial(0) as StandardMaterial3D;
        if (material != null)
        {
            material.AlbedoColor = _originalColor;
        }
    }

    // 设置自发光（发光效果）
    public void SetGlowing(bool enabled, Color glowColor = default)
    {
        var material = _meshInstance.GetSurfaceOverrideMaterial(0) as StandardMaterial3D;
        if (material != null)
        {
            material.EmissionEnabled = enabled;
            if (enabled)
            {
                material.Emission = glowColor == default ? Colors.Yellow : glowColor;
                material.EmissionEnergyMultiplier = 2.0f;
            }
        }
    }

    // 切换整个材质（比如切换到透明材质）
    public void SwitchToTransparent()
    {
        var newMaterial = new StandardMaterial3D();
        newMaterial.Transparency = BaseMaterial3D.TransparencyEnum.Alpha;
        newMaterial.AlbedoColor = new Color(1, 1, 1, 0.5f); // 半透明白色
        _meshInstance.SetSurfaceOverrideMaterial(0, newMaterial);
    }
}

GDScript

extends Node3D

@export var mesh_instance: MeshInstance3D

# 原始颜色
var _original_color: Color = Color.WHITE

func _ready() -> void:
    # 重要：必须先复制材质，否则会影响所有使用同一材质的物体
    var material = mesh_instance.get_active_material(0) as StandardMaterial3D
    if material:
        # 创建材质的独立副本
        mesh_instance.set_surface_override_material(0, material.duplicate())
        _original_color = material.albedo_color

# 切换到受伤颜色（红色）
func set_hurt_color() -> void:
    var material = mesh_instance.get_surface_override_material(0) as StandardMaterial3D
    if material:
        material.albedo_color = Color(1.0, 0.2, 0.2)  # 红色

# 恢复原始颜色
func reset_color() -> void:
    var material = mesh_instance.get_surface_override_material(0) as StandardMaterial3D
    if material:
        material.albedo_color = _original_color

# 设置自发光（发光效果）
func set_glowing(enabled: bool, glow_color: Color = Color.YELLOW) -> void:
    var material = mesh_instance.get_surface_override_material(0) as StandardMaterial3D
    if material:
        material.emission_enabled = enabled
        if enabled:
            material.emission = glow_color
            material.emission_energy_multiplier = 2.0

# 切换整个材质（比如切换到透明材质）
func switch_to_transparent() -> void:
    var new_material = StandardMaterial3D.new()
    new_material.transparency = BaseMaterial3D.TRANSPARENCY_ALPHA
    new_material.albedo_color = Color(1, 1, 1, 0.5)  # 半透明白色
    mesh_instance.set_surface_override_material(0, new_material)