Чанки: переопределение частей стандартного шейдера

В PlayCanvas шейдеры отвечают за рендеринг 3D-сцен, управляя тем, как объекты отображаются на экране. Однако, в некоторых случаях стандартные шейдеры не могут полностью удовлетворить специфические требования проекта. Для таких ситуаций PlayCanvas предлагает механизм чанков, который позволяет переопределить или расширить поведение стандартных шейдеров, добавляя кастомную логику.

Что такое чанки?

Чанки — это фрагменты шейдеров, которые можно интегрировать в стандартные шейдеры для того, чтобы изменить или добавить их функциональность. Это позволяет более гибко управлять рендерингом без необходимости переписывать весь шейдер.

В PlayCanvas шейдеры имеют несколько стандартных частей: вершинный шейдер (vertex shader), фрагментный шейдер (fragment shader) и другие компоненты, которые отвечают за выполнение различных задач в процессе рендеринга. Однако PlayCanvas предоставляет возможность вставлять чанки в эти стандартные шейдеры, чтобы изменить только нужные части, не затрагивая весь код.

Основные типы чанков

В PlayCanvas существуют различные типы чанков, каждый из которых отвечает за определённую часть рендеринга. Наиболее важные из них:

  1. vertex – чанки, которые встраиваются в вершинный шейдер.
  2. fragment – чанки, которые встраиваются в фрагментный шейдер.
  3. lighting – чанки, которые изменяют расчёты освещения.
  4. shading – чанки, связанные с обработкой освещения и теней.
  5. fog – чанки, связанные с добавлением эффекта тумана.

Каждый из этих типов чанков позволяет воздействовать на конкретный аспект шейдера, предоставляя возможность гибко адаптировать поведение рендеринга под потребности проекта.

Использование чанков в PlayCanvas

Для того чтобы использовать чанк, нужно сначала создать его с помощью специальных методов, а затем указать в шейдере, в какую часть его кода он должен быть вставлен. Рассмотрим пример добавления простого чанка в шейдер.

Пример создания чанка

var MyCustomChank = pc.createShaderFromCode(
    pc.SHADER_TYPE_FRAGMENT, // тип шейдера
    `
    void myCustomFragmentShader() {
        gl_FragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); // просто красный цвет
    }
    `
);

В этом примере создаётся чанк, который будет заменять стандартный фрагментный шейдер. После того как чанк создан, его можно встроить в нужную часть основного шейдера.

Встраивание чанка в основной шейдер

После того как чанк определён, его можно встроить в основной шейдер. Для этого необходимо использовать механизм shader chunks в PlayCanvas.

material.shader = new pc.Shader(device, {
    attributes: {
        aPosition: pc.SEMANTIC_POSITION,
        aNormal: pc.SEMANTIC_NORMAL
    },
    vshader: `
        attribute vec3 aPosition;
        attribute vec3 aNormal;
        void main(void) {
            gl_Position = vec4(aPosition, 1.0);
        }
    `,
    fshader: `
        void main(void) {
            gl_FragColor = vec4(0.0, 1.0, 0.0, 1.0); // стандартный зелёный
        }
    `
});

Затем чанк добавляется в нужное место в шейдере:

material.shader = new pc.Shader(device, {
    attributes: {
        aPosition: pc.SEMANTIC_POSITION,
        aNormal: pc.SEMANTIC_NORMAL
    },
    vshader: `
        attribute vec3 aPosition;
        attribute vec3 aNormal;
        void main(void) {
            gl_Position = vec4(aPosition, 1.0);
        }
    `,
    fshader: `
        #include myCustomFragmentShader // подключение чанка
        void main(void) {
            myCustomFragmentShader(); // вызов функции из чанка
        }
    `
});

Теперь, при рендеринге, фрагментный шейдер будет использовать код, определённый в чанке myCustomFragmentShader.

Совместимость с основными шейдерами

PlayCanvas поддерживает добавление чанков в стандартные шейдеры, что позволяет легко интегрировать пользовательскую логику с базовой функциональностью движка. Например, можно добавить чанки, которые будут изменять поведение материалов, освещённости или даже рендеринга теней, не нарушая всей структуры шейдера.

Для того чтобы интеграция чанков была безошибочной, важно учитывать порядок их подключения. Некоторые чанки могут зависеть от других, и их последовательность в коде должна быть строго определена.

Пример: добавление пользовательского освещения

Можно создать чанк, который будет управлять освещением объектов, например, добавление эффекта блеска.

var myLightingChank = `
    vec3 myLighting(vec3 normal, vec3 lightDir) {
        float diff = max(dot(normal, lightDir), 0.0);
        return vec3(diff, diff, diff);
    }
`;

var material = new pc.Material();
material.shader = new pc.Shader(device, {
    attributes: {
        aPosition: pc.SEMANTIC_POSITION,
        aNormal: pc.SEMANTIC_NORMAL
    },
    vshader: `
        attribute vec3 aPosition;
        attribute vec3 aNormal;
        void main(void) {
            gl_Position = vec4(aPosition, 1.0);
        }
    `,
    fshader: `
        #include myLightingChank
        void main(void) {
            vec3 normal = normalize(vNormal);
            vec3 lightDir = normalize(vec3(1.0, 1.0, 1.0));
            gl_FragColor = vec4(myLighting(normal, lightDir), 1.0);
        }
    `
});

В этом примере чанк myLightingChank добавляет расчёт освещения в фрагментный шейдер, что позволяет динамически адаптировать освещённость объектов.

Важность порядка и зависимости чанков

При работе с чанками важно соблюдать последовательность их подключения. Некоторые чанки могут зависеть от других, и их порядок может влиять на итоговый результат. Например, если чанк, который управляет расчетами освещения, подключён после чанка, который устанавливает материал объекта, то в итоговом изображении могут появиться некорректности.

В случаях, когда необходимо подключить несколько чанков, важно внимательно следить за тем, чтобы не произошло конфликта между ними, особенно если они взаимодействуют с одинаковыми данными или функциями. PlayCanvas позволяет гибко управлять этим процессом, но требует внимательности в организации кода.

Заключение

Использование чанков в PlayCanvas позволяет значительно упростить кастомизацию шейдеров и их оптимизацию. Переопределение отдельных частей шейдера с помощью чанков делает код более гибким и поддерживаемым, обеспечивая возможность создания сложных графических эффектов без необходимости переписывать весь шейдер с нуля.

Оглавление