Godot Rendering System
Overview
Godot 4 提供三个渲染器，分别针对桌面高端、移动/桌面轻量、低端/网页场景。基于 Vulkan API，同时支持 Direct3D 12 和 Metal 后端。
Three Renderers
| Renderer | Target | Default | API | Backend |
|---|---|---|---|---|
| Forward+ | Desktop (most advanced) | Desktop | Vulkan, D3D12, Metal | RenderingDevice |
| Mobile | Mobile/Desktop (fewer features, faster) | Mobile | Vulkan, D3D12, Metal | RenderingDevice |
| Compatibility | Low-end / Web | Web | OpenGL | — |
Forward+ Renderer
- 基于的 Vulkan RenderingDevice 后端
- 支持高级特性：SSR, SSAO, SDFGI, Volumetric Fog, Volumetric Lighting
- 适合 AAA-level 的主机和 PC 游戏
Mobile Renderer
- 相同的 RenderingDevice 后端，但禁用了部分高费用特性
- 更低的 GPU 滤镜要求
- 适合移动设备和中低端桌面
Compatibility Renderer
- 基于 OpenGL，支持最广的硬件范围
- Web 平台默认使用
- 缺亏高纣特性，但兼容性最好
Backend Evolution
- Godot 4.0: Vulkan 默认
- Godot 4.6: Windows 默认切换为 Direct3D 12（因 Vulkan 驱动问题）
Shader System
Godot 使用简化的 GLSL 着色器语言，引擎自动处理底层初始化。
Shader Types
shader_type spatial— 3D 渲染shader_type canvas_item— 2D 渲染shader_type particles— 粒子系统shader_type sky— 天空盒shader_type fog— 体积雾
Processor Functions
| Function | Scope | Description |
|---|---|---|
vertex() |
每个顶点 | 修改顶点位置、传递 varyings |
fragment() |
每个像素 | 设置材质属性（ROUGHNESS, RIM, TRANSMISSION） |
light() |
每个像素 × 每个光源 | 逐光源处理 |
start() |
每个粒子 × 1 次 | 粒子初始化 |
process() |
每个粒子 × 每帧 | 粒子更新 |
sky() |
天空盒像素 | 天空渲染 |
fog() |
Froxel 体积雾 | 体积雾渲染 |
Conditional Compilation
Godot 检测是否写入了某个 built-in（如 RIM）。如果未使用，对应的计算代码在编译时被完全剥离，无费用计算。
Visual Shader
- 节点图形化 Shader 编写界面
- 无需书写代码，拖拽连接
- 支持自定义节点和 GLSL 原生代码插入
Compute Shaders
- 完全自定义 GLSL Compute Shader
- 通过
RenderingDeviceAPI 提交计算任务 - 适合 GPU 并行计算（粒子仿真、声场图、数据处理）
2D Rendering Features
- 专用 2D 渲染管线（非 3D 投影，像素级精度）
- Polygon2D, Line2D 绘制
- AnimatedSprite2D 帮助类
- 视差层（Parallax layers）
- 伪 3D 支持（Pseudo-3D）
- 2D 光照：法线/镜面高光贴图、软/硬阴影、SDF 全局照明
- 字体渲染：TTF/OTF/WOFF1/WOFF2/MSDF/颜色字体/可变字体
- GPU 和 CPU 粒子系统
- 可选 2D HDR 渲染
3D Rendering Features
- Forward+ 正向渲染
- 各种后处理效果（环境光照、光照探测、HDR 生成、光晕、SSAO、SSR、体积雾）
- PBR 工作流
- GLTF 导入
- 3D 粒子系统
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