製作樹木

這是一個簡短教學，介紹如何從零開始製作樹木及其他類型的植被。

本教學不著重於建模技巧（相關教學已有許多），而是說明如何讓它們在 Godot 中呈現得更好看。

從一棵樹開始

我從 SketchFab 下載了這棵樹：

https://sketchfab.com/models/ea5e6ed7f9d6445ba69589d503e8cebf

並在 Blender 中開啟。

以頂點色進行繪製

首先，你可以利用頂點色來標示樹在有風時各部位的擺動程度。只需用你慣用的 3D 建模軟體的頂點著色工具，繪製類似下圖的效果：

這個效果有點誇張，但重點在於顏色表示每個部位受到擺動影響的程度。以下比例尺可以更清楚地說明：

為葉片編寫自訂著色器

以下是一個葉片著色器的範例：

shader_type spatial;
render_mode depth_prepass_alpha, cull_disabled, world_vertex_coords;

這是一個空間著色器。沒有啟用正反面剔除（因此葉片可從兩側看到），並且使用了 alpha 預通道，這樣利用透明度時會減少深度偽影（且葉片能投射陰影）。最後，建議擺動效果使用世界座標，這樣樹木就算被複製、移動等，依然能與其他樹協同運作。

uniform sampler2D texture_albedo : source_color;
uniform vec4 transmission : source_color;

這裡會讀取材質貼圖及透射色，用來給葉片添加背光效果，模擬次表面散射。

uniform float sway_speed = 1.0;
uniform float sway_strength = 0.05;
uniform float sway_phase_len = 8.0;

void vertex() {
    float strength = COLOR.r * sway_strength;
    VERTEX.x += sin(VERTEX.x * sway_phase_len * 1.123 + TIME * sway_speed) * strength;
    VERTEX.y += sin(VERTEX.y * sway_phase_len + TIME * sway_speed * 1.12412) * strength;
    VERTEX.z += sin(VERTEX.z * sway_phase_len * 0.9123 + TIME * sway_speed * 1.3123) * strength;
}

這段程式碼實現葉片擺動。它很基礎（僅以正弦波乘上時間與軸向位置，但效果不錯）。注意強度會乘以頂點色。每個軸向都用一個接近 1.0 的不同倍率，避免軸向同步擺動。

最後，剩下的就是片段著色器：

void fragment() {
    vec4 albedo_tex = texture(texture_albedo, UV);
    ALBEDO = albedo_tex.rgb;
    ALPHA = albedo_tex.a;
    METALLIC = 0.0;
    ROUGHNESS = 1.0;
    SSS_TRANSMITTANCE_COLOR = transmission.rgba;
}

大致上就這樣了。

樹幹的著色器也很類似，只是它不會寫入 alpha 通道（因此不需 alpha 預通道），也不需要透射效果。這兩個著色器都可以加上法線貼圖、AO 及其他貼圖來進一步強化。

改良著色器

還有更多關於這方面的資源可以參考。既然你已經掌握基礎，建議閱讀 GPU Gems3 裡說明 Crysis 如何實現此效果的章節（主要聚焦於擺動程式碼，因為書中其他技術多已過時）：

https://developer.nvidia.com/gpugems/GPUGems3/gpugems3_ch16.html