材质系统总览

• v3.0 材质升级指南

材质系统控制着每个模型最终的着色流程与顺序，在引擎内相关类间结构如下：

EffectAsset 是由用户书写的着色流程描述文件，详细结构及书写指南可以参考 。
这里主要介绍引擎读取 EffectAsset 资源的流程：
在编辑器导入 EffectAsset 时，会对用户书写的内容做一次预处理，替换 GL 字符串为管线内常量，提取 shader 信息，转换 shader 版本等。

以 为例，编译输出的 EffectAsset 结构大致如下：

这里的信息量不小，但大多数时候这些细节都不需要普通开发者关心，重要的是：

• 对任意目标平台，所有着色必要的基础信息全部都在这里提前准备好，以保证跨平台和最高的运行效率。
• 同时在最后构建时会针对当前平台剔除所有冗余的信息，以保证最好的空间利用率。

Material 资源可以看成是 EffectAsset 在场景中的资源实例，它本身的可配置参数包括：

• effectAsset 或 effectName：effect 资源引用，指定使用哪个 EffectAsset 所描述的流程进行渲染。（必备）
• technique：指定使用 EffectAsset 中的第几个 technique，默认为第 0 个。
• defines：宏定义列表，指定开启哪些宏定义，默认全部关闭。
• states：管线状态重载列表，指定对渲染管线状态（深度模板透明混合等）有哪些重载，默认与 effect 声明一致。

代码示例：

mat.initialize({
  effectName: 'pipeline/skybox',
  defines: {
    USE_RGBE_CUBEMAP: true
  }
});

根据所使用 EffectAsset 的信息，可以进一步设置每个 Pass 的 uniform 等参数。

mat.setProperty('cubeMap', someCubeMap);
console.log(mat.getProperty('cubeMap') === someCubeMap); // true

这些属性都是在材质资源对象本身内部生效，并不涉及场景。

要将 Material 应用到特定的模型上，需要将其挂载到一个 上，所有需要设定材质的 Component（MeshRenderer、SkinnedMeshRenderer 等）都继承自它。

根据子模型的数量，Renderable 也可以引用多个 Material 资源：

comp.setMaterial(mat, 1); // 赋给第二个 submodel

同一个 Material 也可挂载到任意多个 Renderable 上，一般在编辑器中通过拖拽的方式即可自动赋值。

const comp2 = someNode2.getComponent(MeshRenderer);
comp2.material = mat; // the same material above

而当场景中某个模型的 Material 需要自定义一些属性时，会在从 Renderable 获取 Material 时自动做拷贝实例化，创建对应的 MaterialInstance，从而实现独立的定制。

Material 与 MaterialInstance 的最大区别在于，MaterialInstance 从一开始就永久地挂载在唯一的 Renderable 上，且只会对这个模型生效，而 Material 则无此限制。

mat2.recompileShaders({
  USE_EMISSIVE: true
mat2.overridePipelineStates({
  rasterizerState: {
    cullMode: GFXCullMode.NONE
});

每帧动态更新 uniform 值是非常常见的需求，在类似这种需要更高效接口的情况下，可以手动调用对应 pass 的接口：

// 初始化时保存以下变量
const pass = mat2.passes[0];
const hColor = pass.getHandle('albedo');
const color = new Color('#dadada');
// 每帧更新时：
color.a = Math.sin(director.getTotalFrames() * 0.01) * 127 + 127;
pass.setUniform(hColor, color);

除此之外的其他任何修改（effect 或 technique 的变化等）都需要重新创建 Material 并赋值给目标 RenderableComponent。

编辑器内置了几种常见类型的材质，包括无光照的 unlit、基于物理光照的 standard、skybox、粒子、sprite 等。

作为参考，下图是 材质各着色参数的组装流程：

以下是对应参数和宏定义的完整列表：

相对应的，还有控制这些参数的宏定义：