Godot 2D光照 - 物体自身阴影遮挡设置

Pamisu

记录一些在Godot中使用2D光照时遇到的问题和解决方法，本篇笔记包含以下内容：

控制物体是否受自身阴影影响的不同设置方法
理解光照相关的图层和各种Mask的作用

在Unity中，用来投射阴影的Shadow Caster 2D组件有一个Self Shadows属性用来控制阴影是否影响物体自身。

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Godot的光照遮挡器LightOccluder2D节点和TileSet里都没有类似的选项，默认都是影响自身。例如下图中方块物体和黑色墙体都被自身投射出的阴影遮挡了。

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关于这个问题官方文档有这样一段说明：

LightOccluder2D 遵循常规的 2D 绘图顺序。这对于 2D 灯光而言非常重要，因为可以用来控制遮挡器是否应该遮挡精灵本身。

如果 LightOccluder2D 节点是精灵的同级节点，并且场景树中的遮挡器被放在精灵的下方，会遮挡住精灵本身。

如果 LightOccluder2D 节点是一个精灵的子节点，如果在 LightOccluder2D 节点中禁用了 Show Behind Parent（显示在父级之后）这个遮挡器将遮挡住精灵本身（该选项默认禁用）。

真的有用吗？以下是在4.4版本中测试的情况，分别是遮挡器位于精灵下方、上方、作为精灵的子节点并启用Show Behind Parent。

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不难发现完全没有效果，就算有用这个方法也没法用于TileSet。

所以这里总结一些比较普遍的解决方法，顺便介绍2D光照中各种Mask的作用与对应关系。前两种方法来自Catlike Coding的教程，不同的方法各有优缺点，在效果细节上也有差别。

方法一设置Cull Mode

可以实现“物体不被自身阴影遮挡，可被其他物体的阴影遮挡”的效果。

将LightOccluder2D节点的Cull Mode属性值设置为ClockWise或CounterClockWise，取决于顶点顺序，可以两个都试一下看哪个有效果。规律是如果顶点按逆时针排列则设置ClockWise，反之CounterClockWise，正好跟顶点顺序反过来。这个设置控制了遮挡形状是从内部还是外部投射阴影。

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如果编辑器中Sprite被遮挡，可以调整Sprite2D和LightOccluder2D在场景树中的顺序，实际运行是没有区别的。

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这样就做到了物体不被自身阴影遮挡，会被其他物体和墙体的阴影遮挡。

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TileSet同样可以这样设置，选择TileMapLayer节点并打开编辑器底部的TileSet面板，按图中步骤操作即可。可以发现TileSet使用了类似的逻辑实现。

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设置后墙体会变得和物体一样，不受自身投射出阴影的影响，会被其他墙体和物体的阴影遮挡。

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但效果并不理想，视觉上墙体应该是一个整体，而实际上每一块墙体都是单独的遮挡器，互相之间会遮挡，导致看起来很奇怪，而且数量较多的情况下对性能也会有影响。

教程里的目标效果是墙体不需要被照亮，即默认被自身阴影遮挡，但如果墙体需要照亮，这样设置满足不了要求，必须将墙体的遮挡器合并，类似这样：

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很可惜目前Godot没有提供直接合并遮挡器的功能，上面是手动创建的，不适合大型复杂场景或者需要动态修改的情况，在这个提案里有提到可以使用2D导航/碰撞烘焙来实现，之后尝试如果可行再来补充。

方法二使用两个光源

可以实现“物体不被自身阴影遮挡，不被其他物体的阴影遮挡，会被墙体的阴影遮挡，墙体被自身阴影遮挡”的效果。

回退方法一中的所有修改，回到初始状态。把场景中的光源复制一份。

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将光源2的Range Item Cull Mask属性改为2，同时把Shadow Item Cull Mask属性也改为2。

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这一步意味着这个光源专门用来照亮Light Mask属性为2的物体，同时只会对Occluder Light Mask属性为2的物体投射出阴影。

这一堆Mask看着有些头痛，总之先按步骤操作，之后会详细介绍每个Mask的作用和它们之间的关系，为什么这样设置就能有效果。

然后将物体Sprite的Light Mask属性设置为2，LightOccluder2D节点保持原样不需要调整。

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这一步让物体的Sprite将只会受到光源2的影响，呈现出的效果是物体不再被自身阴影遮挡，也不会被其他物体的阴影遮挡。

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可以发现此时物体也不会被墙体投射出的阴影遮挡，如果需要则再做一项设置，在墙体TileMapLayer使用的TileSet中，将Rendering -> Occlusion Layers下墙体Tile使用的遮挡图层的Light Mask改为1与2同时点亮。

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这一步让墙体在接受到光源1、光源2的光照时都投射出阴影，通过光源2投射出的阴影将会覆盖在物体上。

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这种方法缺点很明显，需要双倍数量的光源，对性能有影响，适合低分辨率的像素游戏和光源较少的情况。

如果只需要控制物体阴影自身遮挡，对物体和墙体之间的阴影遮挡没有要求，又不想使用两个光源，这种情况可以通过设置Mask来实现。

理解各种Mask的作用

官方文档中有时将Mask翻译为“遮罩”，有时不翻译。个人觉得“掩码”更贴切一些，类似计算机网络里的“子网掩码（Subnet Mask）”，都是用来做位运算。

2D节点和UI控件节点都继承自CanvasItem节点，在CanvasItem中有Light Mask和Visibility Layer两个属性。

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它们对应项目设置里2D Render的图层，共有20个，对应Mask中的20位。

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是否渲染：Visibility Layer 与 Canvas Cull Mask

Visibility Layer决定了物体位于哪个/哪些渲染图层，在视口Viewport中有一个与之对应的属性Canvas Cull Mask，用来控制这个视口渲染哪些图层，默认全部点亮，即渲染所有图层。

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在运行时我们的场景会被放在一个名为root的窗口Window节点下，而Window正是继承自Viewport，也就是说默认有一个渲染所有图层的视口。

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例如物体A的Visibility Layer点亮图层1，物体B的Visibility Layer点亮图层2、3、5，视口的Canvas Cull Mask点亮图层3、6。

用视口的Canvas Cull Mask值分别与物体的Visibility Layer做与运算，结果不为0时表示需要渲染：

物体A是否渲染 = 0000 0000 0000 0000 0001 & 0000 0000 0000 0010 0100 = 0000 0000 0000 0000 0000 = 不渲染

物体B是否渲染 = 0000 0000 0000 0001 0110 & 0000 0000 0000 0010 0100 = 0000 0000 0000 0000 0100 = 渲染

注意物体是否渲染还会受到其父物体的影响，如果父物体不渲染，子物体也不会渲染，但可以勾选CanvasItem的Top Level属性来取消这个限制。

Godot原生支持多窗口，有基于这个特性开发独特玩法的游戏，例如《Windowkill》，这点是Unity做不到的。

是否计算光照：Light Mask 与 Range Item Cull Mask

类似地，CanvasItem中的Light Mask属性用来设置物体属于哪个/哪些光照图层，在2D光源Light2D中的Range组下有一个Item Cull Mask与之对应，用来控制这个光源在哪些图层上计算光照。

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例如物体A、B都在光源范围内，物体A的Light Mask点亮图层1，物体B的Light Mask点亮图层2、3、5，光源的Range Item Cull Mask点亮图层3、6，那么只有物体B会被照亮。

是否计算阴影：Occluder Light Mask 与 Light Mask 与 Shadow Item Cull Mask

阴影有一些不同，它有三个属性参与控制，其实也很好理解，因为有投射出阴影的物体和接收阴影的物体，加上光源就是三个。

对于投射阴影的物体，LightOccluder2D的Occluder Light Mask属性用来设置遮挡器属于哪个/哪些阴影图层；TileSet则是Rendering -> Occlusion Layers里图层项的Light Mask属性。

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对于接收阴影的物体，还是CanvasItem中的Light Mask属性，也就是说它既决定了物体的光照图层，也决定了阴影图层。

在2D光源Light2D中的Shadow组下的Item Cull Mask与它们对应，用来控制这个光源在哪些图层上计算阴影。

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例如物体A的Light Mask为1，物体B的Light Mask为2，遮挡器的Occluder Light Mask为3，光源的Range Item Cull Mask为1、2，Shadow Item Cull Mask为1、3，那么物体A、B会被照亮，遮挡器投射出的阴影会影响物体A，不影响物体B。

方法三划分图层

可以实现“单独控制某个图层的物体是否被同图层物体的阴影遮挡”的效果，但对于不同图层物体之间的阴影遮挡不好控制。

将场景中的物体和遮挡器划分到不同的图层，例如地板、墙体、墙体遮挡器、物体、物体遮挡器，可以在项目设置中给图层命名。

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接着将各个物体的Light Mask属性都设置到对应的图层，遮挡器的Occluder Light Mask也一样。

假设要实现物体和墙体都不被自身阴影遮挡，那么地板、墙体、物体图层都可以被照亮，即光源的Range Item Cull Mask点亮1、2、4图层；地板需要接收阴影，墙体、物体不需要接收阴影，墙体遮挡器、物体遮挡器需要投射阴影，即光源的Shadow Item Cull Mask点亮1、3、5图层。

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