Godot着色器中如何确定灯光相对于TileMap瓦片的位置？

我给TileMap里的特定瓦片材质分配了Godot CanvasItem着色器，需要在着色器里获取灯光相对于瓦片底部的位置。目前我通过以下代码计算瓦片右下角坐标：

varying vec2 bottom_right_corner;

void vertex() {
    vec2 world_vertex_position = (MODEL_MATRIX * vec4(VERTEX, 0.0, 1.0)).xy;
    bottom_right_corner = floor(world_vertex_position / 32.0 + 1.0) * 32.0;
}

void light() {
    // How to compare bottom_right_corner.y with LIGHT_POSITION.y ?
}

我认为需要对坐标进行变换才能与LIGHT_POSITION做比较，但不确定具体变换方式，请问该如何实现这种比较？

在Godot的CanvasItem着色器中，LIGHT_POSITION和你计算的bottom_right_corner处于不同坐标空间，必须统一到同一空间才能直接对比。

坐标空间差异说明 #

• bottom_right_corner是通过MODEL_MATRIX转换得到的世界空间坐标。
• LIGHT_POSITION在light()函数中默认是裁剪空间坐标，需要转换为世界空间才能和瓦片坐标匹配。

实现方案一：将灯光位置转世界空间 #

在顶点着色器中计算逆投影视图模型矩阵，传递到光函数中完成坐标转换：

varying vec2 bottom_right_corner;
varying mat4 inv_projection_view_model;

void vertex() {
    vec2 world_vertex_position = (MODEL_MATRIX * vec4(VERTEX, 0.0, 1.0)).xy;
    bottom_right_corner = floor(world_vertex_position / 32.0 + 1.0) * 32.0;
    
    // 计算逆矩阵，用于裁剪空间到世界空间的转换
    inv_projection_view_model = inverse(PROJECTION_MATRIX * VIEW_MATRIX * MODEL_MATRIX);
}

void light() {
    // 将裁剪空间的灯光位置转换为世界空间
    vec4 light_world_pos = inv_projection_view_model * vec4(LIGHT_POSITION, 0.0, 1.0);
    vec2 light_world_xy = light_world_pos.xy;
    
    // 现在可以直接对比y坐标
    float relative_y = bottom_right_corner.y - light_world_xy.y;
    // 根据relative_y的值实现灯光相对位置的逻辑，比如判断灯光是否在瓦片底部上方/下方
}

实现方案二：将瓦片坐标转裁剪空间 #

如果不需要世界空间坐标，也可以把瓦片右下角坐标转换到裁剪空间，直接和LIGHT_POSITION对比：

varying vec2 bottom_right_corner_clip;

void vertex() {
    vec2 world_vertex_position = (MODEL_MATRIX * vec4(VERTEX, 0.0, 1.0)).xy;
    vec2 bottom_right_corner_world = floor(world_vertex_position / 32.0 + 1.0) * 32.0;
    
    // 转换为裁剪空间坐标
    bottom_right_corner_clip = (PROJECTION_MATRIX * VIEW_MATRIX * vec4(bottom_right_corner_world, 0.0, 1.0)).xy;
}

void light() {
    // 直接对比裁剪空间的y坐标
    float relative_y = bottom_right_corner_clip.y - LIGHT_POSITION.y;
}

注意事项 #

• 确认代码中的瓦片尺寸32.0和TileMap的瓦片大小完全一致，避免坐标计算误差。
• 若使用Godot 4.x，矩阵变量名有所调整：PROJECTION_MATRIX改为PROJECTION，VIEW_MATRIX改为VIEW，需对应修改代码。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Antoine Aubry