天空材质

Author: Charley

天空材质是LayaAir引擎中专门用于天空渲染的材质类型。引擎提供了三种天空材质：天空盒材质（SkyBoxMaterial）、全景天空材质（SkyPanoramicMaterial）和程序化天空材质（SkyProceduralMaterial），分别对应不同的天空实现方案。本篇文档将统一介绍这三种天空材质的通用属性和各自特有属性。

一、天空材质概述

1.1 天空渲染基础

在3D场景中，天空通常由一个特殊的网格和对应的天空材质组成。LayaAir引擎提供了两种天空网格：

天空盒（SkyBox）：立方体网格，使用立方体映射方式；
天空穹（SkyDome）：球形网格，使用球面映射方式，可展现更真实的曲面天空效果，但顶点更多、性能消耗略大。

天空材质决定了天空的视觉表现形式，不同的天空材质类型需要不同的纹理输入。

1.2 三种天空材质

材质类型	类名	纹理要求	适用网格	说明
天空盒材质	`SkyBoxMaterial`	立方体纹理（TextureCube）	天空盒/天空穹	使用6面立方体贴图
全景天空材质	`SkyPanoramicMaterial`	2D全景纹理（Texture2D）	天空盒/天空穹	使用一张全景图片
程序化天空材质	`SkyProceduralMaterial`	无需纹理	仅天空穹	通过参数程序化生成

1.3 通用属性

三种天空材质共享以下通用属性：

属性	类型	说明
`exposure`	number	曝光强度，控制天空的整体亮度
`tintColor`	Color	颜色色调，对天空整体施加颜色滤镜
`rotation`	number	旋转角度，绕Y轴旋转天空

注意：SkyProceduralMaterial 没有 tintColor 和 rotation 属性，但提供了专有的天空颜色和地面颜色属性。

二、天空盒材质（SkyBoxMaterial）

天空盒材质使用一张立方体纹理（TextureCube，由6张无缝纹理组合而成）来渲染天空。这是最经典的天空渲染方式。

2.1 属性详解

属性	类型	说明
`textureCube`	TextureCube	天空盒纹理，由前、后、左、右、上、下6张贴图组成
`exposure`	number	曝光强度
`tintColor`	Color	颜色色调
`rotation`	number	旋转角度

（图2-1）

2.2 立方体纹理

天空盒材质的核心是立方体纹理（TextureCube），它由6张图片拼接而成，分别对应立方体的6个面。在IDE中，可以通过创建立方体贴图（CubeMap）资源来制作。

（图2-2）

2.3 代码示例

// 创建天空盒材质
let skyBoxMat = new Laya.SkyBoxMaterial();

// 设置曝光和颜色
skyBoxMat.exposure = 1.0;
skyBoxMat.tintColor = new Laya.Color(1, 1, 1, 1);
skyBoxMat.rotation = 0;

// 加载立方体纹理
Laya.loader.load("res/sky/skyBox.ltcb").then((texCube: Laya.TextureCube) => {
    skyBoxMat.textureCube = texCube;
});

// 设置到场景的天空渲染器
let skyRenderer = scene3D.skyRenderer;
skyRenderer.material = skyBoxMat;
skyRenderer.mesh = Laya.SkyBox.instance;

三、全景天空材质（SkyPanoramicMaterial）

全景天空材质使用一张2D全景图片（通常是等距柱状投影的HDR或普通图片）来渲染天空。相比天空盒材质只需一张图片即可，资源管理更加便捷。

3.1 属性详解

属性	类型	说明
`panoramicTexture`	Texture2D	全景天空纹理（等距柱状投影格式）
`exposure`	number	曝光强度
`tintColor`	Color	颜色色调
`rotation`	number	旋转角度

3.2 全景纹理

全景天空纹理是一张将360度全景视图展开为矩形的2D图片。推荐使用HDR格式的全景图以获得更好的光照效果。（图3-2)

3.3 代码示例

// 创建全景天空材质
let skyPanoMat = new Laya.SkyPanoramicMaterial();

// 设置曝光和颜色
skyPanoMat.exposure = 1.2;
skyPanoMat.tintColor = new Laya.Color(1, 1, 1, 1);
skyPanoMat.rotation = 45;

// 加载全景纹理
Laya.loader.load("res/sky/panoramic.hdr").then((tex: Laya.Texture2D) => {
    skyPanoMat.panoramicTexture = tex;
});

// 设置到场景天空渲染器
let skyRenderer = scene3D.skyRenderer;
skyRenderer.material = skyPanoMat;
skyRenderer.mesh = Laya.SkyDome.instance;

四、程序化天空材质（SkyProceduralMaterial）

程序化天空材质不需要任何纹理，完全通过程序参数生成天空效果。它可以模拟真实的大气散射、太阳光照等自然天空现象。

注意：程序化天空材质只能使用球形网格（SkyDome），因为它依赖精细的顶点信息进行顶点着色。

4.1 属性详解

属性	类型	范围	说明
`sunDisk`	number	0/1/2	太阳状态：无(0)、精简(1)、高质量(2)
`sunSize`	number	0~1	太阳尺寸
`sunSizeConvergence`	number	0~20	太阳尺寸收缩
`atmosphereThickness`	number	0~5	大气厚度
`skyTint`	Color	—	天空颜色
`groundTint`	Color	—	地面颜色
`exposure`	number	0~8	曝光强度

4.2 太阳状态（sunDisk）

sunDisk 属性控制太阳的渲染质量：

值	常量	说明
0	`SUN_NODE`	不显示太阳
1	`SUN_SIMPLE`	简化太阳，性能较好
2	`SUN_HIGH_QUALITY`	高质量太阳，效果最佳

（图4-1）

4.3 大气厚度（atmosphereThickness）

atmosphereThickness 属性模拟大气层的厚度。值越大，天空颜色越偏向暖色调（日落效果）；值较小时，天空呈现清澈的蓝色。

（图4-2）

4.4 代码示例

// 创建程序化天空材质
let skyProMat = new Laya.SkyProceduralMaterial();

// 设置太阳为高质量模式
skyProMat.sunDisk = Laya.SkyProceduralMaterial.SUN_HIGH_QUALITY;
skyProMat.sunSize = 0.04;
skyProMat.sunSizeConvergence = 5;

// 设置大气参数
skyProMat.atmosphereThickness = 1.0;
skyProMat.skyTint = new Laya.Color(0.5, 0.5, 0.5, 1);
skyProMat.groundTint = new Laya.Color(0.369, 0.349, 0.341, 1);
skyProMat.exposure = 1.3;

// 设置到场景天空渲染器（必须使用SkyDome）
let skyRenderer = scene3D.skyRenderer;
skyRenderer.material = skyProMat;
skyRenderer.mesh = Laya.SkyDome.instance;

五、选择建议

需求	推荐材质	理由
使用现有天空贴图资源	天空盒材质	经典方案，兼容性好
使用全景照片作天空	全景天空材质	只需一张图片
动态天空效果（日出日落）	程序化天空材质	可实时调节参数
最低资源占用	程序化天空材质	不需要纹理资源
追求真实照片级天空	全景天空材质	HDR全景图效果最真实

六、注意事项

程序化天空的网格限制：SkyProceduralMaterial 只能与 SkyDome（球形天空网格）配合使用，不能使用 SkyBox（立方体天空网格）。
天空盒贴图缝合：使用天空盒材质时，6张贴图需要严格无缝拼接，否则会在立方体边缘出现接缝。
HDR支持：全景天空材质支持HDR纹理，使用HDR全景图可以获得更好的动态范围和光照效果。
曝光控制：exposure 属性对三种天空材质都很重要，合理设置曝光值可以让天空与场景中的其他物体亮度协调一致。
默认材质：SkyBoxMaterial 与 SkyProceduralMaterial 提供了 defaultMaterial 静态属性，该默认材质仅供引擎内部使用，不应修改。SkyPanoramicMaterial 没有该静态属性，需要自行实例化。