虚拟材质系统

[cloudwu]

这几天在做游戏 demo 以及 (#199) 时感觉，目前修改可渲染对象的材质是一件非常麻烦的事情。计划在未来做一个好用的系统封装其中麻烦的部分，下面是一些想法：

动机

修改单个 entity 的材质，因为涉及渲染对象的内部数据结构，处于不暴露内部结构的想法，封装了一组 api 去访问 ecs 中的对应数据。即 local imaterial = ecs.require "ant.render|material" 这个 ecs 模块，使用 imaterial.set_property(e, name, data) 进行修改。但我总觉得在 ecs 框架下封装这样的函数味道不对。我希望 ecs 保持更存粹的数据。

修改 prefab 的材质需要遍历 prefab instance 的所有 entity ，挑选出场景对象。这个过程非常繁琐，易出错。这是因为，prefab 是一组 entity 的集合。只有 prefab 的创造者最清楚材质变化意味着什么：例如，把整个 prefab 变成半透明状态到底应该把哪些部件的材质改变一下。

改变材质

每个可渲染对象都有一个材质，在 Wiki:材质 小节有更多介绍。当文中提到改变材质，一般指的是修改材质的 properties ，即着色器的属性。这些属性原本设计目的就是留在运行时修改的。引擎目前不允许渲染对象更换材质对象本身。如有这个需求，通常建议更换整个 entity 。

着色器的属性通常是只写不读的。所以，可以修改材质看成是向渲染层发送了一个指令，最终是在渲染阶段生效。在同一帧中修改同一材质多次，只有最后一次有效。

广义上说，修改一个对象的可见性也属于修改材质。只是因为可见性判断涉及优化（不可见的对象不需要提交渲染），并没有使用着色器的属性开关来完成。

在场景树中，我们往往需要传播材质的修改。比如，修改场景中一个节点的可见性，应该传播到它的子树。

虚拟材质系统

我觉得可以做一个虚拟材质系统解决上面提到的问题。

这个系统是一个独立于 ecs 之外的系统，每创建一个虚拟材质对象，就赋予它一个唯一 id 。而在 ecs 中记录的每个实际材质中记录这个虚拟材质 id 。

虚拟材质可以定义一系列属性，它可以和真实材质保持一致，也可以做一次名字映射。它管理树层次结构，它可以定义自己继承哪些父节点的属性。

向虚拟材质对象设置属性时，系统将其记录下来，并在渲染阶段前传播到子节点。在渲染阶段可以读取当前帧变更的属性值，然后清空状态。即，虚拟材质系统只保存当前帧的属性变更信息，不持久保存属性数据。

和 ECS 结合

1. 在 ECS 中，每个渲染对象都有一个虚拟材质 id ，在构造 entity 阶段自动生成。
2. 需要修改材质时，读出 entity 的虚拟材质 id ，调用虚拟材质模块的 api 修改。注：这个模块不是 ecs 的一部分。
3. 渲染阶段，渲染系统遍历每个可渲染对象时，通过虚拟材质 id 调用虚拟材质模块的 api ，把材质修改同步到真实材质。
4. 重置所有虚拟材质，为下一帧渲染做准备。