如何在 Minecraft 中加入元素视野效果（三）

八、扫描

本章为较难部分，如果不想了解相关原理，可以直接跳到最后查看代码，这取决于你自己。

我们知道，在原神的元素视野开启时，除了画面色彩会发生变化，还有一条亮色带从玩家的位置出现，产生一种正在探测周围的效果。

为此我们可以简单实现一个由近到远的光亮带，但比较遗憾的是，Minecraft 并没有将光影加载到现在的时间发送至着色器，我们无法实现一个从开启光影时立即从玩家脚下开始的光带。

幸运的是，Minecraft 会将当前游戏时间传递到着色器中，保存在一个叫 worldTime 的整数类型中。在 Minecraft 中，一天有 20 分钟，也就是 24000 个 tick，所以 worldTime 的取值区间为 [0, 23999]。

我们可以稍微利用一下，对元素视野的持续时间估计，大概在 8 秒左右，所以将 worldTime 对 8 秒，也就是 160 tick 取模，得到一个范围在 [0, 160) 的周期变化的量。我们在 final.fsh 中添加 worldTime，并加入函数 depth_offset：

很明显，这样做只能在屏幕上产生一条光带，而并非想象中以一种“翻山越岭”的方式从世界的地形表面扫过，无论我们怎么样弯曲以使其以弧形立体的方式出现，它依然拥有很大的违和感，这并不是我们想要的，为此我们需要引入一个叫深度（depth）的东西。

九、深度缓冲区

在世界中，存在很多的事物，它们通常会一前一后出现在画面上，如果我们没有一个数据可以判断它们谁在前面，很多光影的计算将变的非常复杂。为此，游戏引擎提供了深度测试功能，它能够提供一个深度缓冲区，其中存储了每个颜色与玩家摄像机的距离。

有意思的是，在 Minecraft Wiki 中记录到，游戏在 20w22a 版本修改了渲染相关，并添加了光影对深度缓冲区的支持。不过无所谓，如果你是按第一章选择的游戏版本，应该不会出现无法使用的情况。

但即使我们拥有了深度缓冲区，我们依然需要一点小小的改动才能利用它，因为对于里面的深度值，在设计上并非是线性的。因为对玩家来说，他们大部分时间都在关心发生在他们身边的事情，而远处往往是不必要的。所以为了让近处拥有较高的精度，当近处的距离发生变化时，深度值会变化的非常大，而到远处则会拥有比较小的变化，其大致为这样的图像：

这不是我们希望的，如果使用这样的深度值，扫描的光带将从近处缓慢移动，并在远处进行前进四瞬移。所以我们增加函数 linearize_depth 用于将它转变为线性变化的值。由于这样的非线性深度值还与玩家的摄像机参数有关，为了还原深度值，我们还需要增加玩家摄像机的近平面位置（near）和远平面位置 （far）进行反运算：

我们依然使用 texture2D 函数检索当前颜色的深度值，并使用 linearize_depth 函数线性化：

像先前一样使用时间进行周期性平移，以达到深度值零点向前移动的效果，并上下拉伸深度值，使光带宽度变小：

最后将下移至三四象限的深度值沿 X 轴翻转至一二象限，并整体翻转一次，最终将需要的部分移动至 [0, 1] 区间内。

此时我们将得到一个这样的函数图像，它将随着时间周期性移动。

我们只需要将深度值进行一个简单的判断，再加到当前颜色上，就能实现一个从近到远的扫描效果了。

现在的扫描范围是 [0, 1]，此时光带会从脚下延申至视野最远处，但我们还要考虑到，在世界的最远处是天空，我们并不希望这个光带最后闪烁一下天空，所以最后我们还需要将周期区间减少至 [0, 0.99)，所以我们修改 depth_offset 函数：

到此，你就得到了一个元素视野效果的光影，恭喜。

以下是 final.fsh 的完整代码：

以及 final.vsh 的完整代码：