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CameraAttributesPhysical是 Godot 引擎中用于以真实物理单位（焦距、光圈、快门速度、ISO 等）控制摄像机渲染效果的资源类，负责**曝光（Exposure）、自动曝光（Auto Exposure）与景深（Depth of Field）三大核心功能。在 Godot 4 中，曝光与景深信息已从Environment资源中拆分出来，独立为CameraAttributes资源体系（见 tutorials/3d/environment_and_post_processing.rst），而CameraAttributesPhysical正是其中面向写实渲染（photorealistic rendering）**的物理单位实现。读完本文，你将掌握该类的全部属性语义与默认值、在WorldEnvironment与Camera3D中的正确挂载方式、室内外场景的调参基准，以及其与CameraAttributesPractical的取舍。

类层次与核心定位

从 classes/class_cameraattributesphysical.rst 可以确认其继承链：

CameraAttributesPhysical < CameraAttributes < Resource < RefCounted < Object

基类 CameraAttributes 是一个纯虚类，由CameraAttributesPhysical与CameraAttributesPractical两个子类继承（见 classes/class_cameraattributes.rst）。CameraAttributes本身已提供以下公共属性：auto_exposure_enabled、auto_exposure_scale、auto_exposure_speed、exposure_multiplier、exposure_sensitivity，这些属性同样作用于CameraAttributesPhysical。

CameraAttributesPhysical在三种使用场景中行为不同（见 classes/class_cameraattributesphysical.rst）：

• 挂在WorldEnvironment上：为所有未自带CameraAttributes的摄像机（包括编辑器摄像机）提供曝光、自动曝光与景深的默认设置；
• 挂在Camera3D上：覆盖WorldEnvironment中设置的任何CameraAttributes，同时覆盖该Camera3D的far、near、fov、keep_aspect四个属性——也就是说，挂上物理摄像机资源后，这些属性在检视面板中会变为只读；
• 用于VoxelGI或LightmapGI：仅使用其中的曝光设置，不参与景深计算。

从源码结构看（CameraAttributes是Resource的子类），该资源天然支持保存为.tres文件并在多场景间复用，这是引擎对"资源化配置"的一贯设计。

渲染方法限制（务必先确认）

文档中明确标注了两条硬性限制（见 classes/class_cameraattributesphysical.rst）：

• 景深模糊仅在 Forward+ 与 Mobile 渲染方法中可用，Compatibility 不支持；
• 自动曝光仅在 Forward+ 渲染方法中可用，Mobile 与 Compatibility 均不支持。

如果项目使用 Compatibility 渲染器，请直接忽略景深与自动曝光相关的属性，只关注曝光部分。

属性总览

CameraAttributesPhysical共定义了 8 个 float 属性（见 classes/class_cameraattributesphysical.rst），按功能可分为"曝光相关"与"视锥/景深相关"两组：

方法侧只有一个只读方法：get_fov()（见 classes/class_cameraattributesphysical.rst），用于返回与当前frustum_focal_length对应的垂直视野角度，该值在焦距每次改变时由引擎内部自动重算。

曝光相关属性详解

exposure_aperture：光圈（f-stops）

光圈大小以 f 值（f-stops）度量——它是镜头焦距与光圈直径之间无量纲的比值。语义为（见 classes/class_cameraattributesphysical.rst）：

• 高光圈值→ 更小的实际光圈开口 → 画面更暗、景深更锐利（清晰范围更大）；
• 低光圈值→ 更宽的光圈开口 → 进光更多、画面更亮、背景虚化更强。

默认16.0适合户外白天场景（配合默认DirectionalLight3D使用）；室内灯光环境下建议取 2～4。

该属性仅在项目设置ProjectSettings.rendering/lights_and_shadows/use_physical_light_units启用后才生效。这是整个物理光照体系的总开关，启用后需要重启编辑器。

exposure_shutter_speed：快门速度

快门开合时间按1 / shutter_speed秒评估（见 classes/class_cameraattributesphysical.rst）：

• 值越大→ 曝光时间越短 → 进光越少 → 画面越暗；
• 值越小→ 曝光时间越长 → 进光越多 → 画面越亮。

默认100.0。注意脚本单位差异：在检视面板中以"每秒倒数（1/N）"显示，而通过脚本 get/set 时单位是秒（见 tutorials/3d/physical_light_and_camera_units.rst）。例如set_shutter_speed(0.02)等价于面板中的 1/50 秒。典型参考值：电影/摄影常用 1/50（0.02 秒），夜间摄影约 1/10（0.1 秒），体育摄影用 1/250（0.004 秒）～1/1000（0.001 秒）以减少运动模糊。

auto_exposure_min/max_exposure_value：自动曝光的 EV100 下限与上限

这两个属性决定自动曝光计算时对场景平均亮度的钳制范围（单位 EV100，即 ISO 100 下的曝光值）：

• auto_exposure_max_exposure_value（默认10.0）：场景平均亮度计算时颜色值会被钳制到"至少"此值，限制自动曝光不能低于某亮度，即存在一个临界点，超过后场景保持明亮（见 classes/class_cameraattributesphysical.rst）；
• auto_exposure_min_exposure_value（默认-8.0）：颜色值被钳制到"至少"此值，限制自动曝光不能高于某亮度，即存在临界点，超过后场景保持黑暗（见 classes/class_cameraattributesphysical.rst）。

名称中的 min/max 指的是"亮度范围边界"，语义方向与直觉相反，调参时需留意。启用自动曝光前，记得先在基类CameraAttributes上开启auto_exposure_enabled = true。

视锥 / 景深相关属性详解

物理摄像机模式下，视野与景深全部由焦距、对焦距离与近远裁剪面推导，因此Camera3D的 FOV 与 Keep Aspect 会被锁定为只读（见 tutorials/3d/environment_and_post_processing.rst）。

frustum_focal_length：焦距（毫米）

镜头镜片与光圈之间的距离，单位毫米，同时控制视野与景深（见 classes/class_cameraattributesphysical.rst）：

• 焦距越大→ 视野越小（长焦）、景深越窄 → 清晰物体更少；
• 焦距越小→ 视野越宽（广角）、景深越大 → 清晰物体更多。

默认35.0mm 对应广角镜头，但生成的垂直视野仍明显窄于默认"实用"模式的 75° 垂直 FOV——因为影视与摄影行业偏好较窄视野以获得更电影化的观感（见 tutorials/3d/physical_light_and_camera_units.rst）。挂到Camera3D.attributes上时，它覆盖Camera3D.fov与Camera3D.keep_aspect。

行业常用焦距参考（见 tutorials/3d/physical_light_and_camera_units.rst）：

• 鱼眼（超广角）：低于 15 mm，几乎看不到景深；
• 广角：15～50 mm，景深较浅；
• 标准：50～100 mm，标准景深；
• 长焦：大于 100 mm，景深较深。

frustum_focus_distance：对焦距离（米）

镜头到被对焦物体的距离，单位米（见 classes/class_cameraattributesphysical.rst）。内部会被钳制为至少比frustum_focal_length大 1 毫米，防止出现对焦距离小于焦距的物理悖论。默认10.0米。

frustum_near / frustum_far：近远裁剪面覆盖

分别覆盖Camera3D.near（默认0.05）与Camera3D.far（默认4000.0），单位米（见 classes/class_cameraattributesphysical.rst 与 classes/class_cameraattributesphysical.rst）。行为与Camera3D同名属性一致：更小的 Near 允许显示极近物体，更大的 Far 允许看到更远，但两者都会在远处引入精度（Z-fighting）问题。它们也被引擎内部用于景深计算。

get_fov()

返回与当前frustum_focal_length对应的垂直视野角度（见 classes/class_cameraattributesphysical.rst）。该值在焦距每次变化时由内部自动计算并缓存，可通过脚本读取以获取等效 FOV，例如用于 UI 显示或与实用模式参数做换算。

与"Keep Height"宽高比模式类似，实际视野还取决于视口宽高比——更宽的宽高比会自动产生更宽的水平视野（见 tutorials/3d/physical_light_and_camera_units.rst）。

完整启用流程（编辑器实操）

按 tutorials/3d/physical_light_and_camera_units.rst 的指引，使用物理光照/摄像机单位共需 4 步：

1. 启用项目设置：打开 Project Settings → 启用Advanced开关 → 开启Rendering > Lights And Shadows > Use Physical Light Units→重启编辑器；
2. 配置摄像机：为场景中的Camera3D节点添加CameraAttributesPhysical资源到其Attributes属性（此时该类Exposure段的 Aperture、Shutter Speed 等属性才会生效）；
3. 配置环境：为WorldEnvironment添加Environment资源，并设置Background Intensity（单位 nits/坎德拉每平方米）；
4. 配置灯光：为Light3D节点设置Intensity（DirectionalLight3D 用 lux，OmniLight3D/SpotLight3D/AreaLight3D 用 lumens）与Temperature（色温，单位 Kelvin）。

关键警告：启用物理光照单位后，如果场景中存在WorldEnvironment且编辑器的默认环境被禁用，则必须为该WorldEnvironment节点分配CameraAttributes资源；否则在场景中可见DirectionalLight3D时，3D 编辑器视口会异常明亮（见 tutorials/3d/physical_light_and_camera_units.rst）。

关于性能：启用物理单位本身在 CPU 侧几乎没有开销（只有少量单位换算）；但在 GPU 侧，物理摄像机单位会强制启用景深，带来中等程度的性能开销，可通过项目设置中的高级选项降低景深质量来缓解（见 tutorials/3d/physical_light_and_camera_units.rst）。

室内外场景调参基准

文档给出的默认值全部面向户外白天场景，室内与夜间需按以下基准调整（见 tutorials/3d/physical_light_and_camera_units.rst）：

• 光圈（Aperture）：户外白天默认16.0合适；室内灯光取 2～4；
• 快门速度（Shutter Speed）：影视通用 1/50（0.02 s），夜间约 1/10（0.1 s），体育摄影 1/250～1/1000；
• 感光度（ISO，即基类exposure_sensitivity）：户外白天通常 50～400，室内/夜间用更高值。自动曝光开启时，ISO 翻倍 = 曝光值（EV100）增加 1 档，可作为曝光补偿手段。

同时注意两点（见 tutorials/3d/physical_light_and_camera_units.rst）：

• 与真实相机不同，提高 ISO 带来的噪点、降低快门带来的拖影等副作用 Godot 不会模拟；
• 物理单位不会自动让画面"更好看"，需要严格对照真实世界参考值设置才能发挥优势；且高动态范围下需人工管理曝光以避免浮点精度问题（见 tutorials/3d/physical_light_and_camera_units.rst）。

自动曝光的设置与效果

开启自动曝光后，渲染器会逐帧评估场景平均亮度并自动调节曝光，常用于"室内暗 + 室外亮"的过渡场景模拟人眼/相机的适应（见 tutorials/3d/environment_and_post_processing.rst）。核心属性组合：

• 基类auto_exposure_enabled（开启开关）、auto_exposure_scale（强度，默认0.4）、auto_exposure_speed（适应速度，默认0.5）、exposure_sensitivity（ISO 基准，默认100.0）、exposure_multiplier（曝光倍数，默认1.0）；
• 本类auto_exposure_min/max_exposure_value（EV100 钳制范围，默认-8.0/10.0）。

需要留意两点成本：逐帧亮度评估有中等性能开销，建议仅在必要时开启（见 tutorials/3d/environment_and_post_processing.rst）；且自动曝光仅支持 Forward+ 渲染器。启用后，过曝像素会向 Glow 缓冲区溢出，形成摄影中典型的泛光（bloom）效果。

与 CameraAttributesPractical 的取舍

两种CameraAttributes子类功能等价但配置单位不同（见 tutorials/3d/environment_and_post_processing.rst）：

官方明确建议：不确定选哪种时，默认用CameraAttributesPractical。景深模糊效果本身对比如下（无论物理还是实用模式，效果渲染路径一致）：

注意事项汇总

• 景深模糊不支持透明背景视口（Viewport.transparent_bg = true时不生效，见 classes/class_cameraattributespractical.rst）；
• 将CameraAttributesPhysical挂到Camera3D会锁定 FOV 与宽高比调整；若挂在WorldEnvironment上则不会覆盖场景中任何Camera3D；
• 推荐优先把CameraAttributes挂到Camera3D节点而非WorldEnvironment——这样可以避免景深效果在 3D 编辑器视口中持续显示，除非正在预览该摄像机（见 tutorials/3d/environment_and_post_processing.rst）；
• 物理光照单位仅适用于3D 渲染，不适用于 2D；
• 所有属性均可通过脚本的set_/get_访问器读写（如set_aperture、set_shutter_speed、set_focal_length、set_focus_distance、set_far、set_near），为动态调节（如对焦动画、过场镜头）提供了完整 API 支持。

如需进一步深入物理单位的完整配置链路（灯光强度、色温、背景强度等），可继续阅读仓库中的 tutorials/3d/physical_light_and_camera_units.rst 与 tutorials/3d/environment_and_post_processing.rst；类定义原文见 classes/class_cameraattributesphysical.rst，其基类与姊妹类分别为 classes/class_cameraattributes.rst 与 classes/class_cameraattributespractical.rst。

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