实例化材质

在不重新编译着色器的情况下允许修改属性以便改变子材质行为和外观的层级材质关系。

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在虚幻引擎4中,材质实例化(Material instancing) 是一种更改材质外观同时避免材质重新编译(开销很大)的方法。

虽然常规材质必须在重新编译(必须在Gameplay之前进行的操作)之后才能更改,但是参数化材质可以在材质实例中编辑,无需重新编译。 此功能具有许多工作流优势,并且可以提高材质性能。

材质实例编辑器

在材质实例编辑器中打开的材质实例。你可以从此界面自定义参数组(Parameter Groups)下列出的属性。

某些类型的实例化材质甚至可以在Gameplay期间根据游戏中的事件发生变化(例如,一棵树的材质在燃烧时变黑并烧成炭)。这为你的美术元素提供了巨大的视觉灵活性。

材质继承

材质和材质实例之间的关系是层级父子关系。材质实例从父(或主)材质继承所有属性。 例如,这是在初学者内容包中找到的一个椅子道具的材质图表:

初学者内容包椅子材质

从M_Chair创建的所有材质实例都继承上图所示的所有属性。

材质继承

请注意上面使用的命名规范。这是很好的做法,有利于在内容浏览器中轻松识别父材质和材质实例。

  1. 前缀 M_ 表示父材质,比如 M_Chair

  2. 前缀 MI_ 表示材质实例,比如右图的两个示例。

因为从父级继承属性,所以新创建的材质实例在应用于关卡中的对象时,看起来与父材质相同。在下图中,最左侧的椅子应用了父材质,而中间和右侧的椅子使用未更改的材质实例。

椅子上的材质实例

材质实例的主要工作流优势在于,你可以非常快速地在 材质实例编辑器(Material Instance Editor) 中自定义,无需编辑节点图表或重新编译材质。

在下面的视频中,从内容浏览器(Content Browser)打开了两个材质实例,并在材质实例编辑器(Material Instance Editor)中进行了编辑。更改会立即出现在主视口中,而标准材质可能需要长达一分钟的时间来重新编译,具体取决于复杂性。

材质参数化

值得注意的是,默认情况下,你无法编辑材质实例的每个特性。要使材质属性在实例中可编辑,你必须将它们指定为父材质中的参数。这称为 参数化 材质。

参数的创建与材质编辑器(Material Editor)中的所有其他数据节点一样,并且包含与非参数化版本相同的信息。

例如,常量(Constant) 表达式包含单个浮点值,并且经常用于控制材质输入,比如粗糙度(Roughness)和金属感(Metallic)。 此节点的参数化版本称为 标量参数(Scalar Parameter)

常量和标量参数

常量材质表达式(1). 和标量参数(2). 两者都包含值0.25。

请注意,标量参数也成为命名值,用作将数据值发送到材质实例的管道。 在 细节(Details)面板 中,务必要为每个参数指定唯一的描述性名称。

参数细节

在上面的示例中,参数的名称是 粗糙度(Roughness) ,它的默认值为0.25。

在下面显示的简单参数化材质中,向量参数(Vector Parameter) 连接到基础颜色(Base Color)输入,而 标量参数(Scalar Parameters) 插入金属感(Metallic)和粗糙度(Roughness)。

简单的参数化材质

为了进一步说明参数化理念,还需要传入 高光度(Specular) 输入的常量值0.5。

在材质实例编辑器(Material Instance Editor)中打开时,这三个参数公开且可编辑,而常量则不是。 你要向美术师公开的值应该是参数,而你不想让别人更改的值应该保持为常量。

材质实例

基础颜色(Base Color)、金属感(Metallic)和粗糙度(Roughness)的参数在材质实例编辑器(Material Instance Editor)中可编辑,而常量值不会向美术师公开。

参数类型

参数可用于材质图表中的任意位置,驱动各种材质效果。

下面记录了一些关键参数类型,此处可以找到参数表达式的完整列表。

标量参数

ScalarParameter 是包含单个浮点值的参数。标量参数可以驱动基于单个值的效果,比如上面的粗糙度和金属感示例所示。

标量参数也经常用于控制属性的倍增因子。

标量参数驱动自发光能力

在此图表中,标量参数乘以纯色,效果插入自发光颜色(Emissive Color)输入。 标量参数中的值将控制自发光效果的强度。较高的值会增加自发光亮度。

向量参数

VectorParameter 是包含4通道向量值或四个浮点值的参数。

向量参数节点

这些通常用于提供可配置颜色,但也可用于表示位置数据,或驱动需要多个值的效果。

纹理参数

最常用的纹理参数是TextureSampleParameter2D,它允许你更改材质实例中的纹理。

纹理示例

有几种其他类型的纹理参数可用。每一种都专用于它接受的纹理类型或它的使用方式。 例如:

  • TextureSampleParameterCube接受TextureCube或立方体贴图。

  • TextureSampleParameterFlipbook接受FlipbookTexture。

  • TextureSampleParameterMeshSubUV接受用于网格体发射器子UV效果的Texture2D。

  • TextureSampleParameterMeshSubUV接受用于网格体发射器子UV混合效果的Texture2D。

有关纹理参数的完整列表,请参阅材质表达式参考

静态参数

静态 参数在编译时应用,因此它们可以在材质实例编辑器(Material Instance Editor)中编辑,但不能从脚本编辑或在运行时编辑。

它们可用于遮罩材质的分支。例如,StaticSwitch 参数需要两个输入。如果参数值为true,则输出第一个值,如果为false,则输出第二个值。 这会产生更理想的代码,因为被静态参数遮罩的分支不会在运行时执行。

静态开关参数

有关特定静态参数类型的信息,请参阅静态开关参数静态组件遮罩参数

对于实例使用的基础材质,系统会为其中的每个静态参数组合编译新材质。

这可能导致着色器编译过多。 尽量减少材质中静态参数的数量,以及实际使用的那些静态参数的排列数量。

常量和动态实例

虚幻引擎4中有两种类型的材质实例可用:

  • 常量材质实例(Material Instance Constant) — 仅在运行前计算。

  • 动态材质实例(Material Instance Dynamic) — 可以在运行时计算(和编辑)。

常量材质实例

常量材质实例(Material Instance Constant) 是实例化材质,在运行前只计算一次。这意味着它不能在Gameplay期间改变。尽管它们在整个游戏过程中保持不变,但它们仍然具有不需要编译的性能优势。

例如,如果你的游戏中有多种具有不同绘图作业且颜色在Gameplay期间不会改变的汽车,那么最佳实践方法是,创建代表泛型车漆基础方面的主材质。 然后,创建 常量材质实例(Material Instance Constants) 来表示不同类型汽车的变化,例如不同的颜色、不同程度的粗糙度等。本页前面的椅子示例演示了此方法。

常量材质实例在内容浏览器中创建,并从材质实例编辑器中编辑。

动态材质实例

动态材质实例(MID)是可以在Gameplay期间(运行时)计算的实例化材质。这意味着在玩游戏时,你可以使用脚本(编译代码或蓝图可视化脚本)更改材质的参数,从而更改整个游戏的材质。这方面的潜在应用是无限的,从显示不同程度的损坏到改变架构可视化中的漆色。

MID在脚本中从参数化材质或常量材质实例创建。在蓝图中,可以采用具有参数化属性的给定材质,并通过 Create Dynamic Material Instance 节点馈送它。然后,将该节点的效果应用到具有 Set Material 节点的相关对象。 这会产生可以在Gameplay期间更改的新材质。

ConstructionScriptForMID.png

创建并使用材质实例

创建并使用材质实例分为两步。首先,你必须创建父材质,该材质将参数表达式用于你希望能够在材质实例中覆盖的属性。 然后,你可以创建材质实例,并在材质实例编辑器(Material Instance Editor)中自定义属性。

要了解如何创建参数化材质,并在材质实例中使用,请阅读此处:创建并使用材质实例

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