本文中，我們將首先討論基于物理的渲染，什么是材質(zhì)域，什么是材質(zhì)，什么是材質(zhì)實(shí)例，什么是主材質(zhì)，我們將討論材質(zhì)的一些建議和禁忌。最后，我們將了解一些材質(zhì)概念，你可以將其用于各類項(xiàng)目中的材質(zhì)。

1.什么是PBR

PBR 表示基于物理的渲染，基于物理的渲染意味著我們根據(jù)現(xiàn)實(shí)模擬光線，而不是根據(jù)主觀想法模擬光線。光線的最終效果會更加準(zhǔn)確且更加自然。使用PBR的另一個優(yōu)點(diǎn)是基于物理渲染的材質(zhì)，在所有光照場景中都能保持一致。無論材質(zhì)是位于光線充足的室內(nèi)還是室外，或者是水下，或者是外太空，它對光線的反應(yīng)是一樣的。這意味著你不必根據(jù)項(xiàng)目的各種光照場景，創(chuàng)建多個版本的材質(zhì)或紋理，這也導(dǎo)致了材質(zhì)不必像以前那樣復(fù)雜。你可以刪除許多曾經(jīng)必不可少的材質(zhì)指令。此外，基于物理渲染材質(zhì)中的材質(zhì)參數(shù)要簡單得多，相互依賴性也沒那么高。美術(shù)師可以更直觀地調(diào)整參數(shù)。

基于物理的渲染不僅極大提升了畫面的真實(shí)度，賦予我們極為真實(shí)的圖像。它還可以用于卡通渲染。事實(shí)上，UE4的基于物理渲染系統(tǒng)源自于皮克斯和迪士尼的共同成果。這兩個工作室因其卡通渲染風(fēng)格而聞名于世。

最后，關(guān)于PBR我想講一點(diǎn)，你應(yīng)該使用它的原因是，它有助于你標(biāo)準(zhǔn)化美術(shù)工作管線。因?yàn)橘Y源無論遇到何種光照情況都能做出相同反應(yīng)，這是一個巨大的進(jìn)步。如果你對VRay這類應(yīng)用很熟悉，你會發(fā)現(xiàn)它與UE4中的PBR系統(tǒng)其實(shí)非常非常相似，所以你很快就能上手 。

2.材質(zhì)域

只需改變材質(zhì)域、混合模式和著色模型，你就可以變換材質(zhì)來滿足各種不同需求。下圖中可以看到 材質(zhì)域、混合模式和著色模型。記住，有些功能會根據(jù) 材質(zhì)域、混合模式或著色模型而啟用或關(guān)閉。改變?nèi)咧械娜我庖粋€都可能會影響主著色器節(jié)點(diǎn)上的輸出。

“材質(zhì)域（Material Domain）”決定了材質(zhì)屬性的評估方式，“混合模式（Blend Mode）”決定了材質(zhì)的顏色以及材質(zhì)與背景，“著色模型（Shading Model）”決定了輸入將如何組合來創(chuàng)建材質(zhì)的最終顏色。例如，如果你想實(shí)現(xiàn)玻璃材質(zhì)，你應(yīng)該將混合模式改為“透明（Transparent）”，根據(jù)你是否希望玻璃對光線做出反應(yīng)，將著色模型改為“無光照（Unlit）”或“默認(rèn)帶光照（Default Lit）”。不同項(xiàng)目中的材質(zhì)會使用不同的材質(zhì)域、混合模式和著色模型組合，沒有哪種組合可以滿足所有材質(zhì)需求。你需要制作很多材質(zhì)，每種都使用不同的組合。記住，沒有哪一種材質(zhì)域、混合模式和著色模型組合，可以滿足項(xiàng)目的所有需要。你需要制作不同版本的材質(zhì)來滿足不同的需求，另外要記住的是材質(zhì)域、混合模式和著色模型不能在運(yùn)行時更改，如果你覺得：“嗯，我有一個非常棒的材質(zhì)，我希望在游戲啟動時把它變成玻璃材質(zhì)”，這是不可能的。

3.什么是材質(zhì)

材質(zhì)是UE4用于表示并調(diào)整對象紋理外觀的方式，材質(zhì)使用材質(zhì)編輯器創(chuàng)建，你可以在屏幕上看到。材質(zhì)實(shí)際上是由一小塊一小塊HLSL代碼構(gòu)成，也就是“高級著色器語言”。這些代碼塊可以執(zhí)行各種任務(wù)，比如給紋理著色或者幫助混合兩種紋理。如果你熟悉HLSL，你在材質(zhì)編輯器中看到的許多功能，你都會很熟悉。因?yàn)槠渲性S多都直接源自于HLSL函數(shù)，材質(zhì)需要先編譯才能在游戲中使用或顯示。要編譯材質(zhì)，你要點(diǎn)擊預(yù)覽窗口上方的“Apply”。你也可以保存材質(zhì)，保存時材質(zhì)會自動編譯。一旦材質(zhì)被編譯好，它就變成靜態(tài)的了，不能在項(xiàng)目運(yùn)行時更改。然而，我們可以使用一種材質(zhì)，然后把它應(yīng)用到項(xiàng)目中的各種不同材質(zhì)上，我們稍后會介紹這點(diǎn)。如果你用過基于線性節(jié)點(diǎn)的編輯系統(tǒng)，UE4中的材質(zhì)編輯器非常相似，所以你很快就能上手。

4.什么是材質(zhì)實(shí)例

之前，我提到過運(yùn)行時不能更改材質(zhì)，這意味著如果要改變它的顏色或材質(zhì)紋理都是不可能實(shí)現(xiàn)的。然而，這有點(diǎn)不太方便，尤其是在電子游戲這類動態(tài)場景中，這就需要用到“材質(zhì)實(shí)例”了。材質(zhì)實(shí)例是材質(zhì)的特殊版本，允許我們在運(yùn)行時修改材質(zhì)中的參數(shù)和紋理，而不必重新編譯材質(zhì)。這使得材質(zhì)實(shí)例的迭代變得非常快，所以你幾乎可以實(shí)時看到變化效果。你還可以通過時間軸和藍(lán)圖與材質(zhì)實(shí)例進(jìn)行交互，從而獲得大量非常酷炫的動畫效果。

當(dāng)你使用一個材質(zhì)實(shí)例時，使用它們的性能優(yōu)勢很有限。然而，當(dāng)你使用成千上百的材質(zhì)實(shí)例而不是材質(zhì)時，性能優(yōu)勢就會顯現(xiàn)。使用材質(zhì)實(shí)例的主要優(yōu)點(diǎn)是靈活性，它們允許美術(shù)師參與你的項(xiàng)目。你可以設(shè)置一個主材質(zhì)，然后在材質(zhì)實(shí)例中設(shè)置許多參數(shù)，以便美術(shù)師根據(jù)喜好調(diào)整材質(zhì)，而無需編寫大量復(fù)雜的著色器代碼。

5.什么是主材質(zhì)

我之前介紹過主材質(zhì)和材質(zhì)實(shí)例，但讓我們真正深入了解一下什么是主材質(zhì)。主材質(zhì)是一種用來完成許多任務(wù)的材質(zhì)，下圖是一個主材質(zhì)實(shí)例。

你可以使用許多參數(shù)節(jié)點(diǎn)，比如矢量參數(shù)，叫做“Base_Color”，它的功能是允許我們在材質(zhì)實(shí)例中，使用取色器將材質(zhì)設(shè)置成任意顏色。

另一種參數(shù)節(jié)點(diǎn)是紋理參數(shù)節(jié)點(diǎn)，它的作用是允許我們在材質(zhì)實(shí)例中添加任意紋理，以便讓材質(zhì)擁有全新外觀。

此外還有標(biāo)量參數(shù)，標(biāo)量參數(shù)控制標(biāo)量變量，這類參數(shù)節(jié)點(diǎn)允許你更改材質(zhì)實(shí)例中的參數(shù)數(shù)值，以便你增加或減少材質(zhì)實(shí)例的某種效果。

如果你想在材質(zhì)實(shí)例中找到可以調(diào)整的節(jié)點(diǎn)，你要找的就是材質(zhì)參數(shù)節(jié)點(diǎn)，有很多種方法可以添加材質(zhì)參數(shù)節(jié)點(diǎn)，甚至將現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為材質(zhì)參數(shù)節(jié)點(diǎn)，稍后我們將了解。 現(xiàn)在，你只需知道主材質(zhì)可以在項(xiàng)目中滿足對象的不同材質(zhì)需求。

6.有關(guān)主材質(zhì)的注意事項(xiàng)

請使用多種主材質(zhì)， 不要嘗試將一種主材質(zhì)用于所有對象，這是不可能的，會讓材質(zhì)臃腫不堪，最終導(dǎo)致性能問題。你應(yīng)該做的是，所有不透明場景對象使用一種材質(zhì)，然后半透明對象使用另一種材質(zhì)，角色使用一種主材質(zhì)，武器使用另一種主材質(zhì)。不要試圖用一種主材質(zhì)滿足游戲中的所有需求，這是不可能的。

最后，當(dāng)你創(chuàng)建主材質(zhì)時，不要自作主張?zhí)婷佬g(shù)師做出決定，和他們面對面交流，了解哪些參數(shù)他們最常用，然后將它們添加到主材質(zhì)中。這樣美術(shù)師只需調(diào)整最有用也最常用的參數(shù)。這樣，你就可以省去維護(hù)不必要著色器代碼的麻煩，避免材質(zhì)變得臃腫不堪，這么做還有助于開發(fā)人員了解材質(zhì)中的邏輯。如果許多代碼沒人使用，那么為什么還要用它們呢？

7.“主材質(zhì)”的概念

當(dāng)你創(chuàng)建主材質(zhì)時，有幾點(diǎn)事項(xiàng)有助于你極大提升材質(zhì)的性能，并且適用于所有目標(biāo)平臺。

首先要介紹的是材質(zhì)函數(shù)，材質(zhì)函數(shù)允許你共享并且復(fù)用材質(zhì)圖表的部分內(nèi)存。UE4實(shí)際上自帶了許多材質(zhì)函數(shù)，功能齊全，包括確定場景對象的位置以及確定鼠標(biāo)當(dāng)前在屏幕中的坐標(biāo)。你可能已經(jīng)用多了許多自帶的材質(zhì)函數(shù)，只不過你沒意識到。我之所以介紹它，原因是如果你需要創(chuàng)建或復(fù)用某一組代碼，比如調(diào)整紋理在X軸和Y軸上的平鋪效果，你會發(fā)現(xiàn)可以方便地將代碼封裝成材質(zhì)函數(shù)，然后通過材質(zhì)庫分享代碼。這樣一旦需要調(diào)整平鋪效果，你只需調(diào)整材質(zhì)函數(shù)而不必打開所有材質(zhì)然后親自調(diào)整平鋪效果。材質(zhì)函數(shù)允許你共享材質(zhì)代碼，從而在你調(diào)整全局效果時，減少維護(hù)代碼的麻煩。

接下來要說的是RGB遮罩打包，當(dāng)你創(chuàng)建主材質(zhì)時，你可以描述紋理的使用方式，讓美術(shù)師將不同的紋理保存在同一張紋理的紅、綠、藍(lán)通道中，能夠有效減少內(nèi)容中的紋理占用量。然而，當(dāng)你在使用RGB遮罩打包時，請確保注明紅、綠、藍(lán)通道中各自保存的紋理類型，并在項(xiàng)目整個生命周期長恪守該規(guī)范。

接下來要說的是靜態(tài)開關(guān)，靜態(tài)開關(guān)允許你啟用或禁用材質(zhì)中的整條代碼路徑。例如，你可以使用靜態(tài)開關(guān)啟用視差法線貼圖，它能夠讓你的法線貼圖看起來很有立體感，不過它的開銷很大，所以不要在場景中將其頻繁用于材質(zhì)。通過將功能放置在靜態(tài)開關(guān)內(nèi)，你可以控制哪些材質(zhì)會啟用或禁用功能，以便美術(shù)師將這類功能添加到真正需要它的網(wǎng)格體上。

最后要討論的特性是特性層級開關(guān)，特性層級開關(guān)能讓材質(zhì)在任何目標(biāo)設(shè)備上運(yùn)行，你要做的是將不同版本不同復(fù)雜度的材質(zhì)輸出到不同平臺中。例如，如果我要使用 Shader Model 5(SM5) 就能獲得最高程度的細(xì)節(jié)和精細(xì)度，它是細(xì)節(jié)最豐富的著色器。而使用ES2模型的材質(zhì)，通常用于移動平臺，它們的實(shí)際效果無法提供大量精美細(xì)節(jié)。ES2中的材質(zhì)遠(yuǎn)沒有SM5中的材質(zhì)顯得復(fù)雜。同樣，這個特性允許你將一個材質(zhì)用于項(xiàng)目的所有的目標(biāo)發(fā)布平臺。

總結(jié)

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