虛幻4學(xué)習(xí)心得

Unreal Engine4(虛幻4)學(xué)習(xí)心得-Ambient Cubemap 環(huán)境立方體貼圖

創(chuàng)建項(xiàng)目

如何創(chuàng)建新的項(xiàng)目在這里就不做過(guò)多說(shuō)明了，打開(kāi)UE4 Editor，就可以選擇是創(chuàng)建blueprint項(xiàng)目，還是C++項(xiàng)目。

• blueprint藍(lán)圖項(xiàng)目
  blueprint藍(lán)圖項(xiàng)目，使用圖形化編程方式，供非程序員可以不通過(guò)代碼，就可以做出一個(gè)不錯(cuò)的UE4項(xiàng)目，可以用作demo，甚至是上線項(xiàng)目使用。
• C++項(xiàng)目
  C++項(xiàng)目，也就是通過(guò)代碼來(lái)完成一個(gè)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。不過(guò)其實(shí)說(shuō)白了，藍(lán)圖中使用到的函數(shù)、變量，都是底層C++寫(xiě)好之后，選擇性的暴漏給藍(lán)圖的。

創(chuàng)建了項(xiàng)目之后，從Editor左側(cè)將一些static mesh、light之類的拖到關(guān)卡編輯器中，點(diǎn)擊播放，也就可以看到場(chǎng)景的效果了。

Ambient Cubemap 環(huán)境立方體貼圖

• 用處
  在標(biāo)準(zhǔn)光照模型（Blinn-Phong模型）中，進(jìn)入攝像機(jī)的光線分為4種，自發(fā)光、高光反射、漫反射、環(huán)境光。其中環(huán)境光適用于描述物體所收到的間接光照的。而Ambient Cubemap用于高質(zhì)量光照環(huán)境的立方體貼圖。
• 實(shí)現(xiàn)方式
  其實(shí)就是對(duì)物體的六個(gè)方向拍照，得到一個(gè)cubemap，然后根據(jù)不同的光澤度，生成不同模糊程度的圖片保存在不同mipmap中，然后根據(jù)物體的粗糙度、法線等因素，在shader中針對(duì)cubemap編寫(xiě)算法，然后將計(jì)算出來(lái)的結(jié)果，參與最終顏色的生成上。
• 注意事項(xiàng)
  由于環(huán)境光并非一般的方向光，可以認(rèn)為它的光照來(lái)自四面八方。所以不能對(duì)其使用shadow map，而只能使用SSAO，建議與帶陰影的動(dòng)態(tài)光照產(chǎn)生的直接光照組合使用。
• UE4中的使用方法
  很多地方可以使用Ambient Cubemap，這里只說(shuō)一種使用方式：在后處理中對(duì)全場(chǎng)景使用ambient cubemap：
  
  1. 首先在關(guān)卡中拖進(jìn)一個(gè)Post Process Volume，并對(duì)其Unbound屬性的checkbox進(jìn)行勾選，目的是是的這個(gè)后處理將影響整個(gè)世界
     
     1. 如果不將Post Process Volume與整個(gè)世界關(guān)聯(lián)，也可以不勾選其Unbound選項(xiàng)，而是調(diào)整其blend Radius即可
  2. 在Post Process Volume的Settings的Ambient Cubemap屬性中，賦給其一個(gè)Cubemap Texture（），設(shè)置其Intensity，用于影響其光的強(qiáng)度，設(shè)置Tint用于影響顏色。
     
     1. 這里賦予的Cubemap就是我們剛才一直說(shuō)的ambient cubemap，這里用的是預(yù)先準(zhǔn)備好的cubemap，其實(shí)也可以在游戲中生成cubemap，但是會(huì)比較耗費(fèi)性能
     2. Intensity和Tint這倆屬性與原生的Ambient Cubemap算法無(wú)關(guān)，只是UE4給這個(gè)算法添加的兩個(gè)屬性，用于，比如我們準(zhǔn)備了一個(gè)場(chǎng)景白天時(shí)候的Ambient Cubemap，然后可以通過(guò)修改這個(gè)Intensity和Tint，然后不修改Cubemap，就可以獲取到這個(gè)場(chǎng)景晚上的Cubemap了。
  3. 設(shè)置世界中物體的材質(zhì)，將其金屬度設(shè)置為1，這個(gè)值是用于blend直接光和cubemap的，值越高，cubemap的比重越大；將其粗糙度設(shè)置為0，這樣將使用清晰的Cubemap mipmap。
     
     1. 在這里還可以設(shè)置法線，但是一般使用默認(rèn)法線就好，如果設(shè)置其他法線可能會(huì)造成扭曲的效果
     2. 這里還能獲取到上一步設(shè)置的Ambient Cubemap Intensity和Tint，用于設(shè)計(jì)更復(fù)雜的算法
• UE4源碼中相關(guān)的類
  FCubemapShaderParameters：
  
  • 成員變量
    
    1. AmbientCubemapColor，由于AmbiendCubemap的實(shí)際使用方法還是將Cubemap中的RGBA值采樣出來(lái)，參與到最終顏色的計(jì)算，所以通過(guò)設(shè)置這個(gè)參數(shù)，可以設(shè)置使用Cubemap的哪幾個(gè)通道，各個(gè)通道采樣的比例、顏色偏移等
    2. AmbiendCubemapMipAdjust，由于需要根據(jù)繪制物體的粗糙度等因素，計(jì)算出來(lái)使用cubemap的哪層mipmap，而設(shè)置這個(gè)參數(shù)，可以對(duì)此進(jìn)行修正
    3. AmbientCubemap和AmbientCubemapSampler用于指定Ambient Cubemap指的Cubemap texture。
  • 成員函數(shù)
    
    1. 函數(shù)Bind，用于將4個(gè)成員變量與shader中對(duì)應(yīng)的變量進(jìn)行bind
    2. 函數(shù)SetParameters/SetParametersTemplate通過(guò)給4個(gè)成員變量賦值進(jìn)而給shader中的對(duì)應(yīng)變量賦值
  • 使用位置
    
    1. PostProcessAmbient類，正如剛才舉到的例子，后處理中可以使用Ambient Cubemap，所以在這個(gè)后處理類中使用到了該類。
    2. FInjectAmbientCubemapPS類。

Unreal Engine4(虛幻4)學(xué)習(xí)心得-材質(zhì)

材質(zhì)

制作材質(zhì)的過(guò)程其實(shí)就相當(dāng)于在寫(xiě)shader，只是UE4制作材質(zhì)使用的是可視化方式在寫(xiě)shader。下面將介紹一些材質(zhì)屬性：

• Blend Mode混合模式 
  用于決定材質(zhì)顏色如何和背景顏色混合。 
  
  1. Opaque不透明
  2. Masked蒙版，蒙版材質(zhì)可以利用蒙版貼圖，將一些區(qū)域設(shè)置為可見(jiàn)或者不可見(jiàn)，比如鐵絲網(wǎng)就可以使用蒙版
  3. Translucent半透明，可以以某種形式允許光線透過(guò)，比如玻璃
  4. Additive疊加，有透明度，用于增加顏色信息，比如各種粒子效果
  5. Modulate調(diào)制，將材質(zhì)顏色乘以背景顏色，適合做貼花效果
• Lighting Mode光照模式 
  當(dāng)半透明/透明的時(shí)候使用。 
  
  1. Volumetric NonDirectional，是最節(jié)省的光照模式，只使用漫反射顏色，不用考慮材質(zhì)法線。嚴(yán)格的說(shuō)，只對(duì)動(dòng)態(tài)光照的物體有效。
  2. Volumetric Directional，考慮材質(zhì)法線。
  3. Volumetric PreVertex NonDirectional，同Volumetric NonDirectional，但是光照只在頂點(diǎn)計(jì)算，這樣會(huì)減輕PS的消耗。
  4. Volumetric PreVertex Directional，同Volumetric Directional，但是光照只在頂點(diǎn)計(jì)算，這樣會(huì)減輕PS的消耗。
• Base Color常規(guī)色 
  通常會(huì)通過(guò)PS制作一些貼圖，作為基本色。所有的貼圖都可以通過(guò)UV設(shè)置其平鋪狀態(tài)
• Emissive自發(fā)光 
  能讓材質(zhì)自己發(fā)光，可以用于制作材質(zhì)外邊緣的光暈效果。
• Specular高光 
  用于控制高光的顏色。光源照射到物體然后反射到人的眼睛里時(shí)，物體上最亮的那個(gè)點(diǎn)就是高光。高光控制著光線的反射，以展現(xiàn)一種光澤的效果。
• Opacity不透明 
  用于控制物體的透明度。
• OpacityMask不透明蒙版 
  用于和混合模式中的Masked蒙版模式組合使用，包含了可見(jiàn)還是不可見(jiàn)信息蒙版貼圖就在這里連接。
• Normal法線 
  法線貼圖是材質(zhì)具有凹凸效果的原因。除非制作的是玻璃或者金屬球之類的非常光滑的物體，否則一定要用法線�？梢栽偌由弦粡埣�(xì)節(jié)貼圖，與法線貼圖相加，一起當(dāng)做法線貼圖。但是法線貼圖中的凹凸信息其實(shí)是存在于RG通道中，B通道好比基準(zhǔn)線，也就是被RG弄皺的底平面，因此如果想再加上一張細(xì)節(jié)貼圖的話，藍(lán)色通道千萬(wàn)不能動(dòng)。法線貼圖通過(guò)RGB的信息，以像素為單位來(lái)指定表面角度。
• WorldPositionOffset世界位置偏移量 
  只有要跟蹤某個(gè)材質(zhì)的世界位置，并且要沿某個(gè)方向移動(dòng)它，這個(gè)屬性才會(huì)被用到。
• 
  
• 材質(zhì)的其他屬性（UDK）

• Diffuse漫反射 
  提供不透明顏色，好比常規(guī)顏色。通常會(huì)通過(guò)PS制作一些貼圖（包含alpha通道，法線貼圖），作為漫反射的基本色。
• DiffusePower漫反射次冪 
  描述顏色隨光照信息的流失，從飽和向陰暗漸變的速度。
• SpecularPower高光次冪 
  用來(lái)模擬光滑度。
• Distortion扭曲 
  它能使一個(gè)對(duì)象表面的材質(zhì)發(fā)生扭曲。使用方式比如：把混合模式設(shè)置為Additive疊加，然后設(shè)置無(wú)光照，然后把法線貼圖連接到扭曲上（扭曲接收的就是法線信息，它要利用RGB通道來(lái)決定把像素點(diǎn)移到多遠(yuǎn)），就能看到熱浪的效果，類似折射。
• TransmissionColor透射色 
  設(shè)置一個(gè)顏色，這樣穿過(guò)物體表面的光線，好像會(huì)穿透物體擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，呈現(xiàn)出次表面散射（3S）的樣子（透射蒙版要設(shè)置為1才能看到）。比如設(shè)計(jì)角色的耳朵的時(shí)候，將耳朵部分的透射蒙版設(shè)置為1，然后將投射色設(shè)置為深紅，那么當(dāng)光線射到耳朵背面的時(shí)候，耳朵看上去就有次表面散射的效果。（這里只是模擬S3，而非真正的S3，但是很逼真，移動(dòng)光源就可以看到半透明的效果）
• TransmissionMask透射蒙版 
  0和1組成的蒙版貼圖用于決定哪里需要透射。透射色和透射蒙版主要用于蠟和人皮膚之類的地方
• BumpOffset凹凸偏移 
  凹凸偏移需要借用高度貼圖。高度貼圖可以使用法線貼圖的alpha作為其高度值，然后將高度貼圖作為基本色和法線的UV即可。