虛幻4渲染編程(材質編輯器篇)【第二卷：自定義光照模型】

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還是老規矩先上效果吧：

讀過我前面一些博客的朋友對虛幻4的渲染流程有了一些大致的了解之後，那麼我們現在可以開始著手開始修改虛幻4引擎了·。我們有些時候需要實現某些效果，就需要動手自己改引擎了。這是customnode或者是純material無法做到的。有些人可能就要反駁了，「我純用材質編輯器也能實現卡通材質啊」。但是無法忽略的一點是：在材質編輯器里製作的卡通材質無法接受光影。這時候有些人就想出了騷操作，用藍圖自己實現一個光源，渲染一張depthmap的RT然後傳到material里去。這種方法其實過於麻煩，這相當於你拋棄掉了虛幻4的光照系統。這是得不償失的。

閱讀下面的內容你需要具備一下知識：

（1）C++

（2）對虛幻引擎及其渲染模塊有一定了解，如果不了解可以先讀讀我之前的一些文章。

（3）HLSL

那麼下面就以這個卡通材質為例，讓我們一步步來定製自己的渲染管線。來看一下虛幻的GBuffer的數據有哪些吧：

首先你得下載好一個源碼版引擎，我使用的是4.19版引擎。也許在未來引擎會做更新，單應該變化不大。然後打開如下的文件：

首先找到EngineTypes.h，找到EMaterialSamplerType這個枚舉。這個枚舉將會控制材質編輯器里的那個下展欄。然後我們加入我們的枚舉成員MSM_MyShadingModel UMETA(DisplayName="MyShadingModel")編譯引擎後你將會看到如下的樣子：

你將能在材質編輯器里找到自己的ShadingModel材質的枚舉類型。

這一步只是讓編輯器有了一個切換枚舉，並不會讓材質編輯的UI發生什麼變化，比如material的節點上多出幾個pin，禁用幾個pin或者別的什麼變化。現在我們需要激活幾個pin介面，讓我們能把變數「連上去」

接下來找到Material.cpp 我們找到bool UMaterial::IsPropertyActive(EMaterialProperty InProperty)這個函數。然後做如下圖所示修改

這樣就能讓材質編輯器在我們切換shadingmodel枚舉的時候，實時增加一個CustomData的pin介面給我們用啦。

有了這個東西之後，我們還要讓材質編輯器在切換瞬間告訴我們的shader：「我們應該用我們自定義的shader啦」。如何告訴shader應該跑我們MSM_MyShadingModel的shading分支邏輯呢？答案是使用宏。

打開MaterialShared.cpp，找到FMaterial::SetupMaterialEnvironment(

EShaderPlatform Platform,

const FUniformExpressionSet& InUniformExpressionSet,

FShaderCompilerEnvironment& OutEnvironment

)

這個函數我們做如下修改：添加如下代碼

case MSM_MyShadingModel: OutEnvironment.SetDefine(TEXT("MATERIAL_SHADINGMODEL_MyShadingModel"), TEXT("1")); break;

這個字元串會被壓進shader里，成為宏。

做完這些我們就可以編譯引擎了。可能會等待半小時左右。

編譯好引擎之後，我們開始對shader層進行修改。

首先打開DefferedShadingCommon.ush文件，找到下圖所示區域並做如下修改：在#define SHADINGMODELID_EYE 9後面添加#define SHADINGMODELID_MyShadingModel 10 並且把SHADINGMODELID_NUM後的數字改為11

這個宏將作為我們shader跑哪根線路的判斷依據。還是在這個文件里，翻到DefferedShadingCommon.ush的最底部，找到float3 GetShadingModelColor(uint ShadingModelID)函數，在case SHADINGMODELID_EYE: return float3(0.3f, 1.0f, 1.0f);後面添加 case SHADINGMODELID_MyShadingModel: return float3(0.4f, 0.0f, 0.8f);//紫色

如下圖所示：

做完這個修改以後，我們就能在編輯器的ShadingModle預覽模式下看到如下效果：

你能看到我們定義的顏色已經能在debug模式下看到了。說明一切順利！！

下一步來到ShadingModelsMaterial.ush 找到void SetGBufferForShadingModel函數。我們在這個函數的最後面做如下修改：

這裡的MATERIAL_SHADINGMODEL_MyShadingModel是從c++層那裡塞進來的，然後把這個ShadingModle的ID保存到GBuffer里作為後面管線使用的數據。這一步是給DefferedShadingCommon.ush使用的。

完成之後我們需要打開BassPassCommon.ush，打開CustomData的寫入許可權

這一步的目的是當我們的shadingmode為MyShadingModel的時候，將CustomData的信息寫入GBuffer。

然後來打DefferdLightingCommon.ush 找到GetDynamicLighting函數，我們對這個函數做如下修改：

當然做了這個修改之後我們還需要對SurfaceShading函數再做修改：

打開ShadingModels.ush做如下修改：

完成這一步之後，我們還要對透明模式下的代碼進行修改。打開BasePassPixelShader做如下修改：

完成這一步之後，我們還要對透明模式下的代碼進行修改。打開BasePassPixelShader做如下修改：

那麼就完成了對引擎shader的定製啦！

引擎的定製對項目還是很重要的，官方其實考慮更多的是通用和兼容，但是這往往就導致一點：用虛幻4做出來的遊戲都長得差不多。不知道大家有沒有發現這點。其實我對這點感受還是很明顯的，現在的demo或者視頻瞟一眼就知道是不是虛幻做的，因為大家的shader效果是一樣的。這就會導致大量的同質化作品的出現，無法使你的項目脫穎而出。比如超龍珠鬥士Z，那麼精美的卡通渲染，肯定對引擎進行了大量的定製。

有沒有發現，我們自己激活的哪個CustomData0 這個介面的名字在你切換成Eye的時候，它會變成其他名字。鑒於強烈的強迫症，看這個CustomData0真的很不舒服，所以我們就來自己定義一下材質輸入介面的名字吧：

我們在Engine/Source/Editor/UnrealEd/Private/MaterialGraph.cpp的529行左右找到GetCustomDataPinName函數，然後做如下修改

編譯後你將會看到：

Enjoy it！！！

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