Unreal Engine4(虚幻4)学习心得-获取UE4
按照国际惯例自我介绍，多年GPU驱动工作经验，主要研究方向为3D图形学OpenGL，曾效力于Marvell手机部门和Intel开源技术组，目前任职于完美世界3D引擎组，热衷于对开源游戏引擎的研究。2013年开始阅读Cocos2d-x源码，曾录制一套Cocos2d-x教程，获得Cocos引擎中文官网举办的原创Cocos教程二等奖，目前该教程已转移到极客学院，从去年开始使用Unreal Engine4，并阅读其源码，将学习心得整理至此，借此与大家进行交流。个人网站：图形学人
不同人眼中的Unreal Engine
制作一个完整的游戏，需要许多部门的通力合作，比如工程师（引擎工程师、客户端工程师、服务器端工程师）、艺术家（原画、角色、动作、场景、特效、光照、UI）、策划等。不同人使用UE4的侧重点不同：
- 关卡设计师眼中的UE4
- 艺术家眼中的UE4
- 程序员眼中的UE4
- Unity转UE4
UE4下载地址
- Git下载地址下载前需绑定账号
- Zip包下载不建议使用这种方式
- 如果开发PS4等平台产品，还需要和UE4签订协议，拿到对应的代码
- 无代码版编辑器下载无需编译，可直接使用
UE4的编辑器
- 关卡编辑器
- 材质编辑器
- 蓝图编辑器
- 行为树编辑器
- 角色编辑器
- 特效编辑器
- UI编辑器
- 视频编辑器
- 声音编辑器
- Paper2D编辑器
- Ragdoll编辑器
- 静态物件编辑器
- 媒体编辑器
Unreal Engine4(虚幻4)学习心得-Ambient Cubemap 环境立方体贴图
创建项目
如何创建新的项目在这里就不做过多说明了，打开UE4 Editor，就可以选择是创建blueprint项目，还是C++项目。
- blueprint蓝图项目blueprint蓝图项目，使用图形化编程方式，供非程序员可以不通过代码，就可以做出一个不错的UE4项目，可以用作demo，甚至是上线项目使用。
- C++项目C++项目，也就是通过代码来完成一个项目的开发。不过其实说白了，蓝图中使用到的函数、变量，都是底层C++写好之后，选择性的暴漏给蓝图的。
创建了项目之后，从Editor左侧将一些static mesh、light之类的拖到关卡编辑器中，点击播放，也就可以看到场景的效果了。
Ambient Cubemap 环境立方体贴图
- 用处在标准光照模型（Blinn-Phong模型）中，进入摄像机的光线分为4种，自发光、高光反射、漫反射、环境光。其中环境光适用于描述物体所收到的间接光照的。而Ambient Cubemap用于高质量光照环境的立方体贴图。
- 实现方式其实就是对物体的六个方向拍照，得到一个cubemap，然后根据不同的光泽度，生成不同模糊程度的图片保存在不同mipmap中，然后根据物体的粗糙度、法线等因素，在shader中针对cubemap编写算法，然后将计算出来的结果，参与最终颜色的生成上。
- 注意事项由于环境光并非一般的方向光，可以认为它的光照来自四面八方。所以不能对其使用shadow map，而只能使用SSAO，建议与带阴影的动态光照产生的直接光照组合使用。
- UE4中的使用方法很多地方可以使用Ambient Cubemap，这里只说一种使用方式：在后处理中对全场景使用ambient cubemap：
- 首先在关卡中拖进一个Post Process Volume，并对其Unbound属性的checkbox进行勾选，目的是是的这个后处理将影响整个世界
- 如果不将Post Process Volume与整个世界关联，也可以不勾选其Unbound选项，而是调整其blend Radius即可
- 在Post Process Volume的Settings的Ambient Cubemap属性中，赋给其一个Cubemap Texture（），设置其Intensity，用于影响其光的强度，设置Tint用于影响颜色。
- 这里赋予的Cubemap就是我们刚才一直说的ambient cubemap，这里用的是预先准备好的cubemap，其实也可以在游戏中生成cubemap，但是会比较耗费性能
- Intensity和Tint这俩属性与原生的Ambient Cubemap算法无关，只是UE4给这个算法添加的两个属性，用于，比如我们准备了一个场景白天时候的Ambient Cubemap，然后可以通过修改这个Intensity和Tint，然后不修改Cubemap，就可以获取到这个场景晚上的Cubemap了。
- 设置世界中物体的材质，将其金属度设置为1，这个值是用于blend直接光和cubemap的，值越高，cubemap的比重越大；将其粗糙度设置为0，这样将使用清晰的Cubemap mipmap。
- 在这里还可以设置法线，但是一般使用默认法线就好，如果设置其他法线可能会造成扭曲的效果
- 这里还能获取到上一步设置的Ambient Cubemap Intensity和Tint，用于设计更复杂的算法
- 首先在关卡中拖进一个Post Process Volume，并对其Unbound属性的checkbox进行勾选，目的是是的这个后处理将影响整个世界
- UE4源码中相关的类FCubemapShaderParameters：
- 成员变量
- AmbientCubemapColor，由于AmbiendCubemap的实际使用方法还是将Cubemap中的RGBA值采样出来，参与到最终颜色的计算，所以通过设置这个参数，可以设置使用Cubemap的哪几个通道，各个通道采样的比例、颜色偏移等
- AmbiendCubemapMipAdjust，由于需要根据绘制物体的粗糙度等因素，计算出来使用cubemap的哪层mipmap，而设置这个参数，可以对此进行修正
- AmbientCubemap和AmbientCubemapSampler用于指定Ambient Cubemap指的Cubemap texture。
- 成员函数
- 函数Bind，用于将4个成员变量与shader中对应的变量进行bind
- 函数SetParameters/SetParametersTemplate通过给4个成员变量赋值进而给shader中的对应变量赋值
- 使用位置
- PostProcessAmbient类，正如刚才举到的例子，后处理中可以使用Ambient Cubemap，所以在这个后处理类中使用到了该类。
- FInjectAmbientCubemapPS类。
- 成员变量
Unreal Engine4(虚幻4)学习心得-材质
材质
制作材质的过程其实就相当于在写shader，只是UE4制作材质使用的是可视化方式在写shader。下面将介绍一些材质属性：
- Blend Mode混合模式 用于决定材质颜色如何和背景颜色混合。
- Opaque不透明
- Masked蒙版，蒙版材质可以利用蒙版贴图，将一些区域设置为可见或者不可见，比如铁丝网就可以使用蒙版
- Translucent半透明，可以以某种形式允许光线透过，比如玻璃
- Additive叠加，有透明度，用于增加颜色信息，比如各种粒子效果
- Modulate调制，将材质颜色乘以背景颜色，适合做贴花效果
- Lighting Mode光照模式 当半透明/透明的时候使用。
- Volumetric NonDirectional，是最节省的光照模式，只使用漫反射颜色，不用考虑材质法线。严格的说，只对动态光照的物体有效。
- Volumetric Directional，考虑材质法线。
- Volumetric PreVertex NonDirectional，同Volumetric NonDirectional，但是光照只在顶点计算，这样会减轻PS的消耗。
- Volumetric PreVertex Directional，同Volumetric Directional，但是光照只在顶点计算，这样会减轻PS的消耗。
- Base Color常规色 通常会通过PS制作一些贴图，作为基本色。所有的贴图都可以通过UV设置其平铺状态
- Emissive自发光 能让材质自己发光，可以用于制作材质外边缘的光晕效果。
- Specular高光 用于控制高光的颜色。光源照射到物体然后反射到人的眼睛里时，物体上最亮的那个点就是高光。高光控制着光线的反射，以展现一种光泽的效果。
- Opacity不透明 用于控制物体的透明度。
- OpacityMask不透明蒙版 用于和混合模式中的Masked蒙版模式组合使用，包含了可见还是不可见信息蒙版贴图就在这里连接。
- Normal法线 法线贴图是材质具有凹凸效果的原因。除非制作的是玻璃或者金属球之类的非常光滑的物体，否则一定要用法线。可以再加上一张细节贴图，与法线贴图相加，一起当做法线贴图。但是法线贴图中的凹凸信息其实是存在于RG通道中，B通道好比基准线，也就是被RG弄皱的底平面，因此如果想再加上一张细节贴图的话，蓝色通道千万不能动。法线贴图通过RGB的信息，以像素为单位来指定表面角度。
- WorldPositionOffset世界位置偏移量 只有要跟踪某个材质的世界位置，并且要沿某个方向移动它，这个属性才会被用到。
- 材质的其他属性（UDK）
- Diffuse漫反射 提供不透明颜色，好比常规颜色。通常会通过PS制作一些贴图（包含alpha通道，法线贴图），作为漫反射的基本色。
- DiffusePower漫反射次幂 描述颜色随光照信息的流失，从饱和向阴暗渐变的速度。
- SpecularPower高光次幂 用来模拟光滑度。
- Distortion扭曲 它能使一个对象表面的材质发生扭曲。使用方式比如：把混合模式设置为Additive叠加，然后设置无光照，然后把法线贴图连接到扭曲上（扭曲接收的就是法线信息，它要利用RGB通道来决定把像素点移到多远），就能看到热浪的效果，类似折射。
- TransmissionColor透射色 设置一个颜色，这样穿过物体表面的光线，好像会穿透物体扩散开来，呈现出次表面散射（3S）的样子（透射蒙版要设置为1才能看到）。比如设计角色的耳朵的时候，将耳朵部分的透射蒙版设置为1，然后将投射色设置为深红，那么当光线射到耳朵背面的时候，耳朵看上去就有次表面散射的效果。（这里只是模拟S3，而非真正的S3，但是很逼真，移动光源就可以看到半透明的效果）
- TransmissionMask透射蒙版 0和1组成的蒙版贴图用于决定哪里需要透射。透射色和透射蒙版主要用于蜡和人皮肤之类的地方
- BumpOffset凹凸偏移 凹凸偏移需要借用高度贴图。高度贴图可以使用法线贴图的alpha作为其高度值，然后将高度贴图作为基本色和法线的UV即可。
评论