Expresiones de material de utilidad

Las expresiones de material de utilidad son nodos que pueden afectar al material de formas diferentes a las que uno podría estar acostumbrado. Por ejemplo, el nodo GIReplace reemplazará el color de rebote indirecto de un objeto con un valor de entrada determinado, mientras que el nodo de interpolación lineal ayudará a mezclar dos texturas basadas en una entrada alfa. En la página siguiente encontrarás descripciones detalladas de todas las expresiones de utilidad disponibles en el editor de materiales.

AntialiasedTextureMask

La expresión AntialiasedTextureMask permite crear un material mediante una máscara de transición suave (con antialiasing). La máscara puede utilizarse para mezclar dos propiedades de material complejo o para añadir un fundido de salida a un material mezclado con alfa (funciona bien con SoftMasked). Especifica una textura con la máscara especificada en un canal (red, green, blue o alfa), establece el canal utilizado en la expresión y especifica el valor de comparación. Suponiendo que el canal almacena un valor de la escala de grises en el rango de 0 = negro a 1 = blanco, la función de comparación define si la máscara resultante debe ser 0 o 1. Esta expresión es un parámetro que permite que la propiedad Textura se anule con MaterialInstances hijas.

Pseudocódigo:

Result = 1
    if TextureLookup < Threshold then Result = 0

La implementación real es bastante más complicada, ya que intenta tener un valor de retorno entre 0 y 1 en función de la cobertura real de píxeles para evitar el aliasing.

Ejemplo (esta textura diminuta de 128 × 128, sin comprimir para obtener la mejor calidad):

Se ha utilizado como textura normal (parte superior izquierda) y se ha utilizado con la expresión de material descrita (inferior derecha):

La técnica funciona mejor con aumento y con contenido de entrada desenfocado. La compresión perjudica mucho a la calidad, así que intenta utilizar texturas de baja resolución sin comprimir.

BlackBody

La expresión BlackBody simula el efecto de la radiación de un cuerpo negro en tu material. El usuario introduce una temperatura (en Kelvin) y el color y la intensidad resultantes pueden utilizarse para controlar los valores de los colores base y emisivo para obtener un resultado físicamente exacto.

BumpOffset

BumpOffset es el término en Unreal Engine 4 para lo que comúnmente se conoce como 'mapeo por paralaje'. La expresión Bump Offset permite que un material dé la ilusión de profundidad sin necesidad de geometría adicional. El material BumpOffset utiliza un mapa de altura de escala de grises para aportar información sobre la profundidad. Cuanto más brillante sea el valor del mapa de altura, más sobresaldrá el material; estas zonas sufrirán un paralaje (desplazamiento) cuando la cámara se mueva por la superficie. Las zonas más oscuras del mapa de altura están «más alejadas» y serán las que menos se desplacen.

ConstantBiasScale

La expresión ConstantBiasScale toma un valor de entrada, añade un valor de sesgo a ella y, a continuación, la multiplica por un factor de escalado, lo que devuelve el resultado. Así, por ejemplo, para convertir datos de entrada de [-1,1] a [0,1] utilizarías un sesgo de 1.0 y una escala de 0.5.

DDX

La expresión DDX expone el cálculo derivado de DDX, una función de hardware de GPU utilizada en el cálculo del sombreador de píxeles.

DDY

La expresión DDY expone el cálculo de derivadas DDY, una función de hardware de la GPU que se usa en el cálculo del sombreador de píxeles.

DepthFade

La expresión DepthFade se utiliza para ocultar las costuras antiestéticas que se producen cuando los objetos traslúcidos se cruzan con opacos.

Sin fundido de profundidad

Con fundido de profundidad

La red de materiales para este ejemplo se muestra a continuación.

DepthOfFieldFunction

La expresión función de profundidad de campo está diseñada para dar a los artistas el control sobre lo que le ocurre a un material cuando lo desenfoca la profundidad de campo. Trabaja con un valor entre 0-1, de modo que 0 representa «enfocado» y 1 representa «completamente desenfocado». Es útil para interpolar entre versiones nítidas y desenfocadas de una textura, por ejemplo. La entrada de profundidad permite que el resultado existente de los cálculos de profundidad de campo de la escena se anule con otros cálculos.

Colores mezclados

Mezcla de texturas normales y desenfocadas

Desaturación

La expresión desaturación desatura su entrada o convierte los colores de su entrada en tonos de gris, en función de un determinado porcentaje.

Distancia

La expresión distancia calcula la distancia (euclidiana) entre dos puntos/colores/posiciones/vectores y devuelve el valor resultante. Esto funciona con vectores de uno, dos, tres y cuatro componentes, pero ambas entradas de la expresión deben tener el mismo número de canales.

Observa cómo cambia el color a medida que aumenta la distancia de la cámara.

Pseudocódigo:

Result = length (A - B)

Código HLSL de nivel bajo:

float Result = sqrt (dot (A-B, A-B))

DistanceFieldGradient

Cuando se normaliza el nodo de expresión de material DistanceFieldGradient, muestra las direcciones X, Y, Z en las que se movería un objeto en los campos de distancia. Esto hace que el nodo de expresión de material del degradado del campo de distancia sea adecuado para materiales que deban simular el flujo de líquidos.

Aquí tienes un ejemplo de cómo utilizar la expresión de material DistanceFieldGradient en los materiales. En el ejemplo siguiente, ten en cuenta que DistanceFieldGradient primero se normalizó y luego se introdujo en un nodo de canal de máscara. El motivo es que, si no se normaliza DistanceFieldGradient primero, no se pueden obtener datos direccionales. Se ha añadido el parámetro de canal de máscara para facilitar el cambio de canal RGB en la instancia de material.

Aquí se muestra un ejemplo de DistanceFieldGradient en acción. La siguiente imagen muestra qué datos utilizará DistanceFieldGradient cuando los diferentes RGB estén habilitados.

DistanceToNearestSurface

El nodo de expresión de material Distance To Nearest Surface permite que los materiales muestren cualquier punto en los niveles del campo de distancia global. Esta expresión de material funciona al sacar la distancia con signo en unidades de espacio del mundo desde el campo de distancia hasta los oclusores más cercanos de la escena.

Aquí se muestra un ejemplo de la expresión de material distancia a la superficie más cercana en acción.

En este ejemplo, la expresión Distance To Nearest Surface se introdujo en la entrada de opacidad de un material, y ese material se aplicó a un plano de malla estática que se colocó justo por encima del suelo de niveles. Esta expresión le indica al material que solo coloree de rojo las zonas donde el plano de mallas estáticas empezará a cruzarse con otras mallas estáticas colocadas en la escena.

FeatureLevelSwitch

El nodo Feature Level Switch permite crear material simplificado para dispositivos de menor potencia.

Ejemplo de uso: Puede que tengas un material con 10 texturas solapadas y matemáticas complejas, pero solo una textura estática para móviles (nivel de funciones ES2).

Fresnel

La expresión Fresnel calcula una caída según el producto escalar de la normal de superficie y la dirección a la cámara. Cuando la normal de superficie apunta directamente a la cámara, se devuelve el valor 0. Cuando la normal de superficie es perpendicular a la cámara, se devuelve el valor 1. El resultado se ancla a [0,1] para que no tengas ningún color negativo en el centro.

GIReplace

GIReplace permite a los artistas especificar una cadena de expresión diferente, normalmente más sencilla, cuando el material se utiliza para la iluminación global.

Ejemplo de uso: Lo usan la iluminación global estática de Lightmass y la iluminación global dinámica de LPV.

LightmassReplace

La expresión LightmassReplace pasa por la entrada en tiempo real cuando se compila el material para un renderizado normal, y por la entrada de Lightmass cuando se exporta el material a Lightmass para la iluminación global. Esto es útil para trabajar con expresiones de material que la versión exportada no puede manejar correctamente (por ejemplo, WorldPosition).

LinearInterpolate

La expresión LinearInterpolate mezcla dos valores de entrada basados en un tercer valor de entrada que se usa como máscara. Puede considerarse como una máscara para definir transiciones entre dos texturas, como una máscara de capa en Photoshop. La intensidad de alfa de la máscara determina la proporción de color que se tomará de los dos valores de entrada. Si alfa es 0.0, se utiliza la primera entrada. Si alfa es 1.0, se utiliza la segunda entrada. Si alfa está entre 0.0 y 1.0, la salida es una mezcla entre las dos entradas. Ten en cuenta que la mezcla se produce por canal. Por lo tanto, si alfa es un color RGB, el valor del canal rojo de alfa define la mezcla entre los canales rojos de A y B independientemente del canal verde de alfa, que define la mezcla entre los canales verdes de A y B.

Programadores: LinearInterpolate hace una interpolación lineal por canal entre A y B según el alfa del valor paramétrico.

Ruido

La expresión ruido crea un campo de ruido procedimental y te permite controlar cómo se genera.

Interruptor de fotograma anterior

La expresión de material interruptor de fotograma anterior ayuda a implementar animaciones de vértice complejas en el material y proporciona una forma de generar vectores de movimiento correctos que funcionan bien con AA temporal y desenfoque de movimiento.

Los materiales que son solo una función de tiempo ya funcionan sin modificación. Sin embargo, no pueden tener en cuenta otras variables, como parámetros de material, que pueden afectar a la animación en tiempo de ejecución. La expresión de material Previous Frame Switch proporciona un medio para resolver estos problemas manualmente al controlar cómo cambian estos parámetros. Por ejemplo, en los blueprints podrían proporcionar manualmente expresiones para la generación de vectores de movimiento debido a cambios en la compensación de la posición global entre fotogramas.

Aquí se muestra un ejemplo en el que se utiliza la expresión de material interruptor de fotograma anterior en un material.

En este ejemplo, Previous Frame Switch utiliza un valor constante para controlar el desenfoque direccional a través de un nodo Multiply.

En este ejemplo, puedes ver cómo se utiliza en los propios juegos de Epic, como Fortnite, para controlar el desenfoque de movimiento con una animación de vértice que se monta en pantalla. La animación de la derecha utiliza el interruptor de fotograma para añadir algo de desenfoque de movimiento, mientras que la animación de la izquierda no.

Habilitadores de visibilidad del visor

Hay un habilitador de visibilidad en el visor del editor, en Mostrar > Visualizar > Reproyección del fotograma anterior, que puedes utilizar con la expresión interruptor de fotograma anterior para diagnosticar y corregir discrepancias en los vectores direccionales del fotograma actual y anterior.

Si se habilita, este visualizador compara el color del fotograma actual con el anterior y devuelve la diferencia entre ambos fotogramas. Si la diferencia es cero, el material aparece en gris en el visor (imagen izquierda). Si los vectores direccionales no coinciden, el material muestra una superposición de color (imagen derecha).

QualitySwitch

La expresión QualitySwitch permite usar diferentes redes de expresiones según si el motor cambia entre niveles de calidad, como el uso de una calidad más baja en dispositivos de gama baja.

RotateAboutAxis

La expresión RotateAboutAxis gira una entrada vectorial de tres canales según el eje de rotación, un punto en el eje y el ángulo de rotación. Este nodo devuelve el delta a la posición girada, no a la posición totalmente girada en sí. Se trata de una forma útil y sencilla de introducir el resultado en la entrada de compensación de la posición global para rotaciones simples.

En el ejemplo anterior, parece que el plano de previsualización gira sobre su eje vertical.

SphereMask

La expresión SphereMask devuelve un valor de máscara que se basa en el cálculo de una distancia. Si una entrada es la posición de un punto y la otra entrada es el centro de una esfera con algún radio, el valor de la máscara es 0 por fuera y 1 por dentro con alguna zona de transición. Esto funciona con vectores de uno, dos, tres y cuatro componentes.

El nodo devuelve un valor de 1 hasta que la cámara rebasa cierta distancia, tras la cual devuelve 0.

Traslúcido y fino

La expresión salida de material traslucido fino representa con precisión los materiales transparentes basados en la física en una sola pasada. Esto te permite crear material transparente teñido o coloreado auténtico que responda con precisión a la iluminación y el sombreado.

Al crear un material de cristal tintado, se necesita la luz especular blanca y el fondo tintado. Se renderizan en una sola pasada con un sombreador basado en la física que tiene en cuenta el ligero rebote desde el aire al cristal y del cristal al aire.

Modelo de sombreado traslúcido fino estándar

Modelo de sombreado traslúcido fino

Ruido vectorial

La expresión del material de ruido de vectores añade varios resultados de ruido de vectores en 3D o 4D más para usar en tus materiales. Debido al gasto de tiempo de ejecución de estas funciones, se recomienda que, una vez desarrollado un aspecto con ellas, todo o parte del cálculo se haga mediante bake en una textura utilizando la función de objetivos de renderizado.

Estas expresiones de grafo de material permiten desarrollar aspectos procedimentales en el motor sobre los recursos finales, proporcionando una alternativa a la creación de texturas generadas procedimentalmente con una herramienta externa. Dentro de la expresión material de ruido de vectores, encontrarás los siguientes tipos de ruido de vector:

Imagen	Elemento	Descripción
	Ruido de celda	Devuelve un color aleatorio para cada celda de una cuadrícula 3D (es decir, de la operación matemática base aplicada a la entrada del nodo). Los resultados siempre son coherentes para una posición determinada, por lo que puede ser una forma fiable de añadir aleatoriedad a un material. Esta función vectorial de ruido es muy económica de calcular, por lo que no es necesario hacer bake de ella en una textura para mejorar el rendimiento.
	Ruido Perlin 3D	Devuelve un color aleatorio para cada celda de una cuadrícula 3D (es decir, de la operación matemática base aplicada a la entrada del nodo). Los resultados siempre son coherentes para una posición determinada, por lo que puede ser una forma fiable de añadir aleatoriedad a un material. Esta función vectorial de ruido es muy económica de calcular, por lo que no es necesario hacer bake de ella en una textura para mejorar el rendimiento.
	Degradado Perlin	Calcula el degradado 3D analítico de un ruido escalar Perlin Simplex. La salida son cuatro canales. Los tres primeros (RGB) son el degradado y el cuarto (A) es el ruido escalar. Este tipo de ruido es útil para los baches de una superficie o para los mapas de flujo.
	Rizado Perlin	Calcula el rizado 3D analítico de un ruido vectorial Perlin Simplex (también llamado ruido de rizado). La salida es un vector de rizado firmado en 3D, útil para el flujo de fluidos o partículas.
	Voronoi	Calcula el mismo ruido Voronoi que el nodo de material Noise. El ruido escalar Voronoi dispersa los puntos semilla en el espacio 3D y devuelve la distancia al más cercano. La versión de vector de ruido devuelve la posición del punto semilla más cercano en RGB y la distancia hasta él en A. En combinación con Cellnoise, esto puede permitir cierto comportamiento aleatorio por celda Voronoi.

A continuación, se muestra un material de base de piedra sencillo que utiliza el componente de distancia del ruido vectorial de Voronoi para modular algunos baches de la superficie y mezclar el musgo en las grietas. La posición inicial, junto con Ruido vectorial > Ruido de celda, se usa para cambiar el color y la altura del relieve de cada roca.

Las operaciones derivadas rizado Perlin y degradado Perlin se pueden sumar en octavas, al igual que el ruido Perlin normal. Para las derivadas de expresiones más complejas, es necesario calcular el degradado del resultado de la expresión. Como ayuda, añade la expresión a computar a una función de material y utilízala con los siguientes nodos auxiliares.

A continuación, encontrarás descripciones de las distintas funciones de ruido presentes en la expresión material de ruido de vectores.

• Ejemplo de material de ruido de celda:

  

• Ejemplo de material de degradado Perlin:

  

• Ejemplo de material de Voronoi: