Expressions de matériau utilitaires

Les expressions de matériau utilitaires sont des nœuds qui peuvent affecter les matériaux de plusieurs façons différentes et surprenantes. Par exemple, le nœud GIReplace remplace la couleur de rebond indirect d'un objet par une valeur donnée que vous saisissez, tandis que le nœud Linear Interpolate permet de fusionner deux textures en fonction d'une entrée Alpha. Sur la page suivante, nous vous proposons une description détaillée de toutes les expressions utilitaires disponibles dans l'éditeur de matériau.

AntialiasedTextureMask

L'expression AntialiasedTextureMask permet de créer un matériau à l'aide d'un masque de transition progressive (anticrénelée). Le masque peut être utilisé pour fusionner deux propriétés de matériau complexes ou pour faire disparaître un matériau fusionné alpha (fonctionne bien avec SoftMasked). Spécifiez une texture avec le masque spécifié dans un canal (rouge, vert, bleu ou alpha), définissez le canal utilisé dans l'expression et spécifiez la valeur de comparaison. En supposant que le canal stocke une valeur de niveaux de gris dans la plage 0 = noir à 1 = blanc, la fonction de comparaison définit si le masque résultant doit être 0 ou 1. Cette expression est un paramètre, qui permet de remplacer la propriété Texture par les instances MaterialInstances enfants.

Pseudo code :

Result = 1
    if TextureLookup < Threshold then Result = 0

L'implémentation réelle est un peu plus compliquée, car elle essaie de définir des valeurs de retour entre 0 et 1 en fonction de la couverture réelle des pixels pour éviter le crénelage.

Exemple (cette petite texture de 128x128, non compressée pour une meilleure qualité) :

A été utilisée comme texture de normale (coin supérieur gauche) et utilisée avec l'expression de matériau décrite (coin inférieur droit) :

La technique fonctionne mieux en cas d’agrandissement et avec du contenu d’entrée flou. La compression nuit beaucoup à la qualité, essayez donc d'utiliser des textures basse résolution non compressées.

BlackBody

L'expression BlackBody simule l'effet du rayonnement du corps noir. L'utilisateur saisit une température (en Kelvin) et la couleur et l'intensité résultantes peuvent être utilisées pour ajuster les valeurs de couleur de base et d’émission afin d'obtenir un résultat physiquement précis.

BumpOffset

BumpOffset est l'expression utilisée dans l'Unreal Engine 4 pour ce qui est communément appelé 'Mappage de parallaxe'. L'expression Bump Offset permet à un matériau de créer une illusion de profondeur sans nécessiter de géométrie supplémentaire. Les matériaux BumpOffset utilisent une texture de hauteur en niveaux de gris pour donner des informations sur la profondeur. Plus la valeur de la texture de hauteur est élevée, plus le matériau semble 'ressortir' ; ces zones se décaleront à mesure que la caméra se déplacera sur la surface. Les zones sombres de la texture de hauteur sont 'plus éloignées' et sont celles qui se décaleront le moins.

ConstantBiasScale

L'expression ConstantBiasScale prend une valeur d'entrée, y ajoute une valeur de biais, puis la multiplie par un facteur d'échelle pour obtenir le résultat. Par exemple, pour convertir des données d’entrée de [-1,1] à [0,1], vous utiliserez un biais de 1,0 et une échelle de 0,5.

DDX

L'expression DDX expose le calcul dérivé de DDX, une fonctionnalité matérielle du GPU utilisée dans le calcul du shader de pixels.

DDY

L'expression DDY expose le calcul dérivé de DDY, une fonctionnalité matérielle du GPU utilisée dans le calcul du shader de pixels.

DepthFade

L'expression DepthFade permet de masquer les jointures disgracieuses qui se produisent lorsque des objets translucides croisent des objets opaques.

Sans fondu de profondeur

Avec fondu de profondeur

Le réseau de matériau dans cet exemple est illustré ci-dessous.

DepthOfFieldFunction

L'expression Depth of Field Function (fonction de profondeur de champ) est conçue pour donner aux artistes le contrôle sur ce qui se passe avec un matériau lorsqu'il est flouté par la profondeur de champ. Elle génère une valeur comprise entre 0 et 1 où 0 correspond à "net" et 1 à "complètement flou". Cela est utile lors de l’interpolation entre les versions nettes et floues d'une texture, par exemple. L’entrée Profondeur permet de remplacer le résultat existant des calculs de profondeur de champ de la scène par d'autres calculs.

Couleurs fusionnées

Fusion de textures normales et de textures floues

Desaturation

L'expression Desaturation désature son entrée ou convertit les couleurs de son entrée en nuances de gris, en fonction d'un certain pourcentage.

Distance

L'expression Distance calcule la distance (euclidienne) entre deux points/couleurs/positions/vecteurs et génère la valeur résultante. Cela fonctionne sur des vecteurs à un, deux, trois et quatre composants, mais les deux entrées de l'expression doivent avoir le même nombre de canaux.

Observez comment la couleur change à mesure que la distance par rapport à la caméra augmente.

Pseudo code :

Result = length (A - B)

Code HLSL de bas niveau :

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

DistanceFieldGradient

L'expression DistanceFieldGradient du nœud Material Expression, lorsqu'elle est normalisée, renvoie la direction X, Y, Z dans laquelle un objet se déplacerait dans le champ de distance. Le nœud Material Expression du gradient de champ de distance est donc bien adapté aux matériaux qui doivent simuler l'écoulement de liquides.

Vous trouverez ci-après un exemple d'utilisation de l'expression de matériau DistanceFieldGradient dans vos matériaux. Dans l'exemple ci-dessous, il faut noter que DistanceFieldGradient a d'abord été normalisée, puis intégrée dans un nœud Mask Channel. La raison en est que sans normaliser d'abord l’expression DistanceFieldGradient, vous ne pouvez pas obtenir de données directionnelles. Le paramètre de canal de masque a été ajouté pour faciliter la commutation de canal RVB dans l'instance de matériau.

Voici un exemple d’utilisation de DistanceFieldGradient. L'image ci-dessous montre quelles données l’expression DistanceFieldGradient utilise lorsque les différentes options RVB sont activées.

DistanceToNearestSurface

Le nœud Material Expression de l'expression Distance jusqu'à la surface la plus proche permet aux matériaux d'échantillonner n'importe quel point des niveaux du champ de distance global. Cette expression de matériau génère la distance signée en unités de l'espace du monde entre le champ de distance et les occluseurs les plus proches de la scène.

Voici un exemple d'utilisation de l'expression de matériau Distance jusqu'à la surface la plus proche.

Dans cet exemple, la distance jusqu'à la surface la plus proche a été introduite dans l'entrée Opacité d’un matériau et ce matériau a été appliqué à un plan de maillage statique placé juste au-dessus du sol du niveau. L’expression Distance jusqu'à la surface la plus proche indique au matériau de colorer en rouge uniquement les zones où le plan des maillages statiques commence à croiser d'autres maillages statiques placés dans la scène.

FeatureLevelSwitch

Le nœud Feature Level Switch permet de créer des matériaux simplifiés pour les appareils de faible puissance.

Exemple d'utilisation : vous pouvez avoir un matériau avec 10 textures qui se chevauchent et des calculs complexes, mais une seule texture statique pour mobile (niveau de fonctionnalité ES2).

Fresnel

L'expression Fresnel calcule une atténuation basée sur le produit scalaire de la normale de surface et de la direction de la caméra. Lorsque la normale de surface pointe directement vers la caméra, une valeur de 0 est générée. Lorsque la surface normale est perpendiculaire à la caméra, une valeur de 1 est générée. Le résultat est fixé dans la plage [0,1], ce qui fait qu’il n’y a pas de couleur négative au centre.

GIReplace

L'expression GIReplace permet aux artistes de spécifier une chaîne d'expression différente, et généralement plus simple, lorsque le matériau est utilisé pour le GI.

Exemple d'utilisation : le GI statique de Lightmass et le GI dynamique de LPV l'utilisent.

LightmassReplace

L'expression LightmassReplace passe simplement par l'entrée Realtime lors de la compilation du matériau à des fins de rendu de normale, et passe par l'entrée Lightmass lors de l'exportation du matériau vers Lightmass pour l'éclairage global. Elle permet de contourner les expressions de matériau que la version exportée ne peut pas gérer correctement, notamment WorldPosition.

LinearInterpolate

L'expression LinearInterpolate fusionne deux valeurs d'entrée basées sur une troisième valeur d'entrée utilisée comme masque. Il s'agit d'un masque permettant de définir les transitions entre deux textures, à l'instar d'un masque de couche dans Photoshop. L'intensité de l’Alpha du masque détermine le rapport de couleur à extraire des deux valeurs d'entrée. Si Alpha a la valeur 0,0, la première entrée est utilisée. Si Alpha a la valeur 1,0, la seconde entrée est utilisée. Si Alpha a une valeur comprise entre 0,0 et 1,0, la sortie est une fusion des deux entrées. Gardez à l’esprit que la fusion est effectuée par canal. Ainsi, si Alpha est une couleur RVB, la valeur du canal rouge de l'Alpha définit la fusion entre les canaux rouges de A et B indépendamment du canal vert de l'Alpha, qui définit la fusion entre les canaux verts de A et B.

Programmeurs : LinearInterpolate effectue un lerp par canal entre A et B en fonction de l'Alpha de la valeur paramétrique.

Bruit

L'expression Noise crée un champ de bruit procédural, ce qui permet de contrôler la façon dont il est généré.

Previous Frame Switch

L'expression de matériau Previous Frame Switch facilite l'implémentation d'animations de vertex dans les matériaux en fournissant un moyen de générer des vecteurs de mouvement corrects qui fonctionnent correctement avec l'anticrénelage temporel et le flou de mouvement.

Les matériaux qui ne sont qu'une fonction du temps fonctionnent déjà sans modification. Cependant, ils ne peuvent pas tenir compte d'autres variables, telles que les paramètres de matériau, qui peuvent affecter l'animation au moment de l'exécution. L'expression de matériau Previous Frame Switch offre un moyen de résoudre ces problèmes manuellement en suivant les modifications de ces paramètres. Par exemple, dans les blueprints, ils pourraient fournir manuellement des expressions pour la génération de vecteurs de mouvement due à des changements de décalage de position dans le monde entre les images.

Voici un exemple utilisant l'expression de matériau Previous Frame Switch dans un matériau.

Dans cet exemple, l’expression de matériau Previous Frame Switch utilise une valeur constante pour contrôler le flou directionnel via un nœud Multiply.

Dans cet exemple, vous découvrirez comment cette technique est utilisée dans les jeux d'Epic, comme Fortnite, pour contrôler le flou de mouvement à l'aide d'une animation de vertex qui s'assemble à l'écran. L'animation de droite utilise l’expression de matériau Previous Frame Switch pour ajouter un peu de flou de mouvement, contrairement à que l'animation de gauche.

Indicateur d'affichage dans le hublot

Il y a un indicateur d'affichage dans le hublot de l'éditeur, à l'emplacement Afficher > Visualiser > Reprojection de l'image précédente, que vous pouvez utiliser avec l'expression de matériau Previous Frame Switch pour diagnostiquer et corriger les écarts dans les vecteurs directionnels de l'image actuelle et de l'image précédente.

Si cette option est activée, cette visionneuse compare la couleur de l'image actuelle à la précédente, et renvoie la différence entre les deux images. Lorsque la différence est nulle, le matériau apparaît en gris dans le hublot (photo de gauche). Lorsque les vecteurs directionnels ne correspondent pas, le matériau affiche une superposition colorée (photo de droite).

QualitySwitch

L'expression QualitySwitch permet d'utiliser différents réseaux d'expressions en fonction du passage du moteur d'un niveau de qualité à l'autre, par exemple en utilisant une qualité inférieure sur les appareils bas de gamme.

RotateAboutAxis

L'expression RotateAboutAxis fait pivoter une entrée vectorielle à trois canaux en fonction de l'axe de rotation, d'un point sur l'axe et de l'angle de rotation. Ce nœud génère le Delta vers la position pivotée, et non vers la position entièrement pivotée elle-même. Cela en fait un moyen utile et simple de saisir le résultat dans l’entrée Décalage de position dans le monde pour les rotations simples.

Dans l'exemple ci-dessus, le plan d'aperçu semble tourner sur son axe vertical.

SphereMask

L'expression SphereMask génère une valeur de masque basée sur un calcul de distance. Si une entrée est la position d'un point et l'autre entrée est le centre d'une sphère de rayon quelconque, la valeur du masque est 0 à l'extérieur et 1 à l'intérieur avec une zone de transition. Cela fonctionne sur les vecteurs à un, deux, trois et quatre composants

Le nœud génère une valeur de 1 jusqu'à ce que la caméra dépasse une certaine distance. Ensuite, il génère une valeur de 0.

Faible translucidité

L'expression Thin Translucent Material Output représente avec précision les matériaux transparents à base physique en un seul passage. Cela vous permet de créer de véritables matériaux transparents teintés ou colorés qui réagissent avec précision à l'éclairage et à l'ombrage.

Lors de la création d'un matériau en verre teinté, une lumière spéculaire blanche et un arrière-plan teinté sont nécessaires. Ceux-ci sont rendus en un seul passage avec un shader basé sur la physique qui prend en compte les rebonds de la lumière de l’air vers le verre et inversement.

Modèle d'ombrage à translucidité standard

Modèle d'ombrage à translucidité fine

Bruit vectoriel

L'expression de matériau Vector Noise d'ajouter plus de résultats de bruit de vecteur 3D ou 4D à utiliser dans vos matériaux. Vu le coût de ces fonctions au moment de l'exécution, lorsque vous les avez utilisées pour développer un aspect, il est recommandé de préparer des calculs complets ou partiels dans une texture à l'aide de la fonctionnalité Cibles de rendu.

Grâce à ces expressions de graphique de matériau, vous pouvez développer des aspects procéduraux dans le moteur sur les ressources finales ; vous évitez ainsi d'avoir à créer des textures générées de manière procédurale avec un outil externe. Dans l'expression de matériau Vector Noise, vous trouverez les types de bruit vectoriel suivants.

Image	Élément	Description
	Cellnoise	Renvoie une couleur aléatoire pour chaque cellule dans une grille 3D (de l'opération de sol mathématique appliquée à l'entrée du nœud). Les résultats sont toujours constants pour une position donnée, ce qui permet d'ajouter un caractère aléatoire à un matériau de manière fiable. Le calcul de cette fonction de bruit vectoriel est très faible ; il n'est donc pas nécessaire de la précalculer dans une texture pour des performances optimales.
	Bruit de Perlin 3D	Renvoie une couleur aléatoire pour chaque cellule dans une grille 3D (de l'opération de sol mathématique appliquée à l'entrée du nœud). Les résultats sont toujours constants pour une position donnée, ce qui permet d'ajouter un caractère aléatoire à un matériau de manière fiable. Le calcul de cette fonction de bruit vectoriel est très faible ; il n'est donc pas nécessaire de la précalculer dans une texture pour des performances optimales.
	Gradient de Perlin	Calcule le gradient 3D analytique d'un scalaire Bruit simplexe de Perlin. La sortie est constituée de quatre canaux. Les trois premiers (RVB) sont le gradient et le quatrième (A) est le bruit scalaire. Ce type de bruit est utile pour les bosses sur une surface ou pour les textures de flux.
	Courbure de Perlin	Calcule la courbure 3D analytique d'un vecteur Bruit simplexe de Perlin (ou bruit de courbe). La sortie est un vecteur de courbe 3D signé, utile pour les flux de fluides ou de particules.
	Voronoi	Calcule le même bruit de Voronoi que le nœud de matériau Noise. Le bruit de Voronoi scalaire disperse les points de départ dans l'espace 3D et renvoie la distance au point le plus proche. La version Bruit vectoriel renvoie l'emplacement du point de départ le plus proche en RVB et la distance qui le sépare de celui-ci en A. Associée à Cellnoise, elle permet notamment un comportement aléatoire par cellule Voronoi.

Vous trouverez ci-dessous un matériau de lit de pierre simple utilisant le composant de distance du bruit vectoriel/Voronoi pour moduler certaines bosses de surface et intégrer la mousse dans les fissures. La position du point de départ, associée à Vector Noise > Cellnoise, permet de modifier la couleur et la hauteur des bosses par roche.

Les opérations dérivées Courbure de Perlin et Gradient de Perlin peuvent être additionnées en octaves, comme un bruit de Perlin ordinaire. Pour les dérivées d'expressions plus complexes, il est nécessaire de calculer le gradient du résultat de l'expression. Pour procéder à ce calcul, placez l'expression à calculer dans une fonction de matériau et utilisez-la avec les nœuds d'aide suivants.

Vous trouverez ci-dessous la description des différentes fonctions de bruit que vous trouverez dans l'expression de matériau Vector Noise.

• Exemple de matériau de Bruit de cellule :

  

• Exemple de matériau Gradient de Perlin :

  

• Exemple de matériau Voronoi :