Unreal Engine のインスタンス化されたマテリアル | Unreal Engine 5.7 ドキュメンテーション

Unreal Engine のマテリアルインスタンスは、マテリアルのコストが高い再コンパイルせずに、マテリアルの外観を変更するために使用されます。

通常のマテリアルの編集と変更には再コンパイルが必要ですが (ゲームプレイの前の必須事項)、マテリアルインスタンスでは、パラメータ化されたマテリアルを再コンパイルすることなく編集できます。これにはワークフローにおいて多大なメリットがあるだけでなく、マテリアルのパフォーマンスを向上させることができます。

マテリアルインスタンスエディタで開いているマテリアルインスタンスこのインターフェースの [パラメータグループ] にリストされている属性をカスタマイズできます。

インスタンス化マテリアルの中には、ゲームプレイ中でもインゲームイベントに反応して変更が可能なものもあります (木のマテリアルが燃えながら黒く焦げていく場合など)。アーティスティックな要素をきわめて柔軟に視覚的に表現できます。

マテリアルの継承

マテリアルとマテリアルインスタンスの関係は階層的な親子関係です。マテリアルインスタンスは、親 (すなわちマスター) マテリアルからすべての属性を継承します。たとえば、以下は、スターターコンテンツの椅子の小道具のマテリアルグラフです。

M_Chair から作成されたすべてのマテリアルインスタンスは、このグラフからすべての属性を継承します。

上記の命名規則を確認してください。コンテンツブラウザで親マテリアルとマテリアルインスタンスを簡単に識別できるように、この命名規則を使用することをお勧めします。

プレフィックス M_ は、M_Chair のように親マテリアルを示します。
プレフィックス MI_ は、図の右側の 2 つの例のように、マテリアルインスタンスを示します。

新規に作成されたマテリアルインスタンスは、親マテリアルの属性を継承しているため、レベルでオブジェクトに適用されると、親マテリアルとまったく同じように表示されます。次の画像では、左端の椅子には親マテリアルが適用されており、中央と右の椅子には変更されていないマテリアルインスタンスが使用されています。

マテリアルインスタンスのワークフローにおける主なメリットは、ノードグラフを編集したり、マテリアルを再コンパイルしたりせずに、非常に迅速に マテリアルインスタンスエディタをカスタマイズできることです。

次のビデオでは、2 つのマテリアルインスタンスをコンテンツブラウザで開き、マテリアルインスタンスエディタで編集しています。標準的なマテリアルでは、複雑さによっては再コンパイルに 1 分近くかかることもありますが、変更はメインビューポートにすぐに表示されます。

マテリアルのパラメータ化

まず、把握しておくべきことは、デフォルトではマテリアルインスタンスのすべての特性を編集できないということです。マテリアルの属性をインスタンス内で編集可能にするには、親マテリアルのパラメータとして指定する必要があります。これは、マテリアルのパラメータ化と呼ばれています。

パラメータはマテリアルエディタのその他のデータノードと同様に作成され、パラメータ化されていないものと同じ情報が格納されています。

たとえば、定数式には浮動小数値が 1 つ含まれており、Roughness や Metallic などのマテリアル入力の制御によく使用されます。このノードのパラメータ化されたバージョンは、スカラーパラメータと呼ばれています。

定数マテリアル式 (1) およびスカラーパラメータ (2)。

なお、スカラーパラメータは名前付きの値にもなります。この場合は、マテリアルインスタンスにデータ値を送るためのコンジットとして機能します。重要なのは、[詳細] パネルですべてのパラメータに一意でわかりやすい名前をで付けることです。マテリアルグラフでノードを選択し、[詳細] パネルでそのプロパティを表示します。

この例では、パラメータ名は Roughness で、デフォルト値は 0.25 です。

次の図のシンプルなパラメータ化されたマテリアルでは、 Vector Parameter が Base Color 入力に接続され、 Scalar Parameters が Metallic と Roughness に接続されています。

パラメータ化の考え方をさらに詳しく示すために、Specular 入力には 0.5 の定数値も渡されています。

マテリアルインスタンスエディタで開くと、これら 3 つのパラメータは公開されているため編集可能ですが、定数は公開されておらず、編集することもできません。アーティストに公開したい値はパラメータ化し、ユーザーによる変更を避けたい値は定数のままにします。

Base Color、Metallic、および Roughness のパラメータは、マテリアルインスタンスエディタで編集可能ですが、定数の値はアーティストに公開されません。

パラメータのタイプ

パラメータは、マテリアルグラフ内の任意の箇所で使用して、幅広いマテリアルエフェクトを制御することができます。

次に、主なパラメータの型について説明します。また、パラメータ式の詳細なリストについては、こちらをご覧ください。

スカラーパラメータ

ScalarParameter は、単一の浮動小数値を含むパラメータです。スカラーパラメータは、前述の Roughness や Metallic の例のように、単一の値に基づいてあらゆるエフェクトを制御することができます。

スカラーパラメータは、属性の乗算係数を制御するためにもよく使用されます。

このグラフでは、スカラーパラメータとソリッドカラーを乗算して、その結果を Emissive Color 入力に渡しています。スカラーパラメータの値は、エミッシブエフェクトの強度を制御します。値が大きいほど、エミッションの明るさが増します。

ベクターパラメータ

VectorParameter は、4 チャンネルのベクター値、すなわち 4 つの浮動小数値を含むパラメータです。

ベクターパラメータは、通常、設定可能な色の指定に使用されます。ただし、位置データを表したり、複数の値を必要とするエフェクトを制御したりするためにも使用します。

テクスチャパラメータ

最も一般的に使用されるテクスチャパラメータは TextureSampleParameter2D です。テクスチャパラメータを使用すると、マテリアルインスタンス内のテクスチャを変更することができます。

テクスチャパラメータには、ほかにも使用可能なタイプが複数あります。これらのタイプは、受け取るテクスチャのタイプや使用方法がそれぞれ特定されています。たとえば、次のようになります。

TextureSampleParameterCube は TextureCube またはキューブマップを受け取ります。
TextureSampleParameterFlipbook は FlipbookTexture を受け取ります。
TextureSampleParameterMeshSubUV は、メッシュエミッタとともに SUB-UV エフェクトに使用される Texture2D を受け取ります。
TextureSampleParameterMeshSubUV は、メッシュエミッタとともに SUB-UV のブレンドエフェクトに使用される Texture2D を受け取ります。

テクスチャパラメータの詳細なリストについては、「マテリアル式リファレンス」を参照してください。

静的パラメータ

スタティック パラメータはコンパイル時に適用されるため、マテリアルインスタンスエディタでは編集可能であるものの、スクリプトや実行時には編集できません。

このパラメータは、マテリアルのブランチをマスクするために使用できます。たとえば、StaticSwitch パラメータは 2 つの入力を受け取ります。パラメータの値が true の場合は最初の値を出力し、false の場合は 2 番目の値を出力します。これにより、スタティックパラメータでマスクされたブランチがランタイム時に実行されないため、より最適なコードが生成されます。

具体的なスタティックパラメータの種類の詳細については、「スタティックスイッチパラメータ」および「スタティックコンポーネントマスクパラメータ」を参照してください。

インスタンスで使用されるベースマテリアルのスタティックパラメータのすべての組み合わせで、新しいマテリアルがコンパイルされます。

これにより、コンパイルする必要のあるシェーダーの数が過剰になる可能性があります。そのため、マテリアルのスタティックパラメータの数と、実際に使用されるスタティックパラメータの順列数を最小限に抑えるようにしてください。

定数インスタンスおよびダイナミックインスタンス

Unreal Engine では、次の 2 種類のマテリアルインスタンスを利用できます。

マテリアルインスタンス定数 — 実行前にのみ計算されます。
マテリアルインスタンスダイナミック — 実行時の計算 (および編集) が可能です。

マテリアルインスタンス定数

マテリアルインスタンス定数は、実行前に 1 回のみ計算するインスタンス化マテリアルです。つまり、ゲームプレイ中での変更はできません。ただし、ゲーム中はずっと一定のまま保持されますが、コンパイルが不要というパフォーマンス上のメリットは変わりません。

たとえば、ゲームにさまざまな塗装が施された複数台の車があり、ゲームプレイ中にその色が変わらない場合、最も適切な方法は、汎用的な車の塗装の基本的な要素を表現したマスターマテリアルを作成することです。次に、車のタイプに応じたバリエーション (色の違い、さまざまなレベルのラフネスなど) を表すマテリアルインスタンス定数を作成します。この方法は、このページの冒頭で紹介した椅子の例で示されています。

マテリアルインスタンス定数は、コンテンツブラウザ内で作成され、マテリアルインスタンスエディタから編集されます。

マテリアルインスタンスダイナミック

マテリアルインスタンスダイナミック (MID) は、ゲームプレイ中 (実行時) に計算できるインスタンス化マテリアルです。つまり、プレイ中に、スクリプト (コンパイルされたコードあるいはブループリントビジュアルスクリプト) を使用してマテリアルのパラメータを変更することで、ゲーム中にマテリアルを変化させることができます。異なるレベルのダメージを表示したり、建築ビジュアライゼーションで塗装の色を変えたりと、さまざまな領域で MID を応用することができます。

MID はパラメータ化マテリアルまたはマテリアルインスタンス定数のいずれかから、スクリプト内で作成できます。ブループリントでは、パラメータ化されたプロパティを持つ特定のマテリアルを取得し、Create Dynamic Material Instance ノードでそれを提供します。そのノードの結果が、Set Material ノードを通じて対象オブジェクトに適用されます。ゲームプレイ中に変更可能な新規マテリアルが作成されます。