Substrate GBuffer 形式を使用したプログラミング | Unreal Engine 5.7 ドキュメンテーション

Substrate では、マテリアルデータの収集、処理、保存、ライティングでの使用の方法の変更が導入されています。このページでは、プログラマーのために、システムの仕組みを簡単に説明します。

オーサリングの観点では、マテリアルでは既存のルートノードの入力を引き続き使用することも、Substrate Material Nodes (Substrate マテリアルノード) (スラブ、演算子) を使用して、ルートノードの Front Material (フロントマテリアル) 入力に接続することもできます。マテリアルシェーダー内では、前者の場合は TEMPLATE_USES_SUBSTRATE==0 、後者の場合は TEMPLATE_USES_SUBSTRATE==1 によって変換されます。

ディファードライティングを使用する場合、マテリアルデータは「GBuffer」という中間ストレージに保存されます。 Substrate には、以下の 2 つの GBuffer ストレージモードがあります。

ブレンダブル GBuffer：既存の GBuffer 保存形式に似ています。
アダプティブ GBuffer：このストレージは、データのビットストリームに変更され、その形式はピクセルごとに変化します。

この GBuffer 形式はプロジェクト設定で設定され、対象のターゲットプラットフォームがアダプティブ GBuffer をサポートしているかどうかによって異なります。

GBuffer と Substrate での使用方法の詳細は、「Substrate マテリアルの概要」の「GBuffer」セクションを参照してください。

シーンテクスチャデータ

シーンテクスチャデータは、ブレンダブル GBuffer 形式とアダプティブ GBuffer 形式の両方で、SceneTextureLookup() を使って引き続きクエリされます。アダプティブ GBuffer を使用する場合、この関数は最初のクロージャーデータのみを返します。

グローバルシェーダー

グローバルシェーダーでデータにアクセスする必要がある場合、ディファードレンダリングでは、以下のように Substrate グローバルパラメータを宣言してバインドする必要があります。

C++

宣言

class FMyGlobasShaderCS : public FGlobalShader
{
  DECLARE_SHADER_TYPE(FMyGlobasShaderCS, Global)
  SHADER_USE_PARAMETER_STRUCT(FMyGlobasShaderCS, FGlobalShader);
  using FPermutationDomain = TShaderPermutationDomain<>;
  BEGIN_SHADER_PARAMETER_STRUCT(FParameters, )
   ...
   SHADER_PARAMETER_RDG_UNIFORM_BUFFER(FSubstrateGlobalUniformParameters, Substrate)
   ...
  END_SHADER_PARAMETER_STRUCT()

C++

シェーダーパラメータバインド

FMyGlobasShaderCS::FParameters PassParameters;
PassParameters.Substrate = Substrate::BindSubstrateGlobalUniformParameters(View);

FMyGlobasShaderCS::FParameters PassParameters;
PassParameters.Substrate = Substrate::BindSubstrateGlobalUniformParameters(View);

シェーダーでは、ブレンダブル GBuffer 形式とアダプティブ GBuffer 形式の両方を処理する必要があります。

メンテナンスを容易にするために、将来のリリースでより適切な抽象化が予定されています。

C++

#if SUBSTRATE_LOAD_FROM_MATERIALCONTAINER
// For Adaptive GBuffer
FSubstrateAddressing Addressing = GetSubstratePixelDataByteOffset(PixelPos, uint2(View.BufferSizeAndInvSize.xy), Substrate.MaxBytesPerPixel);
FSubstratePixelHeader Header = UnpackSubstrateHeaderIn(Substrate.MaterialTextureArray, Addressing, Substrate.TopLayerTexture);
#else
// For Blendable GBuffer
FSubstrateGBufferBSDF Data = SubstrateReadGBufferBSDF(GetScreenSpaceDataUint(PixelPos));
#endif

マテリアルシェーダー

マテリアルシェーダーでは、マテリアルの Front Material (フロントマテリアル) 入力がプラグインされている場合、TEMPLATE_USES_SUBSTRATE==1 が定義され、クロージャーデータは次のように処理および取得できます。

C++

// Initialise a Substrate header with normal in registers
FSubstrateData SubstrateData = PixelMaterialInputs.GetFrontSubstrateData();
FSubstratePixelHeader Header = MaterialParameters.GetFrontSubstrateHeader();
Header.IrradianceAO.MaterialAO = GetMaterialAmbientOcclusion(PixelMaterialInputs);

if (Header.SubstrateTree.BSDFCount > 0)
{
   FSubstrateIntegrationSettings Settings = InitSubstrateIntegrationSettings(false, true, 0, false);
   float3 TotalTransmittancePreCoverage = 0;
   Header.SubstrateUpdateTree(SubstrateData, V, Settings, TotalCoverage, TotalTransmittancePreCoverage);

レガシールートノード入力など、Substrate ノードを使用しないマテリアルでは、TEMPLATE_USES_SUBSTRATE==0 が定義され、以下のように通常どおりデータを取得できます。

C++

float3 BaseColor = GetMaterialBaseColor(PixelMaterialInputs);
float Metallic = GetMaterialMetallic(PixelMaterialInputs);
...

float3 BaseColor = GetMaterialBaseColor(PixelMaterialInputs);
float Metallic = GetMaterialMetallic(PixelMaterialInputs);
...

マテリアルのプロパティ

BSDFContext が取得されると (上のコードを参照)、以下のようにクロージャーデータにアクセスできます。

C++

SLAB_DIFFUSEALBEDO(BSDFContext.BSDF)
SLAB_F0(BSDFContext.BSDF);
SLAB_ROUGHNESS(BSDFContext.BSDF)

SLAB_DIFFUSEALBEDO(BSDFContext.BSDF)
SLAB_F0(BSDFContext.BSDF);
SLAB_ROUGHNESS(BSDFContext.BSDF)

ライティング評価

ディファードライティングを使用して特定のライトを評価するには、Substrate\SubstrateDeferredLighting.ush にある、以下の関数を使用できます。

C++

FSubstrateDeferredLighting SubstrateDeferredLighting(...)

FSubstrateDeferredLighting SubstrateDeferredLighting(...)

フォワードレンダリングでライティング全体を評価するには、Substrate\SubstrateForwardLighting.ush にある、以下の関数を使用できます。

C++

float3 SubstrateForwardLighting(...)

float3 SubstrateForwardLighting(...)

分析ライトと環境ライティングという、評価に役立つ 2 つの関数も、Substrate/SubstrateEvaluation.ush にあります。

C++

// Analytical lighting
FSubstrateEvaluateResult SubstrateEvaluateBSDFCommon(...);

// Environment lighting
FSubstrateEnvLightResult SubstrateEvaluateForEnvLight(...);

// Analytical lighting
FSubstrateEvaluateResult SubstrateEvaluateBSDFCommon(...);

// Environment lighting
FSubstrateEnvLightResult SubstrateEvaluateForEnvLight(...);

シェーダファイル

以下は、一般的に使用されるシェーダーファイルのリストです。

現在のシェーダー API は、今後のリリースで変更される可能性があります。

シェーダファイル	説明
`Substrate/Substrate.ush`	Substrate のコアデータ構造体、データアクセサ、またアダプティブ GBuffer のデータ読み取りが含まれます。
`Substrate/SubstrateRead.ush`	ブレンダブル GBuffer データの読み取り/アンパックロジックが含まれます。
`Substrate/SubstrateEvaluation.ush`	分析ライトと環境ライト向けの主要なシェーディング評価ロジックが含まれます。
`Substrate/SubstrateDeferredLighting.ush`	ディファードライティングパスのシェーディング評価が含まれます。
`Substrate/SubstrateForwardLighting.ush`	フォワードライティングパスのシェーディング評価が含まれます。

その他のリソース

Substrate の技術的プレゼンテーション：Siggraph 2023 - Unreal Engine Substrate: Authoring Materials That Matter（Siggraph 2023 - Unreal Engine Substrate: 重要なオーサリング素材）
Substrate のプレゼンテーション制作：Unreal Fest 2025 Stockholm - Everything You Wanted to Know About Substrate（Substrate について知りたいすべてのこと）

シーン テクスチャ データ

グローバル シェーダー

マテリアル シェーダー