Creación de materiales e instancias de material

En este tutorial, profundizarás en los materiales y las instancias de material. Aprenderás técnicas y conjuntos de herramientas de material que pueden ayudarte a tomar decisiones artísticas, aumentar la velocidad de desarrollo y controlar la sobrecarga en tu proyecto. Más adelante, aplicarás materiales a los recursos del juego y usarás blueprints para controlar los materiales en función de las acciones del jugador dentro de tu nivel.

Antes de empezar

Este módulo requiere una iluminación intensa. Si has reducido la iluminación del nivel según el tutorial anterior, usa los siguientes ajustes:

Materiales e instancias de material

Los materiales definen las propiedades de la superficie de los recursos en tu juego. Al igual que las texturas, los materiales son como el papel de envolver que cubre una malla, cambiando el aspecto de su superficie y cómo reacciona a las fuentes de luz. 

A diferencia de las texturas, los materiales ofrecen una personalización no destructiva mediante un proceso de trabajo basado en nodos. Por ejemplo, los materiales contienen propiedades predeterminadas que imitan los atributos de las sustancias del mundo real, como la piedra o el metal. La única diferencia entre los materiales de la imagen de abajo son sus propiedades metálicas y de rugosidad.

Los materiales pueden combinar texturas y lógica para producir sustancias complejas capa a capa. Mediante estas combinaciones, puedes tomar decisiones artísticas que influirán en la creación de mundos de tu proyecto. Esto puede ser tan sencillo como añadir arañazos a los elementos metálicos del juego o tan complejo como agua fluyendo sobre arena.

Más allá de las opciones artísticas, puedes usar materiales para agilizar tu proceso de desarrollo. Por ejemplo, los materiales generan tipos de archivos hijo llamados instancias de material. Una instancia de material es una copia que hereda propiedades de su material padre. Las instancias pueden anular esas herencias de forma no destructiva para mantener sus propias propiedades únicas.

En un entorno de desarrollo, puedes usar los materiales padre y las instancias de material para:

• Recibir feedback visual instantáneo: los cambios realizados en las instancias son visibles inmediatamente en todos los visores, sin necesidad de recompilar el sombreador del material padre.

• Mejora del rendimiento: las instancias usan el mismo código de sombreador que su padre, lo que puede reducir la cantidad total de sombreadores a compilar y reducir el cambio de sombreadores durante el tiempo de ejecución.

• Optimizar el proceso de trabajo: las instancias eliminan la complejidad al exponer únicamente las propiedades relevantes para los equipos artísticos.

• Interactuar con blueprints: como los materiales y sus instancias hijas usan lógica, las propiedades de los materiales pueden controlarse externamente mediante blueprints.  

Vamos a familiarizarnos con las herramientas y las interfaces que usarás en este tutorial.

Anatomía de un material

Para entender mejor los conjuntos de herramientas de materiales, vamos a abrir un material existente. En el explorador de contenido, dirígete a la siguiente ruta:

Todo > Contenido > LevelPrototyping > Materiales

Dentro de la carpeta Materiales, busca M_FlatCol.

Fíjate en la convención de nomenclatura de este material: usa el prefijo M_. Se trata de una convención de nomenclatura habitual en Unreal Engine que distingue a los materiales de otros archivos. Aunque el prefijo exacto depende de ti, las convenciones de nomenclatura de todo el equipo pueden evitar confusiones cuando los equipos de desarrollo trabajan con cientos de recursos.

Haz doble clic en M_FlatCol. La ventana que se abre es el editor de materiales. En este tutorial, las pestañas más importantes del editor son la ventana de previsualización, el grafo de material y el panel Detalles.

Prueba a cambiar el color base del material siguiendo estos pasos:

1. En el grafo de material, haz doble clic en el nodo Base Color.

2. En el selector de color, introduce el valor sRGB hexadecimal FFBC00FF y haz clic en Aceptar.

3. Para guardar el material, haz clic en Guardar, Archivo > Guardar o Ctrl + S.

Si los recursos de tu proyecto usan M_FlatCol, es posible que notes un cambio en tu nivel.

Vuelve al explorador de contenido y localiza MI_DefaultColorway. Esta es una instancia de material que utiliza M_FlatCol como su padre. 

Haz doble clic en él para abrir el editor de instancias de material.

A diferencia del editor de materiales, el editor de instancias de material no permite personalización. En el panel Detalles, fíjate en que M_FlatCol se muestra bajo el encabezado Padre. Dado que los materiales padre transmiten propiedades a sus hijos, el color base de esta instancia debería ser el amarillo, pero observa la ventana de previsualización. La malla de muestra sigue siendo gris.

Esto se debe a que la propiedad Color base de M_FlatCol está expuesta (es decir, es editable) y actualmente está sobrescrita por un color gris. Las instancias pueden conservar sus propias propiedades anulando las propiedades padre expuestas.

Hagamos dos experimentos diferentes:

• Eliminaremos la anulación.

• Aplicaremos la anulación para cambiar el color base de esta instancia.

Para hacerlo, sigue estos pasos:

1. En el panel Detalles, en Propiedades de superficie, desmarca Color base. Esto elimina la anulación. En la ventana de previsualización, la malla de ejemplo debería cambiar de gris a amarillo.

   

2. Para volver a aplicar la anulación, selecciona Color base. Haz clic en la muestra de color para abrir el selector de color y elegir un nuevo color.

3. Guarda la instancia de material.

Ten en cuenta que los recursos de tu nivel que usen esta instancia se actualizarán con el nuevo color base, pero los recursos que usen M_FlatCol permanecerán amarillos. 

Esto se debe a que los materiales son jerárquicos:

• Los materiales padre pueden propagar los cambios a sus instancias hijo.

• Las instancias pueden tener propiedades expuestas únicas.

• Las instancias pueden propagar cambios a sus propias instancias hijo.

• Las instancias no pueden propagar los cambios a los materiales padre.

Un material padre eficaz y útil actúa como una base flexible para todas las instancias hijo, lo que reduce la cantidad de compilación, cambios de sombreadores y acciones repetitivas en tu proceso de desarrollo. A la hora de crear un material padre, ten en cuenta a qué propiedades accederá tu equipo con más frecuencia y en qué iterará.

Cómo crear un material padre

En esta sección, construirás un material padre con las propiedades Color base, Metálico, Normal y Rugosidad. Controlarás estas propiedades mediante texturas, expresiones y una combinación de ambas.

Para crear un nuevo material, sigue estos pasos:

1. En el explorador de contenido, ve a la ruta del archivo Todo > Contenido > AdventureGame > Artista > Materiales, haz clic en Añadir y selecciona Material en la lista.

2. Dale al material el nombre M_Surfaces.

3. Haz doble clic en M_Surfaces para abrir el editor de materiales.

   

A continuación, usarás texturas para controlar las propiedades del material.

Cómo controlar las propiedades mediante texturas

Los mapas de texturas son archivos de imagen que pueden superponerse y personalizarse dentro de un material para producir distintos resultados visuales.

Las texturas son útiles para materiales que tienen detalles complejos o que varían espacialmente, ya que cada píxel almacena información RGB y alfa única. Por ejemplo, al crear un material que imite el metal rayado, un mapa especular utiliza información alfa para señalar las áreas que deberían reflejar la luz y las que no.

En esta sección, usarás la expresión TextureSample para aplicar un mapa difuso y un mapa normal a tu material. 

Para añadir mapas de texturas, sigue estos pasos:

1. Haz clic derecho en el grafo, busca y selecciona TextureSample en la lista. También puedes usar el atajo de teclado T + clic izquierdo.

   

2. Añade dos nodos TextureSample y coloca uno debajo del otro.

3. Selecciona el nodo TextureSample superior. En el panel Detalles, en la sección Base de textura de expresión de material, haz clic en el desplegable vacío Textura y busca DefaultDiffuse. Selecciona el mapa difuso en la lista.

   

4. Con el nodo superior TextureSample aún seleccionado, conecta la salida RGB a la entrada Color base del nodo raíz del material (M_Surfaces).

5. Selecciona el nodo TextureSample inferior. En el panel Detalles, en la sección Base de textura de expresión de material, haz clic en el desplegable Textura y busca DefaultNormal. Selecciona el mapa normal en la lista.

6. Con el nodo TextureSample de la parte inferior aún seleccionado, conecta la salida RGB a la entrada Normal del nodo raíz del material.

   

7. Guarda tu material.

Ahora tu grafo de material debería tener este aspecto:

A continuación, usarás expresiones para controlar las propiedades. 

Control de las propiedades mediante constantes

En esta sección, crearás un material similar a la piedra usando una expresión Constant para controlar las propiedades Metálico y Rugosidad. Usar constantes para controlar las propiedades es útil para realizar ajustes globales uniformes.

Las constantes controlan las propiedades a través de un único valor flotante. Por ejemplo, Metálico tiene un intervalo de valores de tipo float de 0 a 1. 0 imita superficies no metálicas (como el plástico) y 1 imita superficies metálicas (como el cromo). 

La rugosidad también tiene un intervalo de valores float de 0 a 1. 0 imita superficies lisas y 1 imita superficies rugosas. La rugosidad afecta a cómo se dispersa la luz en una superficie; las superficies lisas tienen un reflejo especular más definido (aparecen brillantes) y las superficies rugosas tienen un reflejo difuso (aparecen mate).

Al usar constantes para controlar estas propiedades, puedes simular sustancias como el plástico mate, el plástico brillante, el metal en bruto o el cromo liso.

Para crear tu material de piedra, sigue estos pasos:

1. Haz clic derecho en el grafo de material y selecciona Constant en la lista. También puedes usar el atajo de teclado 1 + clic izquierdo. Añade dos constantes.

2. Arrastra desde el primer pin Constant y conéctalo a la entrada Metálico del nodo base. Conecta la segunda constante a la entrada de Rugosidad.

   

3. Con la constante metálica seleccionada, verifica que su valor sea 0.

4. Con la constante de rugosidad seleccionada, establece su valor en 1.

5. Guarda tu material.

Ahora tu grafo de material debería tener este aspecto: 

En la siguiente sección, aprenderás más sobre el teselado de texturas dentro de los materiales.

Cómo escalar y teselar texturas

Es posible que hayas notado que los mapas normales y difusos parecen mosaicos en el suelo. En esta sección, usarás expresiones de materiales para escalar los UV y crear un suelo de piedra que pueda repetirse infinitamente en todas las direcciones. A esto se le llama teselado. 

El teselado suele usarse para cubrir mallas grandes sin aumentar la sobrecarga; cambiar la escala el tamaño de una textura y teselado es menos costoso que usar texturas grandes de alta resolución que son exclusivas de mallas específicas.

En esta ocasión, usarás la expresión Texture Coordinate para controlar el teselado en los mapas difuso y normal. También usarás una nueva expresión llamada Multiply. La expresión Multiply toma dos entradas y las combina en una sola salida.

Para crear una textura teselada, sigue estos pasos:

1. En la ventana de previsualización del editor de materiales, ajusta la malla a un plano primitivo para ver el material más claridad.

   

   Puede que tengas que ajustar la iluminación de previsualización para ver mejor la textura. Mantén pulsada la tecla L y el botón izquierdo del ratón en la ventana de previsualización para arrastrar la fuente de luz.  

2. En el grafo de material, haz clic derecho y añade un nodo Texture Coordinate de la lista.

3. Arrastra desde la salida del nodo Texture Coordinate, busca y crea un nodo Multiply.

4. Arrastra desde la entrada B del nodo Multiply y crea una constante.

5. Establece el valor flotante de la constante en 1.

6. Arrastra desde la salida del nodo Multiply y conéctalo a la entrada UV de los nodos Diffuse y Normal Texture Sample.

Tu material de teselado está listo. Vamos a hacer dos experimentos con el teselado: aumentar la escala con números enteros y reducirla con fracciones.

1. En el grafo de material, selecciona la constante que controla la coordenada de textura.

2. Establece su valor en 2.

Dado que los mapas difuso y normal son una cuadrícula de 5x5 ladrillos en su escala original (1.0), al aumentar la escala a 2, se obtiene una cuadrícula de 10x10 ladrillos. Si te fijas bien, puedes ver dónde se repiten las imperfecciones de la textura.

Escala de coordenada de textura: 1.0	Escala de coordenada de textura: 2.0

Ahora, establece el valor en 0.5. Fíjate en que la textura no se está teselando correctamente. Si el mapa difuso fuera una cuadrícula de 6x6, al reducir la escala a 0.5 no se cortaría. Es importante tener en cuenta cómo se escalará una textura en Unreal Engine al crear mapas.

Escala de coordenada de textura: 0.5	Escala de coordenada de textura: 0.6

Mantenimiento del grafo de material

Vamos ahora a pensar en la organización. A medida que tu grafo de material se vuelve más complejo, puede ser útil organizar los nodos y mantener una lógica transparente para un equipo de desarrollo o para recordártelo a ti mismo durante el desarrollo. Para mantener la organización, puedes crear límites superficiales y encabezados dentro del grafo mediante las cajas de comentarios.

Para crear una caja de comentarios, sigue estos pasos:

1. Selecciona los nodos Texture Coordinate y Multiply. Pulsa el atajo de teclado Q para alinearlos horizontalmente.

2. Selecciona las expresiones Texture Coordinate, Multiply y Constant, y pulsa la tecla de acceso rápido C para comentar.

3. Cambia el nombre del encabezado de la caja de comentarios a Teselado UV.

   

4. Guarda tu material.

Para limpiar los splines del conector blanco, haz doble clic sobre ellos para añadir un punto de ruptura. Pulsa la tecla Q para alinear horizontalmente cualquier expresión o punto de ruptura.

Ahora tu grafo de material debería tener este aspecto:

Cómo controlar las propiedades mediante Constant3Vectors

Ahora que te has familiarizado con las constantes, ya puedes usar Constant3Vectors. Al igual que una variable vectorial, los Constant3Vectors pueden contener tres valores float en lugar de uno. Esto te sirve para ajustar las coordenadas XYZ o la información RGB. 

En esta sección, usarás un Constant3Vector para establecer un color RGB. Usarás un nodo de multiplicación para combinar ese color con tu mapa difuso y alterar su tono de forma no destructiva.

Para cambiar el tono de tu mapa difuso, sigue estos pasos:

1. En el grafo de materiales, arrastra desde la salida RGB del nodo Diffusse Texture Sample y crea un nodo Multiply en el menú de selección.

2. Arrastra desde la salida del nodo Multiply y conéctalo a la entrada del color base del nodo raíz del material.

3. Arrastra desde la salida B del nodo Multiply y crea un nodo Constant3Vector.

4. Haz doble clic en el cuadro de color del nodo Constant3Vector para abrir el selector de color y elegir un color. También puedes hacerlo escribiendo el valor sRGB hexadecimal CDDAFFFF.

5. Selecciona los nodos Constant3Vector y Multiply y pulsa C para crear una caja comentarios nombrada Matiz difuso.  

6. Guarda tu material.  

  Ahora tu grafo de material debería tener este aspecto:

Tu material principal ya está completo. En la siguiente sección, aprenderás más sobre cómo trabajar con jerarquías de materiales y cómo propagar los cambios a las instancias.

Valores estáticos y parámetros

Hasta ahora, has trabajado exclusivamente con valores estáticos. Los valores estáticos son valores que se establecen durante la compilación y no se pueden cambiar durante el tiempo de ejecución. En la siguiente sección, aprenderás a convertir valores estáticos en parámetros. Los parámetros pueden modificarse en tiempo de ejecución a través de blueprints.

¿Recuerdas la jerarquía de propagación? Como cualquier propiedad, los parámetros se propagan de padre a hijo.

Sin embargo, a diferencia de otras propiedades, los parámetros pueden ser reemplazados en las instancias hijo del material. Ya has trabajado con parámetros cuando cambiaste el color base de MI_DefaultColorway.

Cómo convertir valores estáticos en parámetros

Recuerda que los materiales padre actúan como una base flexible para todas las instancias hijo. A la hora de exponer propiedades, es importante tener en cuenta cómo se usará el material en los distintos recursos. En este caso, usarás M_Surfaces para aplicar a tres recursos del juego:

• Escenografía

• Un suelo

• Un aspecto húmedo y seco para el suelo (en el siguiente tutorial).

Con esas aplicaciones en mente, tendrás que convertir las constantes que controlan:

• Teselado de UV

• Mapa difuso

• Matiz difuso

• Mapa normal

• Dureza

Para convertir una expresión en un parámetro, sigue estos pasos:

1. En el grafo de material de M_Surfaces, selecciona la constante en Teselado de UV.

2. Haz clic con el botón derecho en el nodo y selecciona Convertir en parámetro.

   

3. Asigna un nombre al parámetro que sea identificable y relevante para el valor que está cambiando. En este caso, Teselado de UV.  

   

4. Selecciona la constante asociada a la propiedad Rugosidad, haz clic derecho sobre ella y selecciona Convertir en parámetro.

5. Dale al nuevo parámetro el nombre Rugosidad.

   

6. Selecciona el Constant3Vector que controla el matiz difuso, conviértelo en un parámetro de vector y cámbiale el nombre a Matiz difuso.  

7.   Selecciona la muestra TextureSample difusa, conviértelo en un parámetro y dale el nombre Diffuse.  

8.   Selecciona la muestra de textura normal TextureSample, conviértela en un parámetro y cámbiale el nombre a Normal.  

9.   Guarda tu material.  

  Ahora tu grafo de material debería tener este aspecto:

A continuación, crearás instancias de material para mostrar tus recursos del juego.

Creación de una instancia de material

Vamos a crear una instancia de material para cada recurso que mostrarás en esta sección: el suelo y la escenografía.

Para crear una instancia de material, sigue estos pasos:

1. En el explorador de contenido, haz clic con el botón derecho en M_Surface y selecciona Crear instancia de material.

2. Dale el nombre MI_Surfaces_Floor.

3. Crea una segunda instancia de material nombrada MI_Surfaces_Tile.

4. Haz doble clic en MI_Surfaces_Floor para abrir el editor de instancias de material.

Fíjate en que los parámetros que expusiste en M_Surfaces ahora están agrupados en el panel Detalles de esta instancia hijo. 

A continuación, aplicarás estas instancias a la malla de tu nivel y harás ajustes en las propiedades que expusiste.

Anulaciones de instancia de material

En esta sección, aplicarás MI_Surfaces_Floor a la malla del suelo en el pasillo 2 de Lvl_Adventure.

Para aplicar la instancia al suelo, sigue estos pasos:

1. En el esquematizador, busca la carpeta Hallway2 y selecciona todos los elementos que contengan Floor en su nombre.

2. En la categoría Materiales del panel Detalles, junto a Elemento 0, sustituye MI_ProcGrid por MI_Surfaces_Floor.

Echa un vistazo más de cerca al suelo. Se pueden ver repeticiones en la textura de la malla del suelo. En función de tu proyecto, puede que esta repetición obvia no sea deseable.

Hay muchas formas de disimular los problemas de repetición de texturas, como la mezcla de texturas, la mezcla de distancias, el bombardeo de texturas o las calcomanías. Para este tutorial, tienes suficiente resolución de textura para permitirte aumentar la escala.

Sigue estos pasos para escalar los UV en tu instancia:

1. En el panel Detalles de MI_Surface_Floor, en Valores de parámetro de escalar global, marca Teselado de UV y fija el valor en 0.2.

   

2. Guarda la instancia de material.  

Con los UV escalados, el suelo parece tener menos teselas, las teselas tienen un tamaño razonable en comparación con el personaje jugador, la textura sigue siendo nítida desde el punto de vista del jugador y una gran parte de tu nivel está cubierta. Has conseguido todo esto sin gastar recursos innecesarios en una textura de alta resolución. 

Cómo reutilizar instancias de material

Supongamos que necesitas sacar a la superficie rápidamente otro recurso que está hecho de piedra. Al anular las propiedades, puedes reutilizar tu material padre para crear recursos únicos sin demasiado gasto. En este caso, crearás la decoración: una pila de materiales de piedra para el suelo.

Para crear mallas de teselas para suelo, sigue estos pasos:

1. En la barra de herramientas de Unreal Editor, haz clic en Añadir > Formas > Cubo. En el esquematizador, cámbiale el nombre a Tesela.

   

2. Con la tesela seleccionada, en el panel Detalles cambia la escala a 0.5, 0.5 y 0.05.

3. En la barra de herramientas de Unreal Editor, haz clic en Añadir > Formas > Cubo y llámalo Bloque.

4. Con el bloque seleccionado, en el panel Detalles cambia la escala a 1.5, 1.0 y 0.05.

5. Con la opción Tesela seleccionada, mantén pulsado Alt y arrastra las mallas estáticas duplicadas en el visor. Haz lo mismo para el bloque. Organiza estos recursos como quieras.

   

Para que los bloques destaquen ligeramente del suelo, sigue estos pasos:

1. Haz doble clic en M_Surfaces_Tile para abrirlo. En el panel Detalles, selecciona Teselado de UV y fija el valor en 0.2 para que coincida con la malla del suelo.

2. En Valores de parámetros vectoriales globales, selecciona Matiz difuso y fija el valor sRBG hexadecimal A5AEC9FF.

   

3. Guarda tu instancia.

4. En el esquematizador, selecciona todas las instancias de Tesela. En el panel Detalles, en Materiales > Elemento 0, añade MI_Surfaces_Tile.

   

5. Selecciona todas las instancias de Bloque y aplica MI_Surfaces_Tile.

Verás que hay un problema. La resolución de las teselas es comparable a la de la malla del suelo, pero cuando ajustas la escala del bloque, sus UV se escalan (de forma uniforme y no uniforme) con la malla. Debido a esto, tu material de piedra se estira. Esto es especialmente notable a lo largo de los lados de las mallas. 

En función de tu proyecto, es probable que te interese que la resolución de los materiales aparezca escalada de forma coherente en varios recursos, no estirada.

En un entorno de desarrollo, podrías solucionar este problema ajustando la geometría de la malla, el mapeo de UV o usando la proyección triplanar, un método que aplica un material uniformemente a lo largo de los ejes XYZ de la malla.

En este ejemplo, crearás un aspecto completamente nuevo para la escenografía anulando los mapas de textura heredados de M_Surfaces:

1. En el panel Detalles de MI_Surfaces_Tile, junto a Teselado de UV, establece el valor en 1.

2. Selecciona Difuso y busca Gris.

3. Marca Normal y busca T_Base_Tile_Normal.

4. Junto a Matiz difuso, introduce el valor sRGB hexadecimal D0CECBFF.

   

5. Guarda tu instancia.

La escenografía y el suelo ya están listos.

Ya has creado un material padre flexible y dos instancias de material únicas. Al hacerlo, también has aprendido lo siguiente:

• Gestionar la asignación de recursos: una asignación cuidadosa de los recursos significa que puedes gastar más en recursos importantes del juego.

• Organizar recursos dentro del editor: la organización y las convenciones de nomenclatura evitan confusiones cuando tus equipos trabajan con cientos de recursos.

• Creación de un proceso de trabajo modular: un proceso de trabajo modular y no destructivo evita el trabajo repetitivo o costoso, algo esencial cuando los plazos de desarrollo son ajustados.

• Equilibrar las opciones artísticas con las limitaciones técnicas: el desarrollo de juegos suele implicar pensar de forma creativa para sortear las limitaciones técnicas y encontrar compromisos que eviten sacrificar el aspecto artístico.

Siguiente

En el siguiente tutorial, aprenderás más sobre la proyección triplanar, cómo romper jerarquías de propagación con interruptores estáticos y cómo usar blueprints para controlar materiales según las acciones de los jugadores en tu nivel.

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  Instancias de material ampliadas

  Usa instancias de materiales dinámicos para crear una demostración técnica interactiva.