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基于 UE 4.27 的版本添加自定义的 ShadingModel ,大致分为两步:

1. 在 UE Editor 中添加自定义的 ShadingModel 入口。这样在创建材质时可以选择对应的 ShadingModel 。

2. 在 Shader 中对自定义的 ShadingModel 做渲染上的处理。比如自定义的 BxDF 函数,以及对光照的特殊处理等。

Editor 中添加 ShadingModel 入口

定义 ShadingModel 宏

首先是找到 EngineTypes.h 文件,在这里添加自定义 ShadingModel 对应的宏。

同时要注意下面红框中的内容,提示 ShadingModel 数量要小于等于 16 个,这样一来留给我们拓展的数量就有限了。

通过全局搜索,可以找到 ShadingModel 对应的宏都在哪里被引用了,比如 MSM_ThinTranslucent 的搜索结果:

照着这个引用方式进行处理就可以。

材质添加自定义数据

接下来为自定义的 ShadingModel 添加额外的自定义数据,会在创建材质时多出额外的连接节点。

找到 Material.cpp 文件 IsPropertyActive_Internal 的函数,添加如下代码:

在 MP_CustomData1 和 MP_CustomData0 中添加自定义 ShadingModel 的宏。

同时在 MaterialShared.cpp 文件的 GetAttributeOverrideForMaterial 函数中添加如下代码:

这一步是为自定义的数据添加相关的描述,添加好了之后编译引擎会得到如下效果。

ShadingModel 中有了我们定义的宏,连接节点中有了我们自定义的数据。

定义材质中的宏

添加了自定义 ShadingModel 的宏之外,还需要添加一个材质的宏,可以在材质中进行对该 ShadingModel 进行判断处理。

找到 HLSLMaterialTranslator.cpp 文件中的 GetMaterialEnvironment 函数,添加如下代码:

ShadingModel 渲染处理

添加 ShadingModelID

除了 Editor 中添加自定义 ShadingModel 的宏之外,还需要添加 ShadingModelID ,在后续的 Shader 中更多的是用这个宏来做判断,找到 ShadingCommmon.ush 文件,添加如下代码:

定义 ShadingModel 的调试显示颜色

在 ShadingCommon.ush 文件中还可以定义 ShadingModel 调试时的显示颜色,在 GetShadingModelColor 函数中,添加如下代码:

默认的 DEFAULT_LIT 调试颜色是绿色,上面定义的是黄色,效果如下:

自定义数据写入 GBuffer

要是 ShadingModel 中添加了自定义数据节点,要把它添加到 GBuffer 上,需要开启对应的选项才行,在 BassPassCommon.ush 文件中,添加如下代码:

WRITES_CUSTOMDATA_TO_GBUFFER 宏定义中添加预先定义好的数据。

除此之外,在 DeferredShadingModel.ush 文件的 HasCustomGBufferData 函数中增加自定义的 ShadingModelID 。

HasCustomGBufferData 函数是在解码 GBuffer 数据时根据 ShadingModelID 判断该 GBuffer 上有没有自定义的数据内容。

接下来就是往 GBuffer 中写入自定义数据,在 ShadingModelsMaterial.ush 文件的 SetGBufferForShadingModel 函数中添加如下代码:

该代码会先判断材质中有没有定义相应的宏,其次是判断 ShadingModelID 对不对,所以这两个宏都是必须要定义的。

通过 GetMaterialCustomData0 函数去获取蓝图连接点上的数据并且通过 saturate 函数将返回值限定在 0~1 之间,如果小于 0 就返回 0 ,如果大于 1 就返回 1 。

SetGBufferForShadingModel 函数会在 BasePassPixelShader.usf 中进行调用,写入 GBuffer 数据为延迟渲染使用。

自定义渲染效果 BxDF

接下来是最重要也最灵活多变的自定义渲染效果了,核心在于定义 BxDF 函数。

![](UE 4.27 添加自定义 ShadingModel.resources/4854FADB-4E01-45E0-9B58-076F2922A471.png)

在 DeferredLightPixelShaders.usf 文件中的如下代码:

FRectTexture RectTexture = InitRectTexture(DeferredLightUniforms.SourceTexture);
float SurfaceShadow = 1.0f;

const float4 Radiance = GetDynamicLighting(WorldPosition, CameraVector, HairScreenSpaceData.GBuffer, HairScreenSpaceData.AmbientOcclusion, HairScreenSpaceData.GBuffer.ShadingModelID, LightData, LightAttenuation, Dither, PixelCoord, RectTexture, SurfaceShadow);

const float  Attenuation = ComputeLightProfileMultiplier(WorldPosition, DeferredLightUniforms.Position, -DeferredLightUniforms.Direction, DeferredLightUniforms.Tangent);

GeyDynamicLighting 函数中的 GetDynamicLightingSplit 函数会调用 IntegrateBxDF 来计算各个 ShadingModelID 对应的 BxDF 函数。

这里作为对比,定义了一个简单的 BxDF 函数,将漫反射颜色设置为 0 。

FDirectLighting CustomBxDF(FGBufferData GBuffer, half3 N, half3 V, half3 L, float Falloff, float NoL, FAreaLight AreaLight, FShadowTerms Shadow )
{
	BxDFContext Context;
	
	Init(Context, N, V, L);
	SphereMaxNoH(Context, AreaLight.SphereSinAlpha, true);
	
	Context.NoV = saturate(abs( Context.NoV ) + 1e-5);

	FDirectLighting Lighting;
	// Lighting.Diffuse  = AreaLight.FalloffColor * (Falloff * NoL) * Diffuse_Lambert( GBuffer.DiffuseColor );
	Lighting.Diffuse  = 0;
	
	Lighting.Specular = AreaLight.FalloffColor * (Falloff * NoL) * SpecularGGX(GBuffer.Roughness, GBuffer.SpecularColor, Context, NoL, AreaLight);
	Lighting.Transmission = 0;
	return Lighting;
}

在只有 DirectionalLight 光照情况下的效果如下:

可以看到高光效果还是有的,缺少了漫反射效果,整个物体都偏黑了。

作为对比,把高光颜色设置为 0 ,正常使用漫反射颜色效果如下:

可以看到有正常的颜色,但是没有了高光效果。

更多效果都可以在 BxDF 函数中去定义了,作为添加自定义 ShadingModel 的流程基本就完成了。

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