Begin raymarching in UnrealEngine 4【第一卷：在材质编辑器中启程】

计划你大爷计j · 发表于 2020-12-28 10:56

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INTRODUCTION：
RayMarching是一个比较好玩的技术，不需要什么顶点数据纹理数据就能画出很多东西。如果你对raymarching的概念还不是很清楚可以去看看下面的文章：
RayMarching其实是在像素着色器中自己创建渲染规则。我们使用距离场或者浓度场的方式描述场景中的物体，通过从屏幕发射一条射线来将场景渲染到屏幕上，如下视频所示。

https://www.zhihu.com/video/1157969111958102016
下面我来梳理一下ray marching的步骤
（1）构建距离场，构建距离场的方法有很多，我们可以用公式或者用3Dtexture都可以，或者用2Dtexture的序列图3Dtexture拟合
（2）RayMarching出表面
（3）贴图映射光影着色啥的
所以我们的代码框架就有了：
//高度场元素函数
float sphere(float3 p, float3 c, float r)
{
}
float cube( float3 p, float3 b, float r )
{
}
//高度场构建函数
float scene(float3 rp)
{
}
//raymarching函数
float4 render(float3 ro, float3 rd)
{
}
主函数
float4 MainImage(float3 ro, float3 rd)
{
}可以看到我们的代码思路十分清晰，sphere函数和cube函数是距离场的子元素，scene是构建整个距离场，render函数负责raymarching，mainimage函数是我们的主函数。
MAIN CONTENT：
下面我们来一步步在unreal中实现一个简单的ray marching吧
【1】第一步：新建一个工程，版本是4.19的。
【2】第二部：把我们的UnrealShaderToy丢进我们的项目的plugin中
这个插件在技术美术群的群文件中，技术美术群号是：192946459
然后启动项目，确保插件是启用的

然后在材质编辑器的主窗口呼出shadertoy节点
键入如下代码：
或者使用我前面介绍的修改引擎的方法：https://zhuanlan.zhihu.com/p/52652262
然后你就能看到两个图元组成的几何体啦，让我们来修改一下scene函数
float scene(float3 rp)
{
float d = 0;
float sp = sphere(rp,float3(0,100,0),100);
float sp2 = sphere(rp,float3(0,0,100),80);

d = (sp < sp2) ? sp : sp2;

return d;
}可以看到有两个球啦
让我们来加入更多变化，比如更新球的位置
大概的raymarching框架就是这样了，后面我们为这个框架加入整套PBR管线。
SUMMARY AND OUTLOOK：
Raymarching在计算资源充足的情况下可以为游戏提供一个新的渲染思路，而且Ray marching的渲染思路接近光线追踪，几乎能渲染想要的一切，缺点就在于计算量大。
NEXT：
YivanLee：Begin ray marching in unreal engine 4【第二卷：开始加入光照】

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