UE4中的材质也可以像Unity中的Shader一样可以直接通过代码写嘛？

Gordon520 · 发表于 2020-12-30 09:50

ffycxyw2274436 · 发表于 2020-12-30 09:51

不光Shader，连整个渲染层都可以，甚至还能和UE自带的兼容，出现一边跑DX一边跑OpenGL的奇景，最近刚刚测试结果可行。
本人的测试平台是Win10，UE使用4.25.3版本，无奈于极度恶心的RHI封装和材质结构，决定尝试一下外置DLL的方法挂载渲染组件。
DXGIFactory和Device这些东西其实并不会有冲突问题的，而且也并没有很大的overhead，一整套系统包含各种初始化，也就仅仅占用了20M内存。
API部分初始化没什么特殊，直接用龙书案例搞，也没用到啥高端特性，普通光栅化和Compute Shader够用了，就用了个最普通的12.0的Feature Level：
至于析构函数？全都不用自己写，ComPtr智能指针包办了。由于暂时只用来做GPGPU，所以也没设置窗口状态和Swapchain之类的，这些按需配置。
随便做几个操作，加载几个Shader和ID3D12Resource，输出一下Device状态，S_OK，没什么问题。
这样Shader Compiling + Configuring + Loading自己搞都没什么问题。我个人是Shaderlab死忠粉，全都封装成一个Shader有多个Pass，每个Pass包含几个二进制函数的引用和Render State（Compute Shader貌似并没有Render State，直接裸Kernel），Configure文件也仿着ShaderLab来的，该有的都沾点：
UBT支持热编，这个还挺舒服的（只改个接口类头文件一般不会崩，一般吧。。），所以动态Load可能舒服一些，这个可以封装个纯虚类和extern &#34;C&#34;的工厂函数，这个自己开心就好。
想走静态的怼Plugins，但是Plugins真的恶心，好多暗坑。

我的苦恼冉 · 发表于 2020-12-30 10:00

123456833 · 发表于 2020-12-30 10:07

如果只是做普通效果开发，一般来说用CustomNode + return 1的trick，可以满足大部分的自定义复杂函数的需求。这个trick网上也比较多教程了。
如果你要自定义 Shading Model，或者自定义后处理的流程，则需要搞C++插件了，然后这个网上也有好多教程，UE4官网文档上也有比较详细的描述。
比如知乎大佬的这篇文章，这两种方案都有详细描述到：
窝窝头：UE4 HLSL 和 Shader 开发指南和技巧

总的来说，还是没有Unity的方便，Unity No1。我自己平时测试啥或者想学习啥效果都是用Unity做的，实在是太方便了。U++写起来很难受，而且API文档很不详细，我太菜也是一方面原因。

ffycxyw2274436 · 发表于 2020-12-30 10:10

可以的，稍微修改一点引擎代码。主要要解决编译的入口函数和如何在shader中使用材质参数。
1 自定义入口函数

首先写一个自己的 Custom 节点类，我是继承 UE 原有的 Custom 节点。这个类主要用于设置shader文件并判断该材质是否使用自定义的 shader。

UCLASS()
class UMaterialExpressionMyCustom : public UMaterialExpressionCustom
{
GENERATED_UCLASS_BODY()
// shader文件
UPROPERTY(EditAnywhere, Category=MaterialExpressionCustom)
FString ShaderFilePath;
public:
const FString &GetShaderFilePath() const;
};

复制代码

然后在 FMeshMaterialShaderType::BeginCompileShader 和 FMaterialShaderType::BeginCompileShader 中修改入口函数名。

const TCHAR *shaderEntryFuncName = GetFunctionName();
const TCHAR *shaderFilename = GetShaderFilename();
// 在 FMaterial 中定义的函数，判断是否有 MyCustom 节点
if (Material->IsUseMyCustomShader())
{
UMaterialExpressionMYCustom *myCustomExrpession = Material->GetFirstUMaterialExpressionMyCustom();
// 这个地方要有一个机制判断当前的 Pass 是否使用自定义的 shader
// 我是通过文件名判断的，比如 /Engine/Private/BasePassPixelShader.usf
if (IsCustomShaderSupport(shaderFilename))
{
if (this->GetFrequency() == SF_Pixel)
{
shaderEntryFuncName = TEXT(&#34;MyMainPS&#34;);
ShaderEnvironment.SetDefine(TEXT(&#34;MY_PIXEL_SHADER&#34;), TEXT(&#34;1&#34;));
}
}
}

复制代码

之后要在合适的地方 include 到自己的 shader 文件。在 FMaterial::BeginCompileShaderMap 中，完成材质翻译之后，将自己的 shader 文件添加到 include path 中。

if (this->IsUseMyCustomShader())
{
// #include &#34;/Engine/Generated/MyCustomMaterial.ush&#34; 被写在 .usf 最后，见 Engine\Shaders\Private\BasePassPixelShader.usf
UMaterialExpressionMyCustom *myCustomExrpession = this->GetFirstUMaterialExpressionMyCustom();
const FString &shaderFilename = *myCustomExrpession->GetShaderFilePath();
// 生成参数定义代码
FString paramcode = MaterialTranslator.MyGetMaterialParametersCode();
MaterialEnvironment->IncludeVirtualPathToContentsMap.Add(TEXT(&#34;/Engine/Generated/MyCustomMaterial.ush&#34;)
, FString::Printf(TEXT(&#34;%s \n #include \&#34;%s\&#34; &#34;), *paramcode, *shaderFilename));
}

复制代码

上面的代码把自己的 shader 文件在 /Engine/Generated/MyCustomMaterial.ush 中 include 了。之后需要在想要支持自定义 shader 的 pass 中 include MyCustomMaterial.ush。比如要支持 basepass 的 ps，则在 Engine\Shaders\Private\BasePassPixelShader.usf 文件最后 #include &#34;/Engine/Generated/MyCustomMaterial.ush&#34;。
上面做完后，就可以写自己的 shader 了。下面是一个 BasePass 的 PS，函数签名和 PixelShaderOutputCommon.ush 中一致。

void MyMainPS(
#if PIXELSHADEROUTPUT_INTERPOLANTS || PIXELSHADEROUTPUT_BASEPASS
FVertexFactoryInterpolantsVSToPS Interpolants,
#endif
#if PIXELSHADEROUTPUT_BASEPASS
FBasePassInterpolantsVSToPS BasePassInterpolants,
#elif PIXELSHADEROUTPUT_MESHDECALPASS
FMeshDecalInterpolants MeshDecalInterpolants,
#endif
in INPUT_POSITION_QUALIFIERS float4 SvPosition : SV_Position // after all interpolators
OPTIONAL_IsFrontFace
, out float4 OutTarget0 : SV_Target0
)
{
OutTarget0 = float4(1, 0, 0, 1);
}

复制代码

2 使用材质参数

在 FHLSLMaterialTranslator 定义一个函数 MyGetMaterialParametersCode，遍历其中的参数节点，将每个参数通过宏定义的方式构造一段代码。下面代码中获取了 Vector 参数，其他类型的参数也可以用类似方法取出。

FString MyGetMaterialParametersCode() const
{
const FUniformExpressionSet &uniformSet = MaterialCompilationOutput.UniformExpressionSet;
TArray<FString> paramCode;
for(int i=0; i<uniformSet.UniformVectorExpressions.Num(); ++i)
{
const FMaterialUniformExpression *e = uniformSet.UniformVectorExpressions[i];
if (e == nullptr || e->GetType() != &FMaterialUniformExpressionVectorParameter::StaticType)
{
continue;
}
const FMaterialUniformExpressionVectorParameter *ee = (const FMaterialUniformExpressionVectorParameter*)e;
FString vname = ee->GetParameterInfo().Name.ToString();
FString code = FString::Printf(TEXT(&#34;#define MyParam_%s Material.VectorExpressions[%d]&#34;), *vname, i);
paramCode.Add(code);
}
// result
FString ret;
for (const FString &code : paramCode)
{
ret += code + &#34;\n&#34;;
}
return ret;
}

复制代码

在编译的时候，从材质中翻译出代码后，调用以上函数获得参数定义代码，写到 /Engine/Generated/MyCustomMaterial.ush 中，即可在自己的 shader 中使用这些参数了。

void MyMainPS(
#if PIXELSHADEROUTPUT_INTERPOLANTS || PIXELSHADEROUTPUT_BASEPASS
FVertexFactoryInterpolantsVSToPS Interpolants,
#endif
#if PIXELSHADEROUTPUT_BASEPASS
FBasePassInterpolantsVSToPS BasePassInterpolants,
#elif PIXELSHADEROUTPUT_MESHDECALPASS
FMeshDecalInterpolants MeshDecalInterpolants,
#endif
in INPUT_POSITION_QUALIFIERS float4 SvPosition : SV_Position // after all interpolators
OPTIONAL_IsFrontFace
, out float4 OutTarget0 : SV_Target0
)
{
OutTarget0 = float4(MyParam_Color1.xyz, 1);
}

复制代码

需要注意的是，参数必须要最终连到输出节点上才能被收入 UniformExpressionSet。

白刃玄衣及 · 发表于 2020-12-30 10:19

当然可以了，用它的custom node写，或者直接改usf

白云追月素 · 发表于 2020-12-30 10:27

可以，ue，houdini，3dmax都支持。

我是来围观的逊 · 发表于 2020-12-30 10:30

可以
usf ush了解一下
但一般动也是为了写库，少有直接用于特定材质的shader

什么大师特 · 发表于 2020-12-30 10:31

有个插件gpu reader, 可以写很方便

刘冠华 · 发表于 2020-12-30 10:32

可以，虽然我没做过

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