Абстрактные материалы

Разделы:

Чтобы упростить программирование шейдеров и скрыть сложность реализации различных фич, были добавлены Абстрактные материалы. Подобно абстрактным классам в объектно-ориентированном программировании, они служат шаблоном определения определенных параметров и функций.

Сам абстрактный материал не может быть назначен объектам, он используется для наследования от него других абстрактных и базовых материалов, расширяя его функциональность, что дает вам большую гибкость.

Вы можете создать свой собственный абстрактный материал или использовать готовые Mesh / Mesh Transparent / Mesh Unlit / Decal с тесселяцией или без нее для создания собственного базового материала.

Примечание

Невозможно создать экземпляр абстрактного материала.

Наследование и переопределение#

Наследуя от абстрактного материала, вы можете переопределить любые значения и добавить некоторые другие компоненты к дочернему материалу:

ULON

AbstractMaterial A
{
		Slider t = 0.5
}

BaseMaterial B <parent = A>
{
		Slider t = 1.0
		Slider t2 = 2.0
}

Примечание

Абстрактные материалы не поддерживают множественное наследование.

Когда дочерний материал реализует одноименный шейдер, происходит слияние исходного кода родительского и дочернего шейдера (код родительского шейдера предшествует дочернему):

ULON

AbstractMaterial A
{
		Shader example = 
		#{
				// A_fragment
		}#
}

AbstractMaterial B <parent = A>
{
		Shader example = 
		#{
				// B_fragment
		}#
}

// the result example shader for the abstract material B will look like this: 
Shader example = 
#{
		// A_fragment
		// B_fragment
#}

Вы можете расширить и включить код другого шейдера, используя наследование и маркер #shader shader_name.

ULON

AbstractMaterial A
{
		// including the different shader code
		Shader a = 
		#{
				// shader code A
				#shader b
		}#

		Shader b = 
		#{
				// shader code B1
		}#
}

AbstractMaterial B <parent = A>
{
		// expanding the parent shader code
		Shader b = 
		#{
				// shader code B2
		}#
}

// the resulting example shader for the abstract material B will look like this: 
Shader a = 
#{
		// shader code A
		// shader code B1
		// shader code B2
#}

Те же правила применяются к Скрипт код (используйте #script script_name в качестве маркера).

Элементы в родительских и дочерних материалах Группы с тем же именем могут быть объединены. Обе группы должны иметь аргумент merge_group, установленный на true. Первая запись группы определяет место в пользовательском интерфейсе редактора, где расположены все элементы этой группы (родительский и дочерний):

ULON

AbstractMaterial A
{
		Group A1
		{
				Slider T1

				Group example <merge_group=true>
				{
					   Slider T2
				}
		}
}

BaseMaterial B <parent = A>
{
		Group B1
		{
				Slider T3

				Group example <merge_group=true>
				{
					   Slider T4
				}
		}
}

// the result grouping for the BaseMaterial B will look like this ("example" in the BaseMaterial B is merged with the parent example group): 
Group A1
{
		Slider T1

		Group example
		{
			   Slider T2
			   Slider T4
		}
}

Group B1
{
		Slider T3
}

Примечание

Группы в одном материале могут иметь одинаковые имена. Если для всех этих групп аргумент merge_group не установлен на true, они будут отображаться в пользовательском интерфейсе редактора как отдельные группы.

Сравнение с традиционной логикой базового материала#

Абстрактные материалы обобщают внутреннюю логику и обеспечивают упрощенный интерфейс ввода и вывода для производных базовых материалов. Традиционный подход включает в себя много повторяющейся работы по созданию материалов с разными оттенками для одних и тех же типов объектов. Поэтому рекомендуется использовать смесь абстрактного и базового материала. См. следующие примеры, которые помогают добиться такого же модифицированного эффекта SSAO.

Сочетание абстрактного и базового материала#

Этот пример демонстрирует, как объединяются абстрактный и базовый материалы.

my_abstract.abstmat

ULON

AbstractMaterial <preview_hidden=true var_prefix=var texture_prefix=tex>
{
	Texture2D color <source=procedural>
	
	Shader common=
	#{
	#}

	Shader base_shader=
	#{
		#include <core/materials/shaders/render/common.h>
		
		STRUCT_FRAG_BEGIN
			INIT_COLOR(float4)
		STRUCT_FRAG_END
		
		#shader common
		
		MAIN_FRAG_BEGIN(FRAGMENT_IN)
			#shader fragment
		MAIN_FRAG_END
	#}
	
	Pass post
	{
		Fragment=base_shader
	}
	
	Expression RENDER_CALLBACK_END_POST_MATERIALS=
	#{
		Texture source = engine.render.getTemporaryTexture(engine.render_state.getScreenColorTexture());
		
		source.copy(engine.render_state.getScreenColorTexture());
		setTexture("color", source);
		renderPassToTexture("post", engine.render_state.getScreenColorTexture());
		
		engine.render.releaseTemporaryTexture(source);
	#}
}

my_base.basemat

ULON

BaseMaterial <parent=my_abstract>
{
	Texture2D normal <source=gbuffer_normal>
	Texture2D scene_depth <source=current_depth>
	Texture2D modulation = "core/textures/common/checker_d.dds"
	Texture2D <source=ssao>

	Slider global_scale = 2

	Shader common=
	#{
		float3 triplanar_sample(float2 uv, float depth_in)
		{
			float3 normal_ws = mul3(s_imodelview, unpackGBufferNormal(TEXTURE(tex_normal, uv).rgb));
			float3 position_ws = s_camera_position + mul3(s_imodelview, nativeDepthToPositionVS(depth_in, uv));
			
			float4 texcoord = position_ws.xyyz * var_global_scale;
			float3 weight = triplanarWeightFast(normal_ws, 0.5f);
			
			return TEXTURE_TRIPLANAR(tex_modulation, texcoord, weight).rgb;
		}

		float4 final(float2 uv, float depth_in)
		{
			float4 base = TEXTURE(tex_color, uv);
			float ssao = TEXTURE(tex_ssao, uv).r;

			float3 effect = triplanar_sample(uv, depth_in);
			return float4(lerp(base.rgb * effect, base.rgb, ssao), base.a);
		}
	#}

	Shader fragment=
	#{
		float depth = TEXTURE(tex_scene_depth, IN_UV).r;
		if (depth == 0.0f || depth == 1.0f)
			discard;
		
		OUT_COLOR = final(IN_UV, depth);
	#}
}

Только основной материал#

Этот пример демонстрирует тот же вариант использования, что и над но с использованием только базового материала.

my_single_base.basemat

ULON

BaseMaterial <preview_hidden=true var_prefix=var texture_prefix=tex>
{
	Texture2D color <source=procedural>
	Texture2D normal <source=gbuffer_normal>
	Texture2D scene_depth <source=current_depth>
	Texture2D modulation = "core/textures/common/checker_d.dds"
	Texture2D <source=ssao>

	Slider global_scale = 2
	
	Shader base_shader=
	#{
		#include <core/materials/shaders/render/common.h>
		
		STRUCT_FRAG_BEGIN
			INIT_COLOR(float4)
		STRUCT_FRAG_END
		
		float3 triplanar_sample(float2 uv, float depth_in)
		{
			float3 normal_ws = mul3(s_imodelview, unpackGBufferNormal(TEXTURE(tex_normal, uv).rgb));
			float3 position_ws = s_camera_position + mul3(s_imodelview, nativeDepthToPositionVS(depth_in, uv));
			
			float4 texcoord = position_ws.xyyz * var_global_scale;
			float3 weight = triplanarWeightFast(normal_ws, 0.5f);
			
			return TEXTURE_TRIPLANAR(tex_modulation, texcoord, weight).rgb;
		}

		float4 final(float2 uv, float depth_in)
		{
			float4 base = TEXTURE(tex_color, uv);
			float ssao = TEXTURE(tex_ssao, uv).r;

			float3 effect = triplanar_sample(uv, depth_in);
			return float4(lerp(effect, base.rgb, ssao), base.a);
		}
		
		MAIN_FRAG_BEGIN(FRAGMENT_IN)
			float depth = TEXTURE(tex_scene_depth, IN_UV).r;
			if (depth == 0.0f || depth == 1.0f)
				discard;
			
			OUT_COLOR = final(IN_UV, depth);
		MAIN_FRAG_END
	#}
	
	Pass post
	{
		Fragment=base_shader
	}
	
	Expression RENDER_CALLBACK_END_POST_MATERIALS=
	#{
		Texture source = engine.render.getTemporaryTexture(engine.render_state.getScreenColorTexture());
		
		source.copy(engine.render_state.getScreenColorTexture());
		setTexture("color", source);
		renderPassToTexture("post", engine.render_state.getScreenColorTexture());
		
		engine.render.releaseTemporaryTexture(source);
	#}
}

Создание и использование собственного материала#

Давайте создадим материал с нуля. В этом примере мы возьмем базовый абстрактный материал для эффектов постобработки.

1. Создание родительского абстрактного материала#

Создайте новый текстовый файл с расширением *.abstmat. В качестве имени материала используется имя файла, назовем его my_abstract.

Абстрактный материал содержит все основные параметры, которые наследуются всеми дочерними материалами, а также базовый код шейдера. Эти основные вещи объявляются следующим образом:

ULON

AbstractMaterial <preview_hidden=true var_prefix=var texture_prefix=tex>
{

	// Let's add a screen texture, we will use it later in BaseMaterial
	Texture2D color <source=procedural>

	Shader common=
	#{
	#}

	// Here comes the core of our fragment shader:
	Shader base_shader= // Declare the shader node for further use
	#{
		#include <core/materials/shaders/render/common.h> //Base UUSL include
		
		// We render to a single texture with 4 channels
		STRUCT_FRAG_BEGIN
			INIT_COLOR(float4)
		STRUCT_FRAG_END
		
		// Here we'll add code from inherited materials
		#shader common
		
		// Declare the main fragment function
		MAIN_FRAG_BEGIN(FRAGMENT_IN)
			// Here we'll add code from inherited materials
			#shader fragment
		MAIN_FRAG_END
	#}
}

Теперь нам нужно добавить проход рендеринга, потому что один шейдер сам по себе ничего не рендерит. Поскольку мы реализуем материал пост-эффекта, мы должны добавить проход post и указать шейдеры, которые будут использоваться для него (мы будем использовать наш base_shader как фрагментный шейдер).

Примечание

Если вершинный шейдер не указан, будет использоваться шейдер по умолчанию из core/materials/shaders/default/empty.vert.

ULON

Pass post
{
	Fragment=base_shader
}

UNIGINE поддерживает Скриптовые материалы функциональность, позволяющая выполнять выражения (фрагменты кода) на определенных этапах последовательность рендеринга , и мы собираемся использовать его.

ULON

// Let's subscribe our USC expression to render callback after all Engine's post-effects
Expression RENDER_CALLBACK_END_POST_MATERIALS=
#{
	// Make a copy of the screen texture
	Texture source = engine.render.getTemporaryTexture(engine.render_state.getScreenColorTexture());
	source.copy(engine.render_state.getScreenColorTexture());

	// Set it as the source texture for the post-effect
	setTexture("color", source);

	// Render the pass "post" directly to the screen
	renderPassToTexture("post", engine.render_state.getScreenColorTexture());
	
	// Since we won't use a newly requested texture, we can tell the engine that anyone else can use it.
	engine.render.releaseTemporaryTexture(source);
#}

Собрав все вместе, мы получаем полный код нашего абстрактного материала, который вы можете скопировать и вставить в свой текстовый редактор и сохранить как файл my_abstract.abstmat в папке data вашего проекта:

my_abstract_base1.basemat

ULON

AbstractMaterial <preview_hidden=true var_prefix=var texture_prefix=tex>
{

	// Let's add a screen texture, we will use it later in BaseMaterial
	Texture2D color <source=procedural>

	Shader common=
	#{
	#}

	// Here comes the core of our fragment shader:
	Shader base_shader= // Declare the shader node for further use
	#{
		#include <core/materials/shaders/render/common.h> //Base UUSL include
		
		// We render to a single texture with 4 channels
		STRUCT_FRAG_BEGIN
			INIT_COLOR(float4)
		STRUCT_FRAG_END
		
		// Here we'll add code from inherited materials
		#shader common
		
		// Declare the main fragment function
		MAIN_FRAG_BEGIN(FRAGMENT_IN)
			// Here we'll add code from inherited materials
			#shader fragment
		MAIN_FRAG_END
	#}

	// Adding a post pass to render our effect
	Pass post
	{
		Fragment=base_shader
	}

	// Let's subscribe our USC expression to render callback after all Engine's post-effects
	Expression RENDER_CALLBACK_END_POST_MATERIALS=
	#{
		// Make a copy of the screen texture
		Texture source = engine.render.getTemporaryTexture(engine.render_state.getScreenColorTexture());
		source.copy(engine.render_state.getScreenColorTexture());

		// Set it as the source texture for the post-effect
		setTexture("color", source);

		// Render the pass "post" directly to the screen
		renderPassToTexture("post", engine.render_state.getScreenColorTexture());
		
		// Since we won't use a newly requested texture, we can tell the engine that anyone else can use it.
		engine.render.releaseTemporaryTexture(source);
	#}
}

2. Наследование базового материала от абстрактного#

Теперь мы собираемся наследовать базовый материал от созданного абстрактного (my_abstract.abstmat), чтобы расширить его функциональность.

Для начала мы реализуем простой пост-эффект цветового фильтра.

Создайте новый файл с расширением *.basemat. Опять же, имя файла используется в качестве имени основного материала.

Опишите базовый материал, указав, что он имеет абстрактный материал my_abstract в качестве родителя:

ULON

BaseMaterial <parent=my_abstract>
{

	// Add the color parameter that will define the optical filter color
	Color my_color = [0.5 0.5 0.5 1]

	// All shader variables that are defined in the material should have a prefix to be referred to in shaders
	// For sliders, colors, and other basic parameters, it is defined with var_prefix currently set as 'var'
	// For textures, it is texture_prefix currently set as 'tex'
	Shader fragment=
	#{
		// Sample screen texture
		float4 sample = TEXTURE(tex_color, IN_UV);

		// Multiply the screen texture by specified color
		OUT_COLOR = sample * var_my_color;
	#}
}

Примечание

Все переменные шейдера, определенные в материале, должны иметь префикс, чтобы на них можно было ссылаться в шейдерах:

Префикс для slider, color и других основных параметров задаются с помощью аргумента var_prefix.
Префикс для текстур задается с помощью аргумента texture_prefix.

Например:

ULON

// Setting prefixes
AbstractMaterial <preview_hidden=true var_prefix=var texture_prefix=tex>

/*...*/

// Adding the parameter
Color my_color = [0.5 0.5 0.5 1]

/*...*/

// Refering to a variable
OUT_COLOR = sample * var_my_color;

Сохраните базовый материал как my_abstract_base1.basemat в папку data вашего проекта.

Вот и все. То, что мы написали, достаточно для создания простого эффекта постобработки.

3. Добавление другого производного материала#

Теперь мы собираемся вывести другой, более сложный материал из нашего абстрактного.

Этот материал должен использовать трехплоскостное отображение для применения указанной текстуры modulation с указанным intensity в закрытых областях (согласно карте SSAO).

Давайте создадим новый файл базового материала и установим тот же абстрактный материал (my_abstract.abstmat) в качестве его родителя.

Вот полный код нашего второго базового материала (сохраните его как my_abstract_base2.basemat в папке data вашего проекта):

my_abstract_base2.basemat

ULON

BaseMaterial <parent=my_abstract>
{
	// For this example more scene textures are required
	Texture2D normal <source=gbuffer_normal>
	Texture2D scene_depth <source=current_depth>
	Texture2D <source=ssao>

	// Modulation texture, UV scale, and effect intensity
	Texture2D modulation = "core/textures/common/checker_d.dds"
	Slider global_scale = 2
	Slider power = 10 <min=0 max=3>
	
	Shader common=
	#{
		float3 triplanar_sample(float2 uv, float depth_in)
		{
			float3 normal_ws = mul3(s_imodelview, unpackGBufferNormal(TEXTURE(tex_normal, uv).rgb));
			float3 position_ws = s_camera_position + mul3(s_imodelview, nativeDepthToPositionVS(depth_in, uv));
			
			float4 texcoord = position_ws.xyyz * var_global_scale;
			float3 weight = triplanarWeightFast(normal_ws, 0.5f);
			
			return TEXTURE_TRIPLANAR(tex_modulation, texcoord, weight).rgb;
		}

		float4 final(float2 uv, float depth_in)
		{
			float4 base = TEXTURE(tex_color, uv);
			float ssao = TEXTURE(tex_ssao, uv).r;

			float3 effect = triplanar_sample(uv, depth_in);
			return float4(lerp(base.rgb * effect * var_power, base.rgb, ssao), base.a);
		}
	#}

	Shader fragment=
	#{
		// Sample depth texture
		float depth = TEXTURE(tex_scene_depth, IN_UV).r;
		if (depth == 0.0f || depth == 1.0f)
		   discard;
			
		OUT_COLOR = final(IN_UV, depth);
	#}
}

4. Наследование пользовательских материалов от базовых и их использование#

Значения параметров, заявленные в базовых материалах, могут быть изменены в режиме реального времени только в унаследованных пользовательских материалах. Следовательно, вам необходимо наследовать пользовательские материалы от базовых материалов для ваших проектов и корректировать их по мере необходимости (назначать и изменять значения параметров и т. д.).

Чтобы протестировать наш первый пост-эффект, сделайте следующее:

Найдите my_abstract_base1.basemat вMaterialsщелкните его правой кнопкой мыши, выберите Create Child и переименуйте новый материал в my_color_filter.
Поскольку это пост-эффект, для глобального применения материала мы должны открыть файл Settings -> Render -> Scriptable Materials.
Нажмите Add New Scriptable Material и укажите материал my_color_filter. После этого вы можете изменить цвет фильтра.

Вот финальное изображение с нашим первым пост-материалом.

Повторите описанные выше шаги для базового материала my_abstract_base2.basemat, чтобы протестировать второй пост-эффект. Вот как это может выглядеть:

Последнее обновление: 03.05.2024

Помогите сделать статью лучше

Была ли эта статья полезной?

Сообщить о проблеме в этой статье

(или выберите слово/фразу и нажмите Ctrl+Enter