虚幻引擎5！制作卡通角色材质渲染 4 部分流程分享！-丨CG小苏
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大家好！！！我是 Spark Creative Co., Ltd. 的小林。从这次开始，我们将通过三个部分来介绍使用引擎修改的单元着色。文章目录
什么是引擎改装？优点过失改装引擎是最后的手段在你开始之前使用 DCC 工具和 Unlit 创建所需的外观Unlit 中难以表达的事物添加着色模型操作确认*根据EULA（Unreal® Engine最终用户许可协议）第4条a.的内容，更改了发布代码的方式.
什么是引擎改装？引擎修改是重写虚幻引擎Engine文件夹中包含的源代码和着色器以扩展现有功能、实现原有功能或进行修改的行为。
您通常使用的虚幻引擎是从 Epic Games Launcher 或存储库获取的，称为vanilla ，是指其纯净或原始状态。优点从第1部分发布的图片中可以看到，引擎修改是极端的，只要资源和技术能力允许，任何表达都可以实现。
▲系列第一部分介绍的三种cel Shader实现方法过失缺点是相对于另外一个游戏引擎Unity来说，实现过程过于复杂，为了达到想要的表达效果，不值得。除了复杂之外，网上的资料也不如图纸和材料那么多，而且即使能找到相关资料，根据引擎版本的不同，兼容性也可能会丧失，所以这并不是每个人都可以完成的任务。可以轻松做到。目前没有这种情况。另一个问题是构建源代码和编译着色器需要很长时间。而唯一的解决办法就是加强构建机器，这是一个财政困难。
▲目前的情况是，构建时间随着每个引擎版本的更新而增加。
▲编译着色器改装发动机是最后的手段虽然与“利用发动机改装”的内容相悖，但考虑到维护成本，应避免从一开始就接近发动机改装。最好从最简单的项目实现开始，然后是比较困难的插件实现和扩展，最后是引擎修改。这将是理想的情况，但在渲染方面，很多情况下您别无选择，只能从一开始就修改引擎。
与本系列的主题“Toon Expression”相关，Unreal Engine是一款擅长写实表达的游戏引擎，从最近的Lumen、Nanite、Substrate等更新趋势中你可能已经猜到了。另一方面，当涉及到单元格样式表达式时，标准支持和功能很弱或不兼容。
你可以克服部分与你的精神不兼容的问题，但诸如缺乏绘制路径之类的根本问题无法解决，除非修改引擎。
如果您对外观很挑剔，通过修改添加功能可能比在现有功能的框架内工作更容易。
在你开始之前
现在我们已经解释了发动机改装的概念，我们可以继续实施。以下是先决条件。・虚幻引擎 5.2.1
・支持延迟渲染・不支持前向渲染・兼容 PC・PS4、PS5 和 Xbox 应该可以工作，但未经测试・不支持移动设备和 Switch・不支持 Lumen、Substrate・Stat 与分析器的兼容性as 和 PixelInspector 被省略。使用 DCC 工具和 Unlit 创建所需的外观首先，使用 DCC 工具或 Unlit 创建所需的外观。在 Unlit 中编写更容易，因为将实现移植到引擎端着色器时它通常是兼容的。
如果使用DCC工具实现了最好的外观，那么就需要工程师来整合它，所以我希望你尽力而为并考虑一下。
这次，我想顺便接触一下 Unlit 的一些功能，所以我会用 Unlit 来创建它。遮荫
使用smoothstep使法线方向和光线方向的内积更接近二进制值。通过使用 smoothstep，您可以创建明暗边界稍微模糊的外观。如果你想让它完全二进制化，你可以通过用step节点替换smoothstep节点来实现。
基础颜色（浅色）和阴影颜色（阴影颜色）
使用“底色”绘制受光照射的区域，使用“阴影颜色”绘制未受光照射或有阴影的区域。这是一件简单的事情，但由于您无法在 UE 中指定阴影颜色，因此它是一个重要的元素。在除 Unlit 之外的着色模型中，阴影颜色由天空光颜色（通常是环境颜色）、基色和漫反射颜色相乘的结果确定.
▲阴影颜色取决于天空光颜色（亮度）的影响
▲阴影颜色取决于Sky Light Color（颜色）的影响虽然它会自动计算颜色，但它的缺点是无法产生艺术家想要的色调。这次，我们将尝试通过指定阴影颜色和修改天光处理来解决这些缺点。镜面反射
应用于头发和衣服的高光表达。通过将BRDF计算结果传递给smoothstep，我们故意降低真实感，使其看起来像卡通表情。
BRDF中使用的函数在BRDF.ush中进行了总结，所以如果你有兴趣的话，看一下可能会很有趣。
头发亮点，天使戒指。
虚幻引擎5！制作卡通角色材质渲染2 部分流程分享！-丨CG小苏中介绍的天使环表达式。通过伪转移球形的法线，您可以创建更漂亮的圆形，但由于调整需要时间，因此这次我们将使用顶点法线进行粗略的表示。脸部阴影
这是一种任意表现脸部阴影形状的方法。在第 2 部分中，我们使用法线传输来调整阴影，但这次我们将使用不同的方法，称为“面部阴影”。粗略地解释一下，我们计算脸部的前向量和左向量与光向量的内积。这允许您计算倾斜度。
之后，就可以像NoL一样，参考Face ShadowTexture（写入了阴影阈值的纹理）来绘制阴影。
脸部阴影纹理顺便说一句，我觉得Shade是一个比Shadow更合适的名称，因为它是使用内积计算来计算的，但常用的函数名称是Face Shadow，所以我使用了它。边缘光
一般来说，这种方法是在有逆光的情况下提亮轮廓，但这次我们提亮轮廓并不局限于逆光。卡通表情的明暗层次很窄，因此图像看起来很平坦。通过不断地用边缘光照射它，可以欺骗它，但它是在添加平面感。
大纲
对于轮廓线，请使用您喜欢的方法，无论是第2部分介绍的背面方法还是第3部分介绍的后处理方法.虚幻引擎5！制作卡通角色材质渲染2 部分流程分享！-丨CG小苏虚幻引擎5！制作卡通角色材质渲染 3 部分流程分享！-丨CG小苏
Unlit 中难以表达的根据以上因素调整外观。根据UE的照明规范，第二行的整体亮度是正确的，但第一行也有清晰的对比度，这是我喜欢的，所以我将其作为变体包括在内。
UE 是唯一一家可以仅使用 Unlit 创建此类图像的公司。虽然UE强调真实表达，但它是优秀的游戏引擎之一。像这样的表达式很容易创建。有些表达方式和事情是Unlit不擅长或做不到的。下面我将介绍其中的一些内容，如果您能通过它们了解发动机改装的优点和必要性，我将非常高兴。不亮灯定时Unlit 和其他着色模型的光照时序不同。
除了 Unlit 之外，照明所需的参数被写入称为 Base Pass 的地方的称为 GBuffer 的专用缓冲区中，并且照明是在称为 Lights 的地方完成的。另一方面，Unlit 使用 Base Pass 进行光照，并且仅将着色模型 ID 和位标志写入 GBuffer，而用零值填充其他元素。
这表明Unlit虽然是延迟渲染，但它以类似前向的绘制处理方式进行操作。也正因为如此，有很多事情做不到，也有很多事情很难做。这种规范是万恶之源。
影子不落下Unlit 可以投射自己的阴影，但 Unlit 本身不受阴影影响。在图像中，右侧附着 Unlit 的球体的阴影正在下落，但您可以看到它并没有受到后面柱子阴影的影响。
阴影可以通过引用称为“阴影贴图”的纹理来投射，该纹理包含照明期间的阴影信息。
写入阴影信息的Shadow Map
使用阴影贴图投射阴影创建阴影贴图需要两条深度信息：场景深度（从主相机看到的深度）和阴影深度（从灯光看到的深度）.
从主摄像头看到的景深，Scene Depth
从光处看到的深度，阴影深度生成时机根据 PrePass 等设置而有所不同，但在 UE 的初始设置中，Scene Depth 在 Base Pass 处创建，Shadow Depths 在 Base Pass 之后创建。然后，根据此深度信息，在照明之前创建阴影贴图。
可视化场景深度、阴影深度和阴影贴图的生成时序在 Unlit 照明的基础通道中，尚未创建阴影深度，因此无法投射阴影。没有点光源或聚光灯照射在它上面.未点亮的灯不能用定向光以外的任何光照亮。
由于延迟渲染，每个灯光都会创建并点亮一次通道。
照明时序可视化照明需要有关光参数和光照射位置的信息。例如，阴影计算中使用的法线，以及确定纹理的金属度和粗糙度。这些法线、金属等都存储在 GBuffer 中。Unlit 不应该执行 Base Pass 之外的任何操作，因此 GBuffer 除了着色模型 ID 之外都用零填充。我认为如果至少存储法线就好了，但即使法线也可以用零填充。
左边的球是亮着的，右边的球是不亮的。GBuffer的写入仅在Unlit部分为空*选择轮廓颜色为GBufferA（我不在乎名称不同）顺便说一句，分配给 Unlit 的着色模型 ID 是零，而 Unlit 中基本上没有设置其余的位标志，因此很少会写除零之外的任何内容。这样，即使你尝试对其进行光照，目标上的信息都是空的，因此你无法对其进行光照。
难以表达反思
Unlit 无法执行反射表达，无论是实时还是通过烘焙。
光线可以反射
Unlit 中无法进行反射表达原因是即使在尝试计算反射时，材质信息也是空的，就像它不能应用于除定向光之外的任何东西一样。如果您是烘焙而不是实时，似乎可以使用 Base Pass 进行计算，但它不作为标准支持，因此您需要设置自己的节点。无法在后处理中创建复杂表达式第3部分中介绍的复杂后处理基于Unlit无法实现。
再一次，后处理中复杂表达式所需的 GBuffer 信息完全不存在，就像不可能应用除定向光之外的任何东西一样。可以仅将表达所需的元素写入您自己的渲染目标并引用它们，但考虑到负载，这被排除在选项之外。你需要安静并使用Unlit以外的东西，或者修改引擎并写入GBuffer。简化图表我总结一下，方便大家快速查看。
添加着色模型介绍很长，但让我们进入主题：发动机改装。添加专用的着色模型以合并您之前创建的外观。可能有点晚了，但是着色模型就是 Unity 中的着色器。在Unity中，您可以通过右键单击和左键单击轻松创建一些东西，而在UE中您需要经历各种过程。要添加的着色模型的名称是ToonLit，位于 Lit 和 Unlit 之后。发动机改装规则修改引擎时，包含注释是一条隐含规则。但是，描述没有固定的格式，因此它会根据您所在的项目和公司而有所不同。我希望您能够理解下面代码中的注释，作为其个性的一部分。//// cgw @kobayashi-arata 2023/09/16 ////#if 0 // 改造前のコード // 改造前のコードを全部残すことで、エンジンのバージョンアップ時、差分比較が簡単になります。 autoFlags=0;#else // 改造後のコード autoFlags=1;#endif//// cgw @kobayashi-arata 2023/09/16 //// //// cgw @kobayashi-arata 2023/09/16 //// // 改造前のコードを編集することなく、新しいコードを挿入するだけの場合は、囲いません。 autoNewCode=...;//// cgw @kobayashi-arata 2023/09/16 ////
如何获得引擎关于如何获取存储库的官方指南很有帮助。https://www.unrealengine.com/ja/ue-on-github建议选择并获取任意版本的分支。不建议进行分支切换，因为分支太大，容易发生事故。最好尽量直接把文件放到根目录下，避免惹Git生气。
如果能成功获取的话，大约是2.0到3.0GB。你可能觉得不多，但这仍然是第一种形式。接下来，点击Setup.bat ，然后点击GenerateProjectFiles.bat，然后再次构建，它就会变成一个怪物。
图片是5.3，但也大致相同要构建，请将 UE5 设置为启动项目，选择 Development Editor，然后重建解决方案。仅第一次需要重建解决方案。基本上，第一次之后就不需要构建解决方案了。当然，如果您在UE5以外的项目下编辑文件并希望反映结果，则情况有所不同。
构建所需时间取决于开发环境和引擎版本，但第一次至少需要一个小时。我的建议是在出门前将其放入。构建成功完成后，您将看到常见项目的模板。随意选择模板没有问题，但是需要注意项目的放置位置。基本上就是放在引擎所在的目录下。你可以把它放在外面，但是穿过它会很痛苦，所以最好不要这样做。
如果您基于模板创建项目，然后返回 Visual Studio，系统将提示您检测文件更改并选择“重新加载”
当您选择它时，一个项目将被添加到解决方案资源管理器中，因此通过将其设置为启动项目，您将能够安全地启动基于您自己的引擎的项目。
如果误选了【忽略】，点击GenerateProjectFiles.bat任意更新解决方案信息都没有问题
1 END
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